mosfet 是 Metal-oxide-semiconductor Field-effect Transistor 的縮寫，中文稱為“金屬-氧化物-半導體場效應晶體管”。這是一種在現代電子設備中極為重要的半導體器件，它利用電場效應來控制電流。

　　MOSFET是一種電壓控制多數載流子(或單極性)的三端器件。其基本符號如圖7所示。

　　圖8展示了不同類型MOSFET的符號。

　　與用于低功率信號的簡單橫向通道MOSFET相比，功率MOSFET具有不同的結構。它具有垂直通道結構，源極和漏極位于硅片的兩側，如圖9所示。

　　這種源極和漏極的對置布局提高了功率MOSFET處理更大功率的能力。

　　在這些連接中，襯底是內部連接的;然而，在某些情況下，如果襯底外部連接，符號將如圖10所示的n溝道增強型MOSFET那樣改變。由于電子的高遷移率，n溝道增強型MOSFET更為常見。

　　接下來，讓我們介紹一個功率MOSFET的基本電路圖(圖11)。

　　此外，我們還將查看連接負載的n溝道增強型功率MOSFET的輸出特性，如圖12所示。

　　圖11中所示的漂移區決定了MOSFET的電壓阻斷能力。

　　當VGS = 0時，?VDD使其反向偏置，從漏極到源極沒有電流流動。

　　當VGS > 0時，?電子形成電流路徑。

　　因此，從漏極到源極的電流流動。如果我們增加柵源電壓，漏極電流也會增加。

　　對于較低的VDS值，MOSFET在具有等于VDS / ID的恒定阻抗的線性區域工作。對于固定的VGS值且大于閾值電壓VTH，MOSFET進入飽和區域，其中漏極電流具有固定值。

　　如果XY代表負載線，則X點代表關閉點，Y點是開啟點，其中VDS = 0(因為關閉開關上的電壓為零)。開啟和關閉過程的方向也在圖13中顯示。

　　除了輸出特性曲線外，功率MOSFET的轉移特性也在圖14中顯示。

　　這里，VTH是柵源之間最小的正電壓，高于此電壓MOSFET從關閉狀態進入開啟狀態。這稱為閾值電壓，如圖12的輸出特性曲線所示。

　　圖11中給出的結構圖的仔細觀察揭示了功率MOSFET中嵌入了一個虛構的BJT和一個虛構的二極管結構，如圖15所示。

　　由于源極連接到這個寄生BJT的基極和發射極，BJT的發射極和基極短路。這意味著這個BJT處于截止狀態。

　　虛構的二極管陽極連接到源極，陰極連接到漏極。因此，如果我們對漏極和源極施加負電壓VDD，它將正向偏置。這意味著MOSFET的反向阻斷能力被破壞。因此，這可以用于無源負載的逆變器電路，無需在開關上過度使用二極管。它在圖16中符號化表示。

　　盡管MOSFET內部體二極管在大多數應用中具有足夠的電流和開關速度，但在某些情況下可能需要超快二極管。在這種情況下，外部快速恢復二極管以反并聯方式連接。但還需要一個慢恢復二極管來阻止體二極管的作用，如圖17所示。

　　影響開關特性的一個重要參數是存在于其三個端子(即漏極、源極和柵極)之間的體電容。其表示如圖18所示。

　　參數CGS、CGD和CDS都是非線性的，并在特定MOSFET的設備數據表中給出。它們還取決于直流偏置電壓和設備的結構或幾何形狀。在開啟過程中，必須通過柵極對這些電容進行充電，以實際開啟MOSFET。驅動必須能夠對這些電容進行充放電，以開啟或關閉MOSFET。

　　因此，功率MOSFET的開關特性取決于這些內部電容和柵極驅動電路的內部阻抗。它還取決于由于載流子通過漂移區的傳輸延遲。功率MOSFET的開關特性如圖19和圖20所示。

　　由于輸入電容充電到其閾值電壓VTH，從t0到t1存在延遲。在此期間，漏極電流保持在零值。這稱為延遲時間。從t1到t2還有進一步的延遲，在此期間柵極電壓上升到VGS，這是驅動MOSFET進入開啟狀態所需的電壓。這稱為上升時間。通過使用低阻抗驅動電路可以減少這種總延遲。在此期間，柵極電流呈指數下降，如圖所示。對于大于t2的時間，漏極電流ID已達到其最大恒定值I。由于漏極電流已達到恒定值，柵源電壓也保持恒定，如圖20的MOSFET轉移特性所示。

　　對于關閉特性，假設MOSFET已經在穩定狀態下切換開啟。當t = t0時，柵極電壓降低到零值;CGS和CGD開始通過柵極電阻RG放電。這導致從t0到t1的關閉延遲時間，如圖21所示。假設漏源電壓保持固定。在此期間，VGS和IG的大小都減小，漏極電流保持在固定值，從CGD和CGS抽取電流。

　　對于t2 > t > t1的時間，柵源電壓是恒定的。因此，現在整個電流從CGD抽取。直到時間t3，漏極電流將幾乎達到零值;這關閉了MOSFET。這個時間稱為下降時間，此時輸入電容放電到閾值值。在t3之后，柵極電壓指數下降到零，直到柵極電流變為零。

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