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獨(dú)家 手把手教你讀懂FET 電源網(wǎng)訊 現(xiàn)在；一臺(tái)臺(tái)電源，幾乎都能發(fā)現(xiàn)FET的影子。幾乎每個(gè)電源工程師都用過(guò)這東西，或用來(lái)逆變；或用來(lái)整流；或就當(dāng)個(gè)開(kāi)關(guān)。由于用處不同；每個(gè)廠家都對(duì)不同用處FET做了專門優(yōu)化。以致同樣耐壓/電流的FET；有多個(gè)型號(hào)。自然；每個(gè)廠家都有其獨(dú)特的特點(diǎn)。高低貴賤；百花齊放，可見(jiàn)；作為工程師，讀懂FET；選取最合適的器件，是多重要！FET管是由一大群小FET在硅片上并聯(lián)的大規(guī)模集成功率開(kāi)關(guān)。每個(gè)小FET叫胞，每個(gè)胞的電流并不大，只有百毫安級(jí)。設(shè)計(jì)師采用螞蟻捍樹(shù)的辦法；多多的數(shù)量FET并聯(lián)；達(dá)到開(kāi)關(guān)大電流。也就是同樣大小硅片和耐壓下；胞越多；允許電流越大。得益于多胞結(jié)構(gòu)；FET的寄身二極管擁有了耐受電壓擊穿的能力。即所謂的雪崩耐量。在數(shù)據(jù)表中；以EAR（可重復(fù)雪崩耐量）和EAS（單次雪崩耐量）表示。它表征了FET抗電壓（過(guò)壓）沖擊的能力。因此；許多小功率反激電源可以不用RCD吸收，F(xiàn)ET自己吸收就夠了。用在過(guò)壓比較嚴(yán)重的場(chǎng)合，這點(diǎn)要千萬(wàn)注意啊！大的雪崩耐受力；能提高系統(tǒng)的可靠性！FET的這個(gè)能力和電壓；終身不會(huì)改變。紅色指示的是FET開(kāi)關(guān)的溝道，蘭色的是寄生的體二極管。平時(shí)；FET是關(guān)斷的。當(dāng)柵上加正壓時(shí)；在鄰近柵的位置；會(huì)吸引許多電子。這樣；鄰近的P型半導(dǎo)體就變成了N型；形成了連接兩個(gè)N取的通道（N溝道），F(xiàn)ET就通了。顯然；FET的耐壓越高；溝道越長(zhǎng)；電阻越大。這就是高壓FET的RDSON大的原因，反之；P溝FET也是一樣的，這里不在敘述。所以；功率FET，常被等效為：FET是實(shí)實(shí)在在的物質(zhì)構(gòu)成的；里面有導(dǎo)體/半導(dǎo)體/絕緣體。這些物質(zhì)的相互搭配；做成了FET。那么；任何兩個(gè)絕緣的導(dǎo)體，自然構(gòu)成了物理電容寄生電容紅色的就是DS間的寄生電容Coss。藍(lán)色的就是密勒電容Cgd。黑色的就是柵原電容Cgs。下面；分析這些電荷在開(kāi)/關(guān)狀態(tài)下，是如何影響FET工作的。FET靜態(tài)關(guān)斷時(shí)，Cgd/Cgs充電狀態(tài)如圖示：柵電壓為零，Qgs=0。Qgd被充滿，Vgd=Vds。注：由于Cds通常和其它雜散電容并聯(lián)在一起；共同對(duì)電源施加影響，因此；這里暫時(shí)不做分析。問(wèn)題將在后面和雜散參數(shù)一起一并討論。給FET的柵極施加正脈沖。由于Cgd在承受正壓時(shí)，電容量非常小（Cgd雖然??；但是Qgd=Cgd*Ugd，Qgd仍然是很大的），Cgs遠(yuǎn)大于Cgd。因此；脈沖初期，驅(qū)動(dòng)脈沖主要為Cgs充電，直到FET開(kāi)始開(kāi)啟為止。開(kāi)啟時(shí)；FET的柵電壓就是門檻電壓Vth。當(dāng)FET柵電壓達(dá)到Vth，F(xiàn)ET開(kāi)始導(dǎo)電。無(wú)論負(fù)載在漏極還是在源極，都將因有電流流過(guò)而承受部分或全部電壓。這樣FET將經(jīng)歷由阻斷狀態(tài)時(shí)承受全部電壓逐漸變到短路而幾乎沒(méi)有電壓降落為止的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程中，Cgd同步經(jīng)歷了放電過(guò)程。放電電流為I=Qgd/ton。Igd密勒電流分流了FET的驅(qū)動(dòng)電流！使得FET的柵電壓上升變緩。彌勒電荷越大；這個(gè)斜坡越長(zhǎng)。彌勒電荷不僅和器件有關(guān)還和漏極電壓有關(guān)。一般；電壓越高；電荷量越大。FET的柵電壓達(dá)到Vth后；電流流過(guò)FET的溝道，此時(shí)；FET工作在線性區(qū)。FET視在斜率隨Id大小變化而變。但；從Vg、Id的變化量看，兩者之比就是FET跨到S。即S=(Id2-Id1)/(Vgs2-Vgs1)。由于在FET開(kāi)的過(guò)程中，柵電壓變緩，是彌勒電容分流引起的，所以；也叫彌勒效應(yīng)區(qū)。因此；在斷續(xù)反激電源里，彌勒效應(yīng)區(qū)的柵電壓斜率基本不變。而正激、半/全橋等；斜率隨負(fù)載而變彌勒效應(yīng)時(shí)間（開(kāi)關(guān)時(shí)間）ton/off=Qgd/Ig注：1）Ig指FET的柵驅(qū)動(dòng)電流。FET “ON” Ig=（Vb-Vth）/Rg2）Vb：穩(wěn)態(tài)柵驅(qū)動(dòng)電壓FET經(jīng)過(guò)彌勒區(qū)后；完全導(dǎo)通。原先阻斷D-S的PN結(jié)被開(kāi)啟的溝道短路。由于失去了部分絕緣層，Cgd變大；以至和Cgs相當(dāng)。并且；Cgd通過(guò)低阻抗的開(kāi)啟溝道；和Cgs實(shí)現(xiàn)物理上的并聯(lián)。這樣；使得后期的驅(qū)動(dòng)?xùn)烹妷貉匕l(fā)生了變化。如圖示FET的關(guān)斷過(guò)程和開(kāi)啟過(guò)程的物理變化是一樣的，只是過(guò)程剛好相反如前面介紹，完整周期的驅(qū)動(dòng)波型如圖示貼個(gè)典型實(shí)測(cè)柵VD的波型，體驗(yàn)一下其中的奧妙。EAR/EAS這兩個(gè)量描述的是FET抗雪崩擊穿的能力。EAR描述的是可重復(fù)的雪崩耐量。EAS描述的是單次耐量。如在小功率反激里；取消RCD吸收后，大電流負(fù)載時(shí)的漏極電壓就需要EAR這個(gè)量來(lái)考核安全。再如大電流半/全橋電路里，橋短路時(shí)電流非常大；即便在安全工作區(qū)能關(guān)斷FET；仍會(huì)因引線等雜散寄生電感的作用而產(chǎn)生過(guò)壓，當(dāng)關(guān)的比較快時(shí)；過(guò)壓就會(huì)超過(guò)FET耐壓極限而擊穿。EAS是衡量FET此時(shí)是否安全的參量.這里只列舉了這兩個(gè)量的概念了兩個(gè)實(shí)際工程中的應(yīng)用實(shí)例。它們的意義遠(yuǎn)非這些。這是這兩個(gè)量的典型圖表：安全工作區(qū)SOA，先看這兩張圖這是兩個(gè)同