MOSFET 與場效電晶體電路

功率 MOSFET

功率 MOSFET 是為了切換可觀電流(從數安培到數百安培)並阻斷數十或數百伏特而打造的 MOSFET。不像邏輯晶片裡那些微小的橫向電晶體,功率 MOSFET 是垂直結構:電流從頂部的源極往下穿過矽,流到底部的汲極(通常是金屬散熱片),於是一大片面積以極低的導通電阻承載電流。它是馬達驅動、電源供應、電池管理與 LED 驅動背後的現代肌肉。

它相對於功率 BJT 的吸引力在於電壓控制:你用閘極電壓指揮它,而非持續的基極電流,而且許多這類開關能並聯、能被簡單地驅動。規格書上的關鍵數字是汲源電壓額定(關閉時能阻斷多少)、連續汲極電流、R_DS(on)(導通損耗),以及閘極電荷(要快速切換有多難)。真正的功率切換設計,是在低導通電阻與低閘極電荷之間取得平衡的藝術,因為推進其中一個通常會惡化另一個。

實務上的提醒是真實的。功率 MOSFET 會傾倒大量熱,所以它住在散熱片上,而你必須尊重它的安全操作區。它的閘極雖不吸取穩定電流,卻是一顆相當大的電容,需要一個強勁的閘極驅動器才能快速切換,而且它依然帶著那層脆弱、對 ESD 敏感的氧化層。把本體二極體當作存在但很慢,而且絕不要假設標題上的電流額定,在沒有足夠散熱下還能用。

一顆額定 60 V、50 A、8 毫歐姆的功率 MOSFET 切換一顆 12 V 馬達:在 20 A 時導通損耗為 20^2 times 0.008 = 3.2 W,在一片小散熱片加一個強勁閘極驅動器之下是可控的。

一個電壓控制、帶散熱預算的肌肉開關。

標題上的電流額定通常假設一個不切實際的外殼溫度。真正的極限由你的散熱與總損耗(導通加切換)決定,而非規格書的最大值。

又称
功率 MOSFET功率場效電晶體