MOSFET 全面解析:MOSFET是什么?如何选择MOSFET?
台懋TMC-MOS 2026-01-20 2788
MOSFET 全面解析:MOSFET是什么?如何选择MOSFET?
一、MOSFET基础定义与核心优势
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本质:属于场效应晶体管(FET),与双极结型晶体管(BJT)并列,是数字/模拟电路及功率系统的核心器件。
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核心优势:控制电流小、切换速度快、功耗低、小型化易实现、可高密度集成,支撑了21世纪多项技术革新。
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结构:集成电路中为四端元件(源极S、栅极G、漏极D、基极B),基极常与源极连接以发挥场效应功能;核心是通过栅极电压控制源漏极间电流通断及电阻大小。
二、MOSFET主要分类
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按工作方式:增强型(现代主流,常闭状态,栅极电压控制导通)、耗尽型(少见,常通状态,负电压关断)。
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按沟道类型:N沟道(小型化优势,逻辑电路常用,有持续功耗)、P沟道(配合PMOS逻辑,无持续功耗)、CMOS(互补结构,低功耗、低热,适用于高密度集成)。
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特殊类型:功率MOSFET(垂直结构,高耐压、大电流,含DMOS技术)、MISFET(绝缘层可非二氧化硅)、FGMOS(浮栅结构,用于存储单元)、TFT(薄膜结构,用于显示面板)、BiCMOS(集成BJT与CMOS)、MOS传感器(如ISFET、气体传感器等)。
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按安装类型:面板式(螺丝固定,适配大电流)、PCB安装(含表面贴装和引线型,防误装)、表面贴装(小巧经济,便捷组装)、插入式封装(金属键合强,适配大组件)。
三、工作原理与核心特性
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核心机制:压控器件,栅极电压改变源漏极间电导率,实现电流控制;栅极与源极间电容会影响切换速度,快速切换需大电流充放电。
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关键特性:需满足栅源电势差(如微控制器配套需10-15V)以降低源漏极电阻;功率MOSFET的额定电压与外延层参数相关,额定电流由通道宽度决定。
四、典型应用场景
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数字电路:集成电路核心,用于微处理器、存储芯片(如DRAM),可实现百万级集成。
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模拟电路:模拟开关,凭借零栅电流、可调输出阻抗优势适配模拟信号处理。
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电力电子:电池反接保护、电源切换、无用负载断电,支撑电信网络带宽集成。
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传感与特殊领域:MOS传感器(测量物理/化学/生物参数)、图像传感(CCD/CMOS传感器)、量子器件(QFET,利用量子隧穿效应)。
五、选型、测试与接线
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选型要点:先选N/P型(低压侧开关用N沟道,高压侧开关用P沟道);额定电压高于干线/总线电压,额定电流覆盖负载最大容量;匹配栅极参数与驱动电路,兼顾热需求和切换性能。
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性能测试:二极管模式测压降(理想值0.4V-0.9V),电阻模式测漏源极电阻(应极大);数字万用表测试需按步骤连接源极、栅极、漏极,验证栅极放电后电阻变化。
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接线与型号读取:接线需二极管、晶体管等组件,步骤含剥线、固定、连接器件、万用表校验;型号读取需确认类型(增强型/耗尽型)、电压、序列号,参考零件编号和标识图。
六、关键补充说明
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与BJT对比:BJT适用于1A以下小电流,MOSFET适配大电流应用;MOSFET隔离更易,集成效率更高。
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常见疑问:MOSFET为压控器件的核心原因是漏极电流与栅源电压直接成比例,输入端电压可控制电流流动。
控制电流流动。