最近在工作中使用MOSFET作为开关，紧急突击学习。这篇文章可能是全网最白话的。mosfet知识了~~如有帮助，请点赞或收藏~

目录

1. 认识mosfet

2. mosfet工作原理

3. 看一份mosfet data sheet

4. 驱动mosfet

5. 失效模式

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1. 认识mosfet

MOSFET在我的工作中，它被用作一个单向开关，也就是说，它可以控制电流在一个方向上的通断，并理解为一个开关和一个二极管并联。如果开关不关闭，二极管只有一个方向可以导通；如果开关关闭，则为双向导通。

2. mosfet工作原理

mosfet分为N沟和P沟。让我们看看如何区分它们。首先，MOSFET有三个极，G极(极)，S等级(源极)和D极(漏极)。G极一定是最好的认识，就是单独的。S极是两条线相交的一面。最后一个是D极。如果两条线中间有向内指的箭头是N沟，否则有向外指的箭头是P沟。

那么刚才提到的并联二极管呢？它被称为体二极管或寄生二极管或英语data sheet中叫做reverse diode，有时不会体现在符号上。对于N沟道的MOSFET，体二极管由S导向D。

下面主要说N沟道。MOSFET，因为我用这个，哈哈哈，懒得学别的。N-channel mosfetD极接输入，S极接输出。当G极电压高于S极电压时，D到S导通。若不符合此条件，DS不导通，但S不导通D可通过体二极管导通，因为通过二极管，也会产生零点几V的压降。

如果只在工作中使用，主要是能够理解data sheet参数。但是在学习的时候，我又学会了原理。

首先回忆一下PN结知识吧(让我引用以下百度百科全书)

N型半导体（N为Negative由于电子带负电荷而得名):本征半导体(硅或锗)掺入少量五价元素杂质磷元素(或锑元素)。N由于自由电子导电，半导体成为含电子浓度较高的半导体。

P型半导体（P为Positive字头，因空穴带正电而得名):由于半导体原子(如硅原子)被杂质原子取代，硼原子外层的三个外层电子与周围的半导体原子形成共价键时，会产生空穴这个洞穴可能会吸引束缚电子填充，使硼原子成为负电离子。这样，这种半导体就可以成为导电物质，因为它含有高浓度的洞穴（相当于正电荷）。

P型半导体和N型半导体结合后，由于N型区的自由电子是多子，空穴几乎为零，而P型区的空穴是多子，自由电子是少子，电子和空穴的浓度差出现在它们的交界处。由于自由电子和空穴浓度差，有的电子从N型区扩散到P型区，有的空穴从P型区扩散到N型区。其扩散的结果使P区一侧失去空穴，留下带负电的杂质离子，N区域一侧失去电子，留下带正电的杂质离子。半导体中的离子不能随意移动，因此不参与导电。P和N空间电荷区在区交界面附近形成，与掺杂物浓度有关。

空间电荷区形成后，由于正负电荷的相互作用，空间电荷区形成了内电场，其方向是从带正电的N区到带负电的P区。显然，该电场的方向与载流子扩散运动的方向相反，以防止扩散。

另一方面，该电场将使N区的少数载流子空穴漂移到P区，使P区的少数载流子电子漂移到N区。漂移运动的方向与扩散运动的方向相反。从N区漂移到P区的空穴补充了原交界面P区丢失的空穴，从P区漂移到N区的电子补充了原交界面N区丢失的电子，减少了空间电荷和内电场。因此，漂移的结果是缩小空间电荷区，加强扩散。

最后，多子体的扩散和少子体的漂移达到了动态平衡。离子薄层留在P型半导体和N型半导体结合面的两侧，称为空间电荷区PN结。PN结的内电场方向由N区指向P区。在空间电荷区，由于缺少多子，也称为耗尽层。

从PN可以看出结的形成原理。如果你想要它PN结导通形成电流，必须消除其空间电荷区的内部电场的阻力。很显然，给它加一个反方向的更大的电场，即P区接外加电源的正极，N区域连接负极可抵消其内部自建电场，使载流子继续运动，形成线性正电流。

终于讲到MOSFET了。N沟道MOSFET由两个N型半导体和一个P型半导体组成，P沟通由两个P型半导体和一个N型半导体组成。体二极管是由工艺形成的，我不知道为什么。我在这里有一个疑问，S极和D极似乎是完全对称的。我们如何区分他们？如果你知道，请回答~

当G极增加一定的电压时，电场将在G极和P型半导体之间形成，并将P型半导体的空穴向相反的方向推。可以想象，两个N极可以连接在一起形成通路。所以这也叫它FET场效应管的原因（FET）它是一种利用输入电路的电场效应来控制输出电路电流的半导体装置。

4. 失效模式

• MOSFET故障模式有6种：参考以下两篇文章。mos管失效模式分析-MOS总结和详细说明管道故障的几个主要原因-KIA MOS管https://view.inews.qq.com/a/2210825A01WWJ00

1）雪崩

如果在漏极D-超出器件额定的源极SDSS电涌电压达到击穿电压V(BR)DSS (根据击穿电流的不同值)，在超过一定能量后发生损坏。

防止雪崩失效的措施

归根结底，雪崩失效是电压失效，所以要防止我们专注于电压。具体可参考以下方法。

1.合理降额使用。目前行业内降额一般选择80%-95%，具体情况根据企业保修条款和电路关注点选择。

2.变压器反射电压合理。

3：合理的RCD及TVS吸收电路设计。

4.大电流布线应尽量采用粗短布局结构，尽量减少布线寄生电感。

5:选择合理的栅极电阻Rg。

6:可根据需要适当添加大功率电源RC吸收减震器或齐纳二极管。

2）SOA(电流故障)

在运行过程中，异常电流和电压同时叠加MOSFET以上是由瞬时局部发热引起的损坏模式。或芯片、散热器和包装不能及时达到热平衡，导致热积累，持续加热使温度超过氧化层限制。

发热来源：由超出安全区域引起的发热。发热的原因分为直流功率和瞬态功率。

直流功率原因：由直流功率损失引起的发热

●导通电阻RDS(on)损失(高温时RDS(on)增加，导致一定电流下功耗增加)

●由漏电流IDSS损失(与其他损失相比)

瞬态功率原因：外加单触发脉冲

●负载短路

●开关损耗(开关、断开) *(与温度和工作频率有关)

●内置二极管trr损失(上下桥臂短路损失)(与温度和工作频率有关)

预防措施：1. 确保在最差条件下，MOSFET所有功率限制都在SOA限制线内。2:将OCP功能必须准确细致。. 降额使用

三、二极管失效

4）谐振失效

在并联使用网极和电路寄生参数在此过程中引起振荡失效。

5）静电失效

秋冬季节，人体和设备静电引起的设备故障。

6)栅极电压故障

由于栅极遭受异常电压尖峰，而导致栅极栅氧层失效。

5. 看一份mosfet data sheet

了解了失效模式，才能对一些参数有更好的了解。

第一页肯定先介绍这个型号的mosfet最关键的参数，后面会分别介绍maximum rating, 热特性，电性能等等。这里我把我主要关注的几个参数做一下解释。

边界值
D极持续电流	Id,max
D极峰值电流	ID,Puls
GS极间最高电压	UGS,max
功耗（温度越高，导通电阻愈大；功耗包括导通和开关）	Ptot,max
温度范围	TJ,max
IAP,雪崩失效的电流， EAS 雪崩能量	EAS
热特性
热阻,JC?bottom 结壳热阻(典型值，最大值)	Rth,JC,bottom
热阻,JC?top结壳热阻(典型值，最大值)	Rth,JC,top
热阻，JA，结环热阻(典型值，最大值)	Rth,JA
静态特性
击穿电压U(BR)DSS	U(BR)DSS min
UG-US(for N type)最小值（25℃，175℃）	UGSth,min
UG-US(for N type)最大值 （25℃，-40℃）	UGSth,max
Leakage current-DS（25℃，125℃）IDSS是指在当栅源G电压为零时，在特定的漏源电压下的漏源之间泄漏电流。	IDSS max
Leakage current-GS （25℃）IGSS是指在特定的栅源电压情况下流过栅极的漏电流	IGSS max
Channel resistance (导通电阻) 与温度呈正相关	RDSon,max
最大作业结温，一般是150~175℃
动态特性
输入电容（典型值，最大值）将漏源短接，用交流信号测得的栅极和源极之间的电容，Ciss = Cgs +Cgd	Ciss
输出电容（典型值，最大值）将栅源短接，用交流信号测得的漏极和源极之间的电容Coss = Cds +Cgd	Coss
反向传输电容（典型值，最大值）在源极接地的情况下，测得的漏极和栅极之间的电容为反向传输电容。反向传输电容等同于栅漏电容。Cres =Cgd	Crss
Total G charge=Qgs+Qgd （在下图可找到）	QG,tot
GS	QGS
GD	QGD
体二极管的特性
Forward current （25℃）	IS max
Forward current 峰值（25℃）	IS Puls
Forward voltage（典型值和最大值）	USD
二极管的反向恢复时间 （典型值，最大值）	trr
二极管的反向恢复电量	Qrr

 动态特性中的一些电容可以结合下图来理解。

5. 驱动mosfet

一般都有mosfet driver芯片可以直接使用，接口的话我们看一个NXP的mosfet driver, 可以网上自己看下data sheet。至少需要连接VCC, GND, G极，S极和输入输出。