Question

与BJT放大电路相比MOSFET偏置电路有什么特点？

Answer 1

　　MOSFET是电压型控制器件，它的栅极电压决定着它的电流，不同的mosfet特性也不同，增强型、耗尽型的控制电压不同。
　　这样一来，mos的偏置需要一个准确的栅极电压，而偏置电流却很低，偏置电阻可以取到很大，这样MOS的输入阻抗也会很高。
　　D、S极与三极管略同。
　　相比于IGBT和BJT耐冲击性好,故障率低.由于电导率负温度系数,MOSFET可扩展性很好.大功率应用时,如成本不敏感,如军用、工业、高端消费产品,MOSFET是最优选择.低压大电流领域是MOSFET的强项.
　　IGBT是和功率MOSFET同步发展起来的一类开关器件,IGBT的优点在于做大功率时成本低,堪称“穷人的法拉利”,耐压比MOSFET容易做高.相比于BJT,更少被二次击穿而失效.常用于高压（600V)应用领域.以及低端大功率（2000W)设备,如电磁炉、逆变器等.
　　BJT是最老的开关器件,目前由于国内仍有一批尚未淘汰的BJT生产线没有停产,仍然活跃于低端市场.低压BJT开关频率可以较高,但由于饱和CE压降高达0.4V以上而远逊于MOSFET,只被用在最低端领域.高压BJT驱动麻烦,需使用低压大电流的电流源驱动,一般使用变压器驱动.在驱动不当或电压应力过大时容易发生二次击穿而失效.适合中功率(50~1000W),对成本极度敏感的市场.
　　BJT有两种驱动方式,一种是基极开关,一种是射极开关.射极开关的效率和开关速度都优于基极开关,是BJT应用的潮流.
　　答：MOSFET是稳定性最好的器件,不容易损坏.MOSFET常见的失效模式有：
　　栅极击穿.即栅极和源极之间的绝缘层破坏.此时的MOSFET（此处均指增强型MOSFET）无法开启.
　　封装破裂.这是由瞬间高热引起的.在瞬间产热过大,散热不良的情形下,树脂封装材料部分分解气化并膨胀,把封装撑裂.
　　漏源极之间击穿.这是MOSFET最严重的一种失效模式,通常不易发生.发生后会导致短路而非断路.会导致强电源灌进弱电部分,如输入电压直接进入控制芯片而烧毁很多控制电路.通常是持续温度太高引起的（管芯温度大面积超过200度持续工作时才可能发生)IGBT稳定性比MOSFET稍差,但仍强过BJT.除了MOSFET的失效模式外,还有二次击穿的失效模式.
　　当IGBT持续超过安全工作区工作时,会出现还未大面积发热就出现CE极击穿的现象,这种击穿称为二次击穿.IGBT出现二次击穿的可能性比BJT小很多,但仍有可能出现.
　　BJT常见的失效模式有：
　　二次击穿：最常见的失效模式,表现为芯片并未大面积发热,但CE之间持续低阻.此时BJT已经损坏.如果是用在电源上没有保护,则会进一步发展为整管熔毁.CB间绝缘破坏：比较少见,通常发生在整管熔毁时,或CB间承受的电压高于VCBO时击穿.
　　热击穿：在高温下管子热失效.通常不易发生,因二次击穿发生更加容易,先发生二次击穿.
　　MOSFET开关极快,而且是多子导电器件,没有拖尾电流,损耗主要是开通时的输出电容放电损耗.计算公式为:
　　Ploss = f * 0.5 * Coss * V^2 ,
　　V是MOSFET开通前一瞬间承受的电压.
　　IGBT开关速度较快,没有存储时间,但存在拖尾电流.拖尾电流,就是在VCE已经升高的情况下,CE之间仍然有一股小电流流通一段时间,拖尾电流导致的电流--电压交叉损耗构成了IGBT的主要损耗.
　　BJT开关速度慢,而且是少子器件,存在存储时间.存储时间就是基极电流已经切断甚至反向,而集极和射极仍然保持完全导通的时间.在存储时间后进入下降时间.下降时间是电压、电流交叉的时间,交叉损耗发生在下降时间.低压BJT由于β值高,下降时间比较短,存储时间也可以通过肖特基箝位电路大幅减小,因此主要损耗在于导通损耗,开关损耗不太大.高压BJT的存储时间不容易通过箝位控制,下降时间也较长,主要损耗包括电流--电压交叉损耗.
　　但必须注意,采用射极开关的BJT没有存储时间,下降时间也很短,开关损耗可以达到MOSFET的水准.
　　答：从损耗分析上来看,
　　MOSFET的主要损耗是输出电容放电损耗,因此需要实现零电压开通,即开通前一瞬间DS电压为0.
　　电路形式有LLC半桥以及准方波谐振的变换器,如移相全桥ZVS,准谐振反激.
　　IGBT的主要损耗来自拖尾电流,因此需要实现零电流关断,消除拖尾电流,即关断前一瞬间CE电流为0.
　　电路形式有ZCS半桥、ZCS全桥.
　　BJT的主要损耗和IGBT相仿,主要在关断时有电流--电压交叉损耗,因此也应实行零电流关断.