一、結構與工作原理
1．結構
mosfet的類型很多，按導電溝道可分為p溝道和n溝道；根據(jù)柵極電壓與導電溝道出現(xiàn)的關系可分為耗盡型和增強型。功率場效應晶體管一般為n溝道增強型。從結構上看，功率場效應晶體管與小功率的mos管有比較大的差別。小功率mos管的導電溝道平行于芯片表面，是橫向導電器件。而p-mosfet常采用垂直導電結構，稱vmosfet（vertical mosfet），這種結構可提高mosfet器件的耐電壓、耐電流的能力。圖1給出了具有垂直導電雙擴散mos結構的vd-mosfet（vertical double-diffused mosfet）單元的結構圖及電路符號。一個mosfet器件實際上是由許多小單元并聯(lián)組成。
a） 結構圖 b） 符號（n溝道） c） 符號（p溝道）
圖1 mosfet的結構圖及電路符號
2．工作原理
如圖1所示，mosfet的三個極分別為柵極g、漏極d和源極s。當漏極接正電源，源極接負電源，柵源極間的電壓為零時，p基區(qū)與n區(qū)之間的pn結反偏，漏源極之間無電流通過。如在柵源極間加一正電壓ugs，則柵極上的正電壓將其下面的p基區(qū)中的空穴推開，而將電子吸引到柵極下的p基區(qū)的表面，當ugs大于開啟電壓ut時，柵極下p基區(qū)表面的電子濃度將超過空穴濃度，從而使p型半導體反型成n型半導體，成為反型層，由反型層構成的n溝道使pn結消失，漏極和源極間開始導電。ugs數(shù)值越大，p-mosfet導電能力越強，id也就越大。
二、工作特性
1．靜態(tài)特性
（1）漏極伏安特性
漏極伏安特性也稱輸出特性，如圖2所示，可以分為三個區(qū)：可調電阻區(qū)ⅰ，飽和區(qū)ⅱ，擊穿區(qū)ⅲ。在ⅰ區(qū)內，固定柵極電壓ugs，漏源電壓uds從零上升過程中，漏極電流id首先線性增長，接近飽和區(qū)時，id變化減緩，而后開始進入飽和。達到飽和區(qū)ⅱ后，此后雖uds增大，但id維持恒定。從這個區(qū)域中的曲線可以看出，在同樣的漏源電壓uds下，ugs越高，因而漏極電流id也大。當uds過大時，元件會出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象，進入擊穿區(qū)ⅲ。
（2）、轉移特性
漏極電流id與柵源極電壓ugs反映了輸入電壓和輸出電流的關系，稱為轉移特性，如圖3所示。當id較大時，該特性基本上為線性。曲線的斜率gｍ＝△id/△ugs稱為跨導，表示p-mosfet柵源電壓對漏極電流的控制能力，與gtr的電流增益β含義相似。圖中所示的ugs（th）為開啟電壓，只有ugs>ugs（th）時才會出現(xiàn)導電溝道，產(chǎn)生柵極電流id。
圖2 漏極伏安特性 圖3 轉移特性
2．開關特性
p-mosfet是多數(shù)載流子器件，不存在少數(shù)載流子特有的存貯效應，因此開關時間很短，典型值為20ns，而影響開關速度的主要是器件極間電容。圖4為元件極間電容的等效電路，從中可以求得器件輸入電容為cin＝cgs＋cgd。正是cin在開關過程中需要進行充、放電，影響了開關速度。同時也可看出，靜態(tài)時雖柵極電流很小，驅動功率小，但動態(tài)時由于電容充放電電流有一定強度，故動態(tài)驅動仍需一定的柵極功率。開關頻率越高，柵極驅動功率也越大。
p-mosfet的開關過程如圖5所示，其中up為驅動電源信號，ugs為柵極電壓，id為漏極電流。當up信號到來時，輸入電容cin有一充電過程，使柵極電壓ugs只能按指數(shù)規(guī)律上升。p-mosfet的開通時間為ton＝td(on)＋tr。當up信號下降為零后，柵極輸入電容ｃin上貯存的電荷將通過信號源進行放電，使柵極電壓ugs按指數(shù)下降，到up結束后的td(off)時刻，id電流才開始減小，故td(off)稱為關斷延遲時間。p-mosfet的關斷時間應為toff＝td(off)＋tf。
圖4 輸入電容等效電路 圖5 開關特性
三、主要參數(shù)與安全工作區(qū)
1．主要參數(shù)
（1）漏極電壓uds
漏極電壓uds為p-mosfet的電壓定額。
（2） 電流定額id
電流定額id為漏極直流電流，idm為漏極脈沖電流幅值。
（3） 柵源電壓ugs
柵源間加的電壓不能大于此電壓，否則將擊穿元件。
2．安全工作區(qū)
p-mosfet是多數(shù)載流子工作的器件，元件的通態(tài)電阻具有正的溫度系數(shù)，即溫度升高通態(tài)電阻增大，使漏極電流能隨溫度升高而下降，因而不存在電流集中和二次擊穿的限制，有較寬的安全工作區(qū)。p-mosfet的正向偏置安全工作區(qū)由四條邊界包圍框成，如圖6所示。其中ⅰ為漏源通態(tài)電阻限制線；ⅱ為最大漏極電流idm限制線；ⅲ為最大功耗限制線；ⅳ為最大漏源電壓限制線。
圖6 p-mosfet正向偏置安全工作區(qū)