要了解功率MOSFET及其驅動電路，首先了解一下MOSFET的構造和工作原理是很有用的。功率MOSFET與其他MOSFET一樣，基本上是一種電壓控制器件，即柵源電壓控制漏極電流。

下圖顯示了兩個全功率MOSFET符號，其中包括寄生二極管，寄生二極管是MOSFET結構的固有部分。該二極管通常不包括在原理圖中，而是使用基本的MOSFET符號。

普通MOSFET中源極和漏極之間的傳導發生在柵極下方的窄溝道區域。術語橫向MOSFET用于描述標準低功率MOSFET的這種結構，因為電流完全流過水平面。

N溝道MOSFET的基本工作原理如下。如果我們施加零、低或負柵源電壓，則器件關閉，因為N-P-N區域充當兩個背靠背二極管。因此，只有非常小的漏電流可以從漏極流向源極（反之亦然）。在這里，N和P指的是用于“摻雜”純硅以產生有趣的半導體行為的化學物質類型。

N型硅比純硅有更多的電子自由參與傳導。P型的電子較少，但這些間隙可以看作是移動的“空穴”，其作用類似于N區域中帶正電的電子。

因此P型和N型硅都在一定程度上導電。將N區放在P區旁邊會創建一個PN結，也稱為二極管結，電流通常只沿一個方向流動。

如果我們施加正柵源電壓，該柵極電壓的靜電吸引力會將（帶負電）電子從附近的硅拉到柵極下方的P型區域。如果有足夠的電子在這里積累，最終會有過量的電子，所以柵極下方的區域將表現得好像它是N型硅。

此時將創建一個連接N型漏極和源極區域的N型通道，因此我們有一條從源極到漏極的NN-N路徑，而不是前面描述的N-P-N背靠背二極管。 現在可以從源極到漏極進行傳導。晶體管導通，發生這種情況的柵源電壓稱為閾值電壓。

功率場效應管物理結構

上圖所示的MOSFET器件的物理結構方法不能輕易擴展到生產高功率器件 - 導電區域的橫截面積根本無法做得足夠大（使導通電阻，RDS導通，小），而不使用不合理的大面積硅。

此外，由于非常大的柵極面積的高電容，較大的柵極面積會使這種器件非常慢。基本功率MOSFET的結構如下圖所示。溝道在柵極下方仍然是水平的，但它比傳統的MOSFET短得多，并且溝道和漏極之間的電流是垂直的。

短通道意味著低導通電阻，這是功率器件所需的特性。實際功率MOSFET的實際結構比圖中所示的要復雜（并且使用了各種其他結構，包括“溝槽”）。

功率MOSFET的垂直特性意味著它們可以很容易地重復并聯連接，以提高電流處理能力。一些功率器件具有超過 20，000 個并聯晶體管單元。MOSFET可以愉快地并行工作，因為它們不像雙極晶體管那樣受到電流占用和熱失控的影響。

功率場效應管器件類型

功率MOSFET的器件結構和并行布局計劃多種多樣，催生了各種商業品牌，如DMOS、VMOS、TMOS、HEXFET、TrenchFET和PowerTrench。功率MOSFET市場可能可分為處理非常高電壓和電流的“重載”區域，以及低電壓和中等電流的“高效率”區域，其中設備通常針對筆記本電腦等便攜式系統中的開關模式電源等應用。

對于重載應用，MOSFET 可提供能夠處理 1000V 漏源電壓或超過 150A 漏源電流的 MOSFET。在選擇使用器件方面，首先要了解功率MOSFET的各種名稱與各公司對其技術的推廣有關，并且所有器件基本上都是功率MOSFET。

確定您的關鍵需求高效率、高速、高電壓、高電流等，然后選擇為此優化的設備，以滿足您在電壓、電流、功率和速度方面的所有其他要求。制造商的網站通常具有“產品選擇”系統，允許您輸入或設置所需的規格;然后，您將獲得與之匹配的設備列表。選擇可能的器件后，請仔細查看數據表，該數據表通常以PDF下載的形式提供。

功率場效應管驅動器

現在我們已經介紹了MOSFET，讓我們看一下驅動器。術語MOSFET驅動器通常是指MOSFET的開關控制，通過在0V和遠高于閾值的電壓之間切換柵源電壓，在MOSFET之間切換完全導通和完全關斷。使用遠高于閾值的電壓可確保飽和操作，從而將器件兩端的導通電阻 （RDSon） 壓降和功耗降至最低。

我們可以認為器件處于關斷狀態（功耗很少或沒有功耗）或導通狀態（功耗取決于RDSon和漏極源電流）。當然，在音頻功率放大器等電路中，MOSFET由連續柵極電壓驅動，而不是開關。

通常，在這些電路中，MOSFET將嵌入偏置和反饋電路中，而不是從驅動器到柵極的簡單正向連接。我們這里對驅動器的討論僅限于開關電路。為了使功率MOSFET快速有效地切換，必須有足夠的電流來快速充電或放電器件的柵極電容。

驅動器電路的源電阻和器件內部和外部的接線電阻導致柵極電壓遵循RC充電曲線，因此MOSFET將在完全導通和完全關斷之間花費一些時間。在此期間，器件可能會消耗大量功率，這個問題稱為開關損耗。因此，驅動電路必須能夠提供足夠的瞬態電流，以所需的速率為柵極電容充電。

在某些情況下，這種電流可能相當大，特別是對于大型超高功率器件，或者使用并聯MOSFET的器件。MOSFET柵極的有效電容以及所需的驅動電流因米勒效應而增加。當連接電容器以在放大器中產生負反饋（在本例中為柵極漏極電容）時，就會發生米勒效應。

電容乘以與放大器增益相關的系數，得到有效電容。功率MOSFET柵極在開關期間的動態電容很復雜，并且難以分析。基本上，所有這些都意味著驅動柵極可能比最初看起來更難，因此需要良好的驅動器電路。

功率場效應管源電流

許多低功耗電路輸出，例如邏輯門和微控制器的輸出，根本無法提供足夠的電流來正確驅動功率MOSFET的柵極。因此，功率MOSFET驅動器是一種功率放大器，它接受來自微控制器（例如PIC）或其他電路的低功耗輸入，并向MOSFET提供所需的高電流柵極驅動。

柵極驅動器可以作為專用IC、分立晶體管或變壓器實現。電路可能相當復雜，特別是對于高邊驅動器（見下文）和橋接，因此使用專用IC可以節省大量精力。起初，驅動器的復雜性似乎沒有必要，但是在切換非常大的電流或高電壓的設備控制中看似很小的缺陷可能會產生重大后果。

功率MOSFET閾值電壓通常為4V，但為了完全開啟其中許多器件以在其全額定電流下使用，可能需要10V或更高的驅動電壓。在某些情況下，驅動器電路會將控制電路（3V邏輯）中的電壓電平轉換為柵極（10V）所需的電壓電平，并提供高電流驅動-電平轉換器。

除了太慢之外，功率MOSFET電路也有可能開關太快，或者更準確地說，電路中的電壓或電流變化太快。與較慢的開關相比，非常快的電流和電壓變化會損壞設備并導致更多的干擾輻射。為了獲得正確的開關行為，可能需要仔細設計驅動器電路，特別是在高速和超高功率應用中。