mosfet输出特性

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安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书

微电源故障输出特性和微电网保护方案初探

摘要

分布式发电不仅具有环保、效率高、安装地因地制宜等优点，而且可节省长距离输电线路的投资成本和损耗，保障在大电网发生意外停电时，能够提供基本的能源供应。然而，分布式发电的随机性、小容量、小惯性、低过载能力等缺点，以及分布式发电接入对大电网的影响等诸多因素都制约着分布式发电技术的推广和实用，微电网技术的出现就是为了解决这些难题。

本文首先对逆变型分布式电源的工作原理以及控制策略进行了理论分析，并在此基础上分别详细分析了在PQ控制以及VF控制下逆变型分布式电源的故障输出特性，并在Matlab/Simulink仿真环境下进行仿真，验证了控制策略的有效性以及故障输出特性分析的正确性。最后阐述了微电网的配置、保护层次和逻辑，以及基于全局信息的集中式保护方案。

关键词：逆变型分布式电源，故障输出特性，微电网，仿真，保护方案

共 46 页

MOSFET的重要特性

（1）为什么E-MOSFET的阈值电压随着半导体衬底掺杂浓度的提高而增大？而随着温度的升高而下降？

【答】E-MOSFET的阈值电压就是使半导体表面产生反型层（导电沟道）所需要加的栅极电压。对于n沟道E-MOSFET，当栅电压使得p型半导体表面能带向下弯曲到表面势ψs≥2ψB时，即可认为半导体表面强反型，因为这时反型层中的少数载流子（电子）浓度就等于体内的多数载流子浓度（～掺杂浓度）；这里的ψB是半导体Fermi势，即半导体禁带中央与Fermi能级之差。阈值电压VT包含有三个部分的电压（不考虑衬偏电压时）：栅氧化层上的电压降Vox；半导体表面附近的电压降2ΨB：抵消MOS系统中各种电荷影响的电压降——平带电压VF。

在阈值电压的表示式中，与掺杂浓度和温度有关的因素主要是半导体Fermi势ψB。当p型半导体衬底的掺杂浓度NA提高时，半导体Fermi能级趋向于价带顶变化，则半导体Fermi势ψB增大，从而就使得更加难以达到ψs≥2ψB的反型层产生条件，所以阈值电压增大。

当温度T升高时，半导体Fermi能级将趋向于禁带中央变化，则半导体Fermi势ψB减小，从而导致更加容易达到ψs≥2ψB的反型层产生条件，所以阈值电

实验名称：非晶硅、多晶硅太阳电池特性测试

一、 实验目的

（1） 了解非晶硅、多晶硅太阳电池的结构。 （2） 了解非晶硅、多晶硅太阳电池的外特性。

（3） 了解非晶硅、多晶硅太阳电池外特性的影响因素。 二、实验材料及设备 1． 2． 3． 4．

三、 实验步骤

1、模拟太阳光条件下，多晶硅太阳电池单电池的输出外特性曲线

测量记录日期、时间和地点；绘制电池的外形结构图并记录电池几何参数（用于计算电池面积）；并记录太阳光当时辐射强度，按照图1所示实验原理图接线。

(1) 在室内太阳光模拟器下，分别测试光强为1 sun（1000W/m2）、0.5 sun

（500W/m2）下的电池的电池的短路电流（Isc）和空载电压（Uoc），与输出外特性曲线。

(2) 具体测量方法：分别在上述一定光强下，逐步改变电阻箱（负载）的阻值RL，分别测量电池两端的I和U。根据测量结果绘制上述不同条件下的电池外特性曲线。

非晶硅、多晶硅太阳电池板（单电池与电池阵列） 3块 光源（氙灯） 1套 数字万用表 2块 电阻箱阻

实验名称：非晶硅、多晶硅太阳电池特性测试

一、 实验目的

（1） 了解非晶硅、多晶硅太阳电池的结构。 （2） 了解非晶硅、多晶硅太阳电池的外特性。

（3） 了解非晶硅、多晶硅太阳电池外特性的影响因素。 二、实验材料及设备 1． 2． 3． 4．

三、 实验步骤

1、模拟太阳光条件下，多晶硅太阳电池单电池的输出外特性曲线

测量记录日期、时间和地点；绘制电池的外形结构图并记录电池几何参数（用于计算电池面积）；并记录太阳光当时辐射强度，按照图1所示实验原理图接线。

(1) 在室内太阳光模拟器下，分别测试光强为1 sun（1000W/m2）、0.5 sun

（500W/m2）下的电池的电池的短路电流（Isc）和空载电压（Uoc），与输出外特性曲线。

(2) 具体测量方法：分别在上述一定光强下，逐步改变电阻箱（负载）的阻值RL，分别测量电池两端的I和U。根据测量结果绘制上述不同条件下的电池外特性曲线。

非晶硅、多晶硅太阳电池板（单电池与电池阵列） 3块 光源（氙灯） 1套 数字万用表 2块 电阻箱阻

数字集成电路设计

集成电设路计列系第3章 MSFOT物理E特性与1

上一

数字集成电路设计

讲要内容主 :1传.门输用：应始终控，制数据流制控要点如何进：行钟同步；如时何改数据保持时善间

2 MOSF.T空间E构结点：构成I要及MOSCEFT的向结横构和向结纵，构及以此衍由的工艺生 次层和平面版图；MSFOE开T的基本物关理程。

过 .半导3物体理基础要点：半导的体定义特性、、型类；几参个：数掺杂、电阻率迁移率、2

Updta e012.190

数字集成电路设计

上一主讲内要容 :1.传 门输应用始：控终制数，据流控制要点:如进行何钟同时；步如改何数据保善持时

间 .M2SFOE空T结间构要点：构成ICM及OSETF的向横结构和向纵构，结以由及衍此的工生 层艺和次平面版图M;OFETS开关的本基理过程。物

3 半.导物理体础要基点：半体导的定义、特性、类型几；个参：数掺杂电阻、率、迁移率3

Udatp e2101.90

数字集成电路设计

本章概要 述概 导体物理半基础 pn结 MOFSTE物理学 nFE I-VT特 性 尺寸小EF T p FT EI-特V性 FT开E关性特 COM物S理结构 SIPE模型C4

Updaet 210

基础物理实验研究性报告

探究太阳能电池输出特性及影响功率因素

第一作者姓名刘寒颖 第一作者学号 11021023 第二作者姓名 程功凡 第二作者学号 1102117 所在院系 电子信息工程学院

2013年5月

一、 摘要

能源短缺和地球生态环境污染已经成为人类面临的最大问题。推广使用太阳辐射能、水能、风能、生物质能等可再生能源是今后的必然趋势。

本文将测量太阳能电池的输出特性，描绘输出特性曲线图，并在此基础上，探究入射距离和入射角度对两种太阳能电池输出功率的影响。探究方法是控制变量法，改变影响因素得到因变量，绘制曲线图，由曲线走势分析影响。本文最后还将对本次研究性实验进行讨论，包括对实验误差的分析、实验改进建议以及实验感想等。

二、 实验要求

1、光照条件下太阳能电池的输出特性测量 2、入射距离与太阳能电池输出功率的关系 3、入射角度与太阳能电池输出功率的关系

三、 实验原理

太阳能电池利用半导体P-N结受光照射时的光伏效应发电，太阳能电池的基本结构就是一个大面积平面P-N结，图1为P-N结示意图。

P型半导体中有相当数量的空穴，几乎没有自由电子。

4.9功率型MOSFET用作开关(THE POWER MOSFET USED AS A SWITCH) 4.9.1概论(Introduction)

虽然场效应电晶体(field-effect transistor FET)应用于电路设计上己有许多年了，而近年来功率型金属氧化半导体场效应电晶体(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor MOSFET)，也己成功地制造出来，并在商业上大量的应用于功率电子的设计上。而此MOSFET的功能需求，更超越了其它的功率组件，工作频率可达20kHz以上，一般都工作于100-200kHz，而不需像双极式功率电晶体有诸般经验上的限制。

当然，如果我们设计转换器工作于100 kHz频率下，比工作于20kHz的频率会有更多的优点，最重要的优点就是能减少体积大小与重量，功率型MOSFET提供设计者一种高速度，高功率，高电压，与高增益的组件，且几乎没有储存时间，没有热跑脱与被抑制的崩溃特性，由于不同的制造厂商会使用不同的技术来制造功率型的FET，因此就会有不同的名称，如HEXFET，VMOS，TMOS等，此乃成为每一公司特有的注册商标。虽然结构上会有所改变而增强了

金属-氧化层-半导体-场效晶体管，简称全氧半场效晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）是一种可以广泛使用在类比电路和数位电路的场效晶体管（field-effect transistor）。MOSFET依照其“通道”的极性不同，可分为n-type和p-type的MOSFET，通常又称为NMOSFET和PMOSFET，其他简称尚包括NMOS FET、PMOS FET、nMOSFET、pMOSFET等。

MOSFET的工作原理

要使增强型N沟道MOSFET工作，要在G、S之间加正电压VGS及在D、S之间加正电压VDS，则产生正向工作电流ID。改变VGS的电压可控制工作电流ID。

若先不接VGS(即VGS＝0)，在D和S极之间加一正电压VDS，漏极D和衬底之间的PN结处于反向，因此漏源之间不能导电。如果在栅极G和源极S之间加一电压VGS。此时可以将栅极和衬底看作电容器的两个极板，而氧化物绝缘层作为电容器的介质。当加上VGS时，在绝缘层和栅极界面上感应出正电荷，而在绝缘层和P型衬底界面上感应出负电荷(如图3)。这层感应的负电荷和P型衬底中的多数载流子(空穴)的极

MOSFET的驱动技术详解

1、简介

MOSFET作为功率开关管，已经是是开关电源领域的绝对主力器件。虽然MOSFET作为电压型驱动器件，其驱动表面上看来是非常简单，但是详细分析起来并不简单。下面我会花一点时间，一点点来解析MOSFET的驱动技术，以及在不同的应用，应该采用什么样的驱动电路。

首先，来做一个实验，把一个MOSFET的G悬空，然后在DS上加电压，那么会出现什么情况呢？很多工程师都知道，MOS会导通甚至击穿。这是为什么呢？因为我根本没有加驱动电压，MOS怎么会导通？用下面的图，来做个仿真：

去探测G极的电压，发现电压波形如下：

G极的电压居然有4V多，难怪MOSFET会导通，这是因为MOSFET的寄生参数在捣鬼。

这种情况有什么危害呢？实际情况下，MOS肯定有驱动电路的么，要么导通，要么关掉。问题就出在开机，或者关机的时候，最主要是开机的时候，此时你 的驱动电路还没上电。但是输入上电了，由于驱动电路没有工作，G级的电荷无法被释放，就容易导致MOS导通击穿。那么怎么解决呢？在GS之间并一个电阻.

那么仿真的结果呢？几乎为0V。

2、驱动能力和驱动电阻

什么叫驱动能力，很多PWM芯片，或者专门的驱动芯片都会说驱动能力，比如384X的驱

MOSFET的驱动技术详解

1、简介

MOSFET作为功率开关管，已经是是开关电源领域的绝对主力器件。虽然MOSFET作为电压型驱动器件，其驱动表面上看来是非常简单，但是详细分析起来并不简单。下面我会花一点时间，一点点来解析MOSFET的驱动技术，以及在不同的应用，应该采用什么样的驱动电路。

首先，来做一个实验，把一个MOSFET的G悬空，然后在DS上加电压，那么会出现什么情况呢？很多工程师都知道，MOS会导通甚至击穿。这是为什么呢？因为我根本没有加驱动电压，MOS怎么会导通？用下面的图，来做个仿真：

去探测G极的电压，发现电压波形如下：

G极的电压居然有4V多，难怪MOSFET会导通，这是因为MOSFET的寄生参数在捣鬼。

这种情况有什么危害呢？实际情况下，MOS肯定有驱动电路的么，要么导通，要么关掉。问题就出在开机，或者关机的时候，最主要是开机的时候，此时你 的驱动电路还没上电。但是输入上电了，由于驱动电路没有工作，G级的电荷无法被释放，就容易导致MOS导通击穿。那么怎么解决呢？在GS之间并一个电阻.

那么仿真的结果呢？几乎为0V。

2、驱动能力和驱动电阻

什么叫驱动能力，很多PWM芯片，或者专门的驱动芯片都会说驱动能力，比如384X的驱