20_基本元器件/03_功率器件/平面MOSFET — 平面功率 MOSFET（所有功率 MOS 的物理起点）
类别定位：平面 MOSFET 是所有功率 MOS 器件的共同起点——今天你买的超结（CoolMOS）、沟槽（OptiMOS）乃至 GaN，本质都是对平面结构里那几个寄生物理（RDS(on) 七分量、Cgd 米勒反馈、寄生 BJT、体二极管）做逐项改写。把这几篇 1990s~2020s 的经典文献读透，后面每一代“新技术”的 datasheet 都只是在告诉你：它把七分量里的哪一项、哪个电容、哪种失效机理改掉了。
演进要点：平面（沟道+外延层串联限流，高压时 95% 电阻耗在外延）→ 超结（charge balance 电荷补偿打破“硅限线”，见 00_总览）→ 沟槽（低压段继续加密单元）→ GaN/SiC（换材料再抬一个量级，见 GaN 与隔离驱动基础教程）。
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| 文件 | 原文 | 篇幅 | 讲什么、什么时候读 |
|---|---|---|---|
| 00_PowerMOSFETBasics全译.md | IR AN-1084《Power MOSFET Basics》，Vrej Barkhordarian，13 页 | 全译 ~200 行 | 器件物理总纲：BVDSS 与穿通/可达穿通、RDS(on) 七分量随耐压的此消彼长、gfs 与单元密度、Vth、体二极管 VF、Pd 热公式、Ciss/Coss/Crss 定义、栅电荷四段波形、两种 dV/dt 感应开通机理（式 3~5）。第一次建立 MOSFET 物理图景读这篇 |
| 01_栅荷与开关性能全译.md | Vishay Siliconix AN608A《Understanding Gate Charge》，6 页（Doc 73217, 2016 修订） | 全译 ~200 行 | 把栅荷变成可算的公式：Rg/Ciss 一阶模型推导（式 1~10）、开通/关断六段瞬态公式（式 11~16）、QGS/QGD/QG 定义与米勒平台读法、用 QGD 反推等效 Cgd 求开关时间（式 17~20）、SiRA04DP 完整算例（计算 vs 实测，表 1/2 全录）、封装源感修正（式 25~27）。选管、估驱动电流、估开关损耗时查这篇 |
| 02_功耗计算全译.md | Infineon AN《MOSFET Power Losses Calculation Using the Data-Sheet Parameters》，Graovac/Pürschel/Kiep，V1.1 2006-07，23 页 | 全译 ~290 行 | 从 datasheet 参数算损耗的数学工具（库内所有损耗核算的方法论上游）：导通损耗 PCM=RDSon·I²Drms 与二极管模型 uD0+RD·iF、RDSon 温度指数式 (1+α/100)^(TJ−25℃)、开关损耗全链（IGon/IGoff、CGD 两点近似、tfu/tru 中值、EonM=EonMi+Qrr·UDD、EonD=¼Qrr·UDrr、EoffM）、损耗平衡 PM/PD、以及 buck/boost/直流电机/三相逆变器/SR 电机/压电执行器六种应用的电流 RMS 参数全套公式（含 (√D·Io)² 口径与三相 (1/8±ma·cosφ/3π) 现成答案）。要自己动手算损耗、算效率时读这篇 |
| 03_电气特性精译.md | Toshiba AN《Power MOSFET Electrical Characteristics》，2023-01-10 版，12 页 | 全译 ~180 行 | datasheet 参数表逐行字典 + 输出电荷深一层：静态表（V(BR)DSS vs V(BR)DSX 口径差）、动态表、Co(er)（能量相关，Eoss=½Co(er)VDS²）与 Co(tr)（时间相关，Qoss=Co(tr)·VDS）的积分定义与“不可混用”提醒、Qg/Qgs1/Qgd/Qsw/Qoss 电荷表（Qsw 口径与 Vishay 不同，跨家比较先对定义）、开关时间六定义、体二极管 trr/Qrr/Irr 与两种 dv/dt 失效。读任何 MOSFET datasheet 电容/电荷/二极管三张表时查这篇 |
| 04_AOS结构基础精译.md | AOS 《Power MOSFET Basics》，10 页（未署作者/文档号） | 全译 ~150 行 | 平面 vs 沟槽结构对照 + datasheet 额定项补全：图 1a/1b 双剖面、RDSON 分量图（平面独有 RJFET、沟槽靠密度缩放）、<200 V 沟槽 / 高压平面的分界逻辑、雪崩 UIS 物理与 Ear=½ipk²L、热阻结校准（10 mA 法）、SOA 四边界、电流额定 √(PD/RDS(on)) 与键合线熔断真相。补齐 00 篇没有的 UIS/热阻/SOA/电流额定四块 |
读法建议：先 00 篇建立“寄生元件总览”，再 01 篇学会“把总览变成数字”；两篇公式互相引用（00 篇式 (3)~(5) 的 dV/dt 机理在 01 篇式 (25)~(27) 之前，是同一根藤上的两个瓜）。02 篇是 01 篇的下游——01 篇算出开关时间，02 篇把时间×电压×电流折成损耗并按拓扑取 RMS；03 篇是读表的“字典”，04 篇补额定项——四篇合起来覆盖“物理→时间→损耗→额定”全链条。
关键数字速查（两篇原文照录）
| 数字 | 含义 | 出处 |
|---|---|---|
| 250 µA | BVDSS 与 Vth 的规定测试电流 | 00 篇 §2/§5 |
| 2×10⁵ V/cm | 硅临界击穿场强（可达穿通后雪崩的门槛） | 00 篇 §2 |
| 七分量 | RDS(on) = Rsource+Rch+RA+RJ+RD+Rsub+Rwcml（式 1） | 00 篇 §3 |
| 1.6 V / 1.0 V | 体二极管 VF 最大值（>100 V / <100 V 器件） | 00 篇 §6 |
| 20 nC → 1 mA/20 µs、1 A/20 ns | Q = 时间×电流的驱动电流简算 | 00 篇 §9 |
| 0.7 V | 寄生 BJT 基-射正偏门槛（dV/dt 机理二） | 00 篇 §10 |
| 式 (11)~(20) | 开通/关断六段瞬态 + QGD 等效 Cgd 法（可抄 Excel） | 01 篇 §2/§4 |
| SiRA04DP 算例 | 计算 td(on) 929 ns vs 实测电压吻合/电流偏差大 | 01 篇 §5/§6 |
| (1+α/100)^(TJ−25℃) | RDSon 温度指数式（txt 提取中被压平成乘法，已对 PDF 核验）；图 4 估读 α≈0.47 %/K → 125 ℃ 时 RDSon≈+60% | 02 篇 §2.1.1 |
| (√D·Io)²、(√(1−D)·Io)² | buck/boost 导通 RMS 的现成口径（根号在 txt 提取中丢失，已对 PDF 核验） | 02 篇 §3.1/§3.2 |
| 1/4·Qrr·UDrr | 二极管反向恢复能量（最坏情况 UDrr=UDD）；Irr,peak=2Qrr/trr | 02 篇 §2.2.3 |
| 1/8±ma·cosφ1/(3π) | 三相逆变器开关/二极管 RMS² 括号（两括号之和恒 1/4，自洽）；等效直流电流 IDC=Io/π | 02 篇 §3.4 |
| Co(er) vs Co(tr) | Eoss=½Co(er)·VDS²（能量口径）与 Qoss=Co(tr)·VDS（时间口径）——同一 C(v) 曲线的两种摊平，不可混用 | 03 篇 §1.2.2/1.2.3 |
| Qgs=Qgs1+Qgs2=Qg−Qgd | Toshiba 栅荷分解（图内关系式）；其 Qsw（Vth→平台末）口径与 Vishay QGS 不同 | 03 篇 §1.3 |
| 3×10⁵ V/cm | 硅临界击穿场强（AOS 口径；与 00 篇 IR 的 2×10⁵ V/cm 并存，各家口径不同） | 04 篇 §10 |
| 0.4 V | AOS SRFET 体二极管典型 VSD（普通管更高） | 04 篇 §8 |
| 220 ℃ / 260 µs | 键合线/塑封料温度上限（“键合线熔断额定”不成立的论据）/ IDM 脉冲宽度口径 | 04 篇 §15 |
与库内 IC / 专题的联动
- UC3842 栅驱动：AN-1084 §9 栅电荷的“20 nC → 1 mA/20 µs 或 1 A/20 ns”是 UC3842 图腾柱输出（±1 A 峰值）与栅极串联电阻取值的理论依据——SLUA143 应用笔记精译 §9“限制 IC 峰值电流的方法：输出与栅极之间放一只电阻”。AN-1084 的 Ciss/Crss 定义则是读任何 MOSFET datasheet 电容表的钥匙。
- 反激变压器专题（δ 集肤深度呼应）：AN-1084 §3“低压时 RDS(on) 由沟道、接触、键合线主导”与02_反激变压器设计 §4.3 集肤深度 δ（≈0.21 mm @100 kHz）是同一条物理规律（电流趋肤、电阻随几何与频率变）在两个器件上的投影：初级管选低压大电流档时走线/键合是“第二外延层”，变压器绕组选股数时 δ 是“第二匝数”——两边都要按交流电阻而非直流电阻核算。
- 65 W 五拓扑对比：UC3842/QR 档 650 V 初级管、ACF EVM 实装 IPL60R385CP/299CP（CP 代 CoolMOS）的选型逻辑，起点就是本类两篇：高压段 RDS(on)≈外延+JFET（AN-1084 §3）决定了平面结构在 600 V 档无出路，这正是超结存在的理由（超结 charge-balance 原理全译 §2）。
- 失效与保护：AN-1084 §10 的寄生 BJT（RB·CDB 机理）是MOSFET 应用与失效全译 §3 雪崩闩锁与 §7 感应开通的物理种子。
- 65W 五拓扑对比的损耗方法论上游：02 篇 Infineon AN 的式 (23)/(24)（PM=RDSon·I²Drms+(EonM+EoffM)·fsw 等）就是五拓扑对比里每颗初级/次级管损耗行的算法出处；03 篇的 Eoss/Qoss 补上 Infineon AN 未计的输出电容损耗一项（硬开关反激轻载不可省）。
适合谁
- 新手：只读过 IC datasheet、第一次要自己选功率管的人——00 篇逐节全译+术语对照，帮你把“米勒平台”“Ciss”“体二极管”从名词变成机理。
- 做驱动/选型的工程师：01 篇式 (11)~(20) 可以直接抄进 Excel，用自己的 Qg/Rg 复算开关时间与损耗。
- 读库内 IC 文档时：凡是撞上“栅驱动能力、dV/dt、寄生 BJT、体二极管恢复”，回到本类比查教科书快——两篇原文合计 19 页，是这一领域被引用最多的“第一课”。
边界与诚实声明
- 两篇均为“平面时代”文献：AN-1084 中“MOS 在 >200 V 输给 BJT”“单元密度 800 万/in²”等断言是当时快照，已被超结/沟槽改写（各篇译注中已标注）；数值以各自原文 PDF 为准。
- OCR 字形修复（Ω、µ、℃、ln 等）逐篇列在文末译者附注，无法确认处标「待核实」。
- 新增三篇同规则：02 篇的指数式/根号/减号字形损坏已对照原 PDF 渲染页逐一核验，式 (39)/(40)（Io,min/Io,max 按可读排版完全相同、物理上不成立）与 02 篇 tru 式的 IDon 均按原文照录并标待核实；三篇的代入例/图内估读数字均为译注补充并逐处声明，原文均无代入数字例（AOS/Toshiba 亦然）。