MOSFET的每个特性参数都讲透了，干货满满！

传感器技术 今天

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绝对最大额定值


任何情况下都不允许超过的最大值


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1.1 额定电压


VDSS:漏极(D)与源极(S)之间所能施加的最大电压值。


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VGSS :栅极(G)与源极(S)之间所能施加的最大电压值。


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1.2 额定电流


ID(DC):漏极允许通过的最大直流电流值

此值受到导通阻抗、封装和内部连线等的制约

TC =25℃ (假定封装紧贴无限大散热板)


lD(Pulse) :漏极允许通过的最大脉冲电流值

此值还受到脉冲宽度和占空比等的制约


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1.3 额定功耗


PT：芯片所能承受的最大功耗，其测定条件有以下两种：


①TC=25°C的条件…紧接无限大放热板，封装

C: Case的简写  背面温度为25°C (图1)


②TA=25°C的条件.…直立安装不接散热板

A: Ambient的简写  环境温度为25°C(图2)


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1.4 额定温度


Tch：MOSFET的沟道的上限温度：


一般Tch≤150°C  (例)


Tstg：MOSFET器件本身或者使用了MOSFET的产品，其保存温度范围为：


最低-55°C，最高150°C(例)


1.5 热阻


表示热传导的难易程度。热阻值越小，散热性能越好。如果使用手册上没有注明热阻值时，可根据额定功耗PT及Tch将其算出。


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①沟道/封装之间的热阻 (有散热板的条件)


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②热阻Rth的计算


例1：计算2SK3740沟道 /封装之间的热阻


2SK3740的额定功耗PT（TC= 25°C)

PT=[ 100 ](W)

因此


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例2 :计算2SK3740沟道/环境之间的热阻


2SK3740的额定功耗PT (Ta= 25°C)

PT=[ 1.5 ](W)

因此


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③沟道温度Tch的计算，利用热阻抗计算沟道温度


有散热板的情况下：


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直立安装无散热板的情况下：


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例：计算2SK3740在以下条件下的沟道温度Tch


条件：有散热板，且封装背面温度Tc=50 °C

现在功耗Pt = 2W

（额定功耗PT(Tc=25°C) =100W）


则计算结果如下：


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1.6 安全动作区SOA


SOA = Safe Operating Area 

或 AOS = Area of Safe Operating


①正偏压时的安全动作区


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1.7 抗雪崩能力保证


对马达、线圈等电感性负载进行开关动作时，关断的瞬间会有感生电动势产生。


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①电路比较


(1)以往产品(无抗雪崩保证)的电路必须有吸收电路以保证瞬间峰值电压不会超过VDSS。


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(2)有抗雪崩能力保证的产品，MOSFET自身可以吸收瞬间峰值电压而无需附加吸收电路。


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②实际应用例


额定电压VDSS为600V的MOSFET的雪崩波形(开关电源)


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③抗雪崩能力保证定义


单发雪崩电流IAS：下图中的峰值漏极电流


单发雪崩能量EAS：一次性雪崩期间所能承受的能量，以Tch≤150°C为极限


连续雪崩能量EAR：所能承受的反复出现的雪崩能量，以Tch≤150°C为极限


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④怎样选择MOSFET的额定值


器件的额定

电压值 应高于实际最大电压值20%

电流值 应高于实际最大电流值20%

功耗值 应高于实际最大功耗的50%


而实际沟道温度不应超过-125 °C


上述为推荐值。实际设计时应考虑最坏的条件。如沟道温度Tch从50°C提高到100°C时，推算故障率降提高20倍。



 

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电参数


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2.1 漏电流


IDSS：漏极与源极之间的漏电流。VGS = 0时，D与S之间加VDSS。


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IGSS：栅极与源极之间的漏电流。VDS=0时，G与S之间加VGSS。

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2.2 栅极阈值电压VGS(off)或VGS(th)


MOSFET的VDS= 10V

1D=1mA 时的栅极电压VGS


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①阈值电压的温度特性


MOSFET具有负的温度特性，而且变化率比双极型晶体管大。


如：双极型晶体管约为-2.2mV/°C,MOSFET约为-5mV/°C


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2.3  正向传到系数yfs


单位VGS的变化所引起的漏极电流ID的变化。单位为S。


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例如:3S时，VGs变化1V，那么漏极电流会增加3A。


在作为负载开关用时，若是电容性负载，则进入ON状态时，因为给电容。


充电需要过渡电流，如果yfs太小，有时会出现开关不动作的现象。


2.4 漏极/源极间的导通阻抗RDs(on)


MOSFET处于导通状态下的阻抗。导通阻抗越大，则开启状态时的损耗越大。因此，要尽量减小MOSFET的导通阻抗。


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①导通阻抗的各种相关性


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2.5 内部容量


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容量值越小，QG越小，开关速度越快，开关损耗就越小。

开关电源、DC/DC变换器等应用，要求较小的QG值。


2.6 电荷量


QG：栅极的总电荷量，VGS=10V时，达到导通状态所需的电荷量

QGS：栅极/源极间所要电荷量

QGD：栅极/漏极间所需电荷量


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电荷量 Q=CXV,而开关时间 t=Q/I

电荷的容量越大，所需开关时间t就越大，开关损失也越大。


2.7 开关时间


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2.8 内部二极管


栅极/源极电压VGS=0时，内部二极管的正向电压-电压特性。

栅极/源极间加正向偏压时，即MOSFET导通状态时，与导通阻抗的特性一致。


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2.9 内部二极管的反向恢复时间trr、反向恢复电荷量Qrr


二极管可视为一种电容。积累的电荷Qrr完全放掉需要时间为trr。


另外，由于反向恢复时，处于短路状态，损耗很大。因此内部寄生二极管的电容特性使MOSFET开关频率受到限制。


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来源：EDA365电子论坛

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