介紹MOSFET絕對最大額定值相關(guān)的參數(shù)

本篇主要介紹絕對最大額定值相關(guān)的參數(shù)。主要包括VDS、VGS、ID、IDM、IAS、EAS、PD、TJ、TSTG幾個參數(shù)，參數(shù)列表如下所示

1、漏-源極電壓（VDS）

VDS是指MOSFET的漏-源極的絕對最大值電壓，在管子工作時，這兩端的電壓應力不能超過最大值。在MOSFET選型時，VDS電壓都要降額80%選用。

1、1 VDS電源的測試方法

① 浮動示波器的機箱接地。不建議采用這種方法，因為其安全性非常差，容易對用戶造成人身傷害，損壞被測設(shè)備和示波器。

②使用兩個傳統(tǒng)無源探頭，其地線相互連接，同時使用示波器的通道數(shù)學運算功能。這種測量稱為“準差分”方法。但是，與示波器放大器結(jié)合使用的無源探頭缺乏足夠的共模抑制比(CMRR)來充分阻塞任何共模電壓。這種設(shè)置不能充分測量電壓，但可以使用現(xiàn)有探頭。

③使用商用探頭隔離器，隔離示波器的機箱接地。探頭的地線不再位于接地電位，探頭可以直接連接到測試點上。探頭隔離器是一種有效的解決方案，但成本較高，其成本是差分探頭的2~5倍。

④ 在寬帶示波器上使用真正的差分探頭（VDS電壓一般比較高，注意差分探頭的電壓范圍），精確測量VDS。

1、2 VDS電壓的測試case

測量電源在穩(wěn)態(tài)、動態(tài)、OC、short狀態(tài)下的VDS電壓值

1、3 VDS電壓的spec來源于MOSFET的datasheet

1、4 VDS的電壓通常要降額80%或90%進行使用。所以在測試用例中spec要乘以0.8/0.9

1、5 VDS電壓測試的注意事項

①帶寬選擇：通常VDS電壓推薦使用100M以上的示波器帶寬和探頭帶寬。

AC-DC 開關(guān)電源測量Vds電壓推薦使用100MHz以上的示波器系統(tǒng)帶寬，低壓 DC-DC 開關(guān)電源測量Vds電壓推薦使用350MHz以上的示波器系統(tǒng)帶寬 。

②采樣率要滿足帶寬需求：示波器實際采樣率要大于要求帶寬的4倍，如果采樣率達不到測試所需帶寬的4倍以上，同樣會使測試結(jié)果變小，因此進行Vds電壓測試時要合適設(shè)置示波器水平時基。

③地線要越短越好：長地線對測試結(jié)果的影響主要是因為地線寄生電感會使探頭帶寬降低，同時可能會使信號造成震蕩。

④無源探頭要校準

無源探頭補償不當對Vds電壓測試結(jié)果影響非常大，探頭過補償，會使測試結(jié)果偏大，工程師會根據(jù)錯誤的測試結(jié)果選擇耐壓更高（當然也更貴）的開關(guān)管，會造成產(chǎn)品成本提高；但是，相比過補償，探頭欠補償帶來的后果更為嚴重，因為探頭欠補償都會造成peak電壓測試結(jié)果偏低，可能會使本來已經(jīng)超過耐壓的信號在示波器上顯示出來還能符合元器件使用要求。

⑤電壓電流不要同時測

在測量 MOSFET 安全工作區(qū)（SOA）時，需要電流探頭與電壓探頭同時進行測試以繪制電流和電壓交叉點，但是要注意，電流探頭測量時需要破壞開關(guān)管原來的走線，同時在串入一根更長的線，由于寄生電感的影響，這根線會使 Vds 瞬態(tài)電壓明顯變高，影響測試結(jié)果。因此，在測量 Vds peak電壓時一定要保證待測開關(guān)管相關(guān)布線為初始狀態(tài)。

2、 柵-源極電壓（VGS）

VGS是指MOSFET的柵-源極的工作驅(qū)動電壓，在工作中，這兩端的電壓不能超過最大值。注：這里的±20V代表的是VGS電壓可以使用正電壓導通，負電壓關(guān)斷。一般MOS采用0電壓就可以關(guān)斷，負電壓為了提高關(guān)斷的可靠性。IGBT雖與MOS類似，但是IGBT明確了要使用負電壓進行關(guān)斷。

3、漏極持續(xù)工作電流( ID )

ID 是指 MOSFET 的持續(xù)工作電流，它可由下列公式計算得出：

TJ = 結(jié)溫

TC =殼溫

RDS(ON) = 漏-源極導通電阻

RθJC = 結(jié)-殼熱阻

K = 導通電阻-結(jié)溫系數(shù)

注：ID中并不包含開關(guān)損耗，并且實際使用時保持管表面溫度在25℃（Tcase）也很難。因此，硬開關(guān)應用中實際開關(guān)電流通常小于ID 額定值@ TC = 25℃的一半，通常在1/3～1/4。

4、 脈沖漏極電流( IDM )

IDM 是代表 MOSFET 安全工作區(qū)域的電流最大值，MOSFET 只有在安全工作區(qū)域運行，才能確保電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

5、單脈沖雪崩電流( IAS )

測試 MOSFET 的 UIS 電路時，MOSFET 導通，使電感充電。當 MOSFET 關(guān)閉，電感瞬間放電，導致 MOSFET 上的 Lx(di/dt)的電壓擺幅超過 MOSFET 的 BVDS，導致 MOSFET 進入雪崩效應，這個電感瞬間放電的電流，即為雪崩電流 IAS。

6、單脈沖雪崩能量( EAS )

針對確認 MOSFET 的強固性，UIL (非嵌位電感負載) 或 UIS (非嵌位感性開關(guān)) 測試是非常重要的。EAS 表示超過 VDS 時任一脈沖的最大能量。當 MOSFET 處于關(guān)閉狀態(tài)時，電感上累積的電壓超過 MOSFET 擊穿電壓 BVDS 后，導致雪崩擊穿，雪崩擊穿發(fā)生時，電感瞬間放電流會流過關(guān)閉的 MODFET，導致高功率損耗。當周遭線路有電感負載或瞬間負載運行時，這個參數(shù)是要考慮的。

UIS 測試電路，當提供 VGS 驅(qū)動信號給待測 MOSFET，待測 MOSFET 導通，電流開始儲存在電感 L，電流線性增長，如上圖所示。當 ID 達到 IAS 時，待測 MOSFET 此時開始關(guān)閉的，導致電感將儲存的能量釋放出來，強迫使待測 MOSFET 達到擊穿電壓值(BVDS)。而待測 MOSFET 保持(BVDS)電壓擊穿模式，直到所有能量釋放完了。IAS 與 BVDS 交迭的藍色區(qū)域為 EAS(單次雪崩能量)。

7 、總耗散功率( PD )

PD 是指 MOSFET 的最大耗散功率，此外，此功率的大小由不同的溫度條件決定。

在殼溫 (TC) 條件下，PD公式如下：

在環(huán)境溫度(TA)條件下，PD 公式如下：

TJ = 結(jié)溫

TC = 殼溫

RθJC = 結(jié)-殼熱阻

RθJA = 結(jié)-環(huán)境熱阻

8 、工作結(jié)溫和存儲溫度范圍 ( TJ , TSTG )

TJ 是指 MOSFET 最大的工作結(jié)溫，MOSFET 工作時要避免出現(xiàn)超過結(jié)溫規(guī)格值的情況。

TSTG 是指存儲或運輸 MOSFET 的溫度范圍，它是存儲的限定溫度值。