一文詳細MOSFET特性參數(shù)

1?絕對最大額定值

任何情況下都不允許超過的最大值。

1.1 額定電壓

VDSS:漏極(D)與源極(S)之間所能施加的最大電壓值。

VGSS :柵極(G)與源極(S)之間所能施加的最大電壓值。

1.2 額定電流

ID(DC):漏極允許通過的最大直流電流值。

此值受到導通阻抗、封裝和內(nèi)部連線等的制約。

TC =25℃?(假定封裝緊貼無限大散熱板)。

lD(Pulse) :漏極允許通過的最大脈沖電流值。

此值還受到脈沖寬度和占空比等的制約。

1.3 額定功耗

PT：芯片所能承受的最大功耗，其測定條件有以下兩種：

①TC=25°C的條件…緊接無限大放熱板，封裝

C: Case的簡寫? 背面溫度為25°C (圖1)

②TA=25°C的條件.…直立安裝不接散熱板

A: Ambient的簡寫? 環(huán)境溫度為25°C(圖2)

1.4 額定溫度

Tch：MOSFET的溝道的上限溫度：

一般Tch≤150°C??(例)

Tstg：MOSFET器件本身或者使用了MOSFET的產(chǎn)品，其保存溫度范圍為：

最低-55°C，最高150°C(例)

1.5 熱阻

表示熱傳導的難易程度。熱阻值越小，散熱性能越好。如果使用手冊上沒有注明熱阻值時，可根據(jù)額定功耗PT及Tch將其算出。

①溝道/封裝之間的熱阻?(有散熱板的條件)

②熱阻Rth的計算

例1：計算2SK3740溝道 /封裝之間的熱阻

2SK3740的額定功耗PT（TC= 25°C)

PT=[ 100 ](W)

因此

例2:計算2SK3740溝道/環(huán)境之間的熱阻

2SK3740的額定功耗PT (Ta= 25°C)

PT=[?1.5?](W)

因此

③溝道溫度Tch的計算，利用熱阻抗計算溝道溫度

有散熱板的情況下：

直立安裝無散熱板的情況下：

例：計算2SK3740在以下條件下的溝道溫度Tch

條件：有散熱板，且封裝背面溫度Tc=50 °C

現(xiàn)在功耗Pt = 2W

（額定功耗PT(Tc=25°C) =100W）

則計算結果如下：

1.6 安全動作區(qū)SOA

SOA = Safe Operating Area?

或

AOS = Area of Safe Operating

①正偏壓時的安全動作區(qū)

1.7 抗雪崩能力保證

對馬達、線圈等電感性負載進行開關動作時，關斷的瞬間會有感生電動勢產(chǎn)生。

①電路比較

(1)以往產(chǎn)品(無抗雪崩保證)的電路必須有吸收電路以保證瞬間峰值電壓不會超過VDSS。

(2)有抗雪崩能力保證的產(chǎn)品，MOSFET自身可以吸收瞬間峰值電壓而無需附加吸收電路。

②實際應用例

額定電壓VDSS為600V的MOSFET的雪崩波形(開關電源)

③抗雪崩能力保證定義

單發(fā)雪崩電流IAS：下圖中的峰值漏極電流

單發(fā)雪崩能量EAS：一次性雪崩期間所能承受的能量，以Tch≤150°C為極限

連續(xù)雪崩能量EAR：所能承受的反復出現(xiàn)的雪崩能量，以Tch≤150°C為極限

④怎樣選擇MOSFET的額定值

器件的額定

電壓值 應高于實際最大電壓值20%

電流值 應高于實際最大電流值20%

功耗值 應高于實際最大功耗的50%

而實際溝道溫度不應超過-125 °C

上述為推薦值。實際設計時應考慮最壞的條件。如溝道溫度Tch從50°C提高到100°C時，推算故障率降提高20倍。

2?電參數(shù)

2.1 漏電流

IDSS：漏極與源極之間的漏電流。VGS= 0時，D與S之間加VDSS。

IGSS：柵極與源極之間的漏電流。VDS=0時，G與S之間加VGSS。

2.2 柵極閾值電壓VGS(off)或VGS(th)

MOSFET的VDS= 10V

1D=1mA 時的柵極電壓VGS

①閾值電壓的溫度特性

MOSFET具有負的溫度特性，而且變化率比雙極型晶體管大。

如：雙極型晶體管約為-2.2mV/°C,MOSFET約為-5mV/°C

2.3 ?正向傳到系數(shù)yfs

單位VGS的變化所引起的漏極電流ID的變化。單位為S。

例如:3S時，VGs變化1V，那么漏極電流會增加3A。

在作為負載開關用時，若是電容性負載，則進入ON狀態(tài)時，因為給電容。

充電需要過渡電流，如果yfs太小，有時會出現(xiàn)開關不動作的現(xiàn)象。

2.4 漏極/源極間的導通阻抗RDs(on)

MOSFET處于導通狀態(tài)下的阻抗。導通阻抗越大，則開啟狀態(tài)時的損耗越大。因此，要盡量減小MOSFET的導通阻抗。

①導通阻抗的各種相關性

2.5 內(nèi)部容量

容量值越小，QG越小，開關速度越快，開關損耗就越小。

開關電源、DC/DC變換器等應用，要求較小的QG值。

2.6 電荷量

QG：柵極的總電荷量，VGS=10V時，達到導通狀態(tài)所需的電荷量

QGS：柵極/源極間所要電荷量

QGD：柵極/漏極間所需電荷量

電荷量 Q=CXV,而開關時間 t=Q/I。

電荷的容量越大，所需開關時間t就越大，開關損失也越大。

2.7 開關時間

2.8?內(nèi)部二極管

柵極/源極電壓VGS=0時，內(nèi)部二極管的正向電壓-電壓特性。

柵極/源極間加正向偏壓時，即MOSFET導通狀態(tài)時，與導通阻抗的特性一致。

2.9 內(nèi)部二極管的反向恢復時間trr、反向恢復電荷量Qrr

二極管可視為一種電容。積累的電荷Qrr完全放掉需要時間為trr。

另外，由于反向恢復時，處于短路狀態(tài)，損耗很大。因此內(nèi)部寄生二極管的電容特性使MOSFET開關頻率受到限制。

編輯：黃飛

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