N/P結(jié)構(gòu)的MOS管選型有何不同？——從開(kāi)關(guān)性能、封裝形式兩方面考慮

金譽(yù)半導(dǎo)體在接到客戶咨詢關(guān)于MOS管的時(shí)候，總會(huì)被問(wèn)到一個(gè)問(wèn)題：怎么選擇合適的MOS管？關(guān)于這一個(gè)問(wèn)題，金譽(yù)半導(dǎo)體昨天針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，在電壓、電流方面已經(jīng)做出了部分解釋，今天我們來(lái)看其他方面的影響。

確定N、P溝道的選擇

選型之前我們要清楚MOS管的原理：MOS管有兩種結(jié)構(gòu)形式，即N溝道型和P溝道型，結(jié)構(gòu)不一樣，使用的電壓極性也會(huì)不一樣，因此，在確定選擇哪種產(chǎn)品前，首先需要確定采用N溝道還是P溝道MOS管。

MOS管的兩種結(jié)構(gòu)：N溝道型和P溝道型

由于制造工藝的原因，P溝的MOS管通常比N溝的MOS管具有更大的導(dǎo)通電阻，這意味著導(dǎo)通功耗會(huì)更大。這是選擇時(shí)需要注意的地方。一般而言，如果是低邊開(kāi)關(guān)應(yīng)用，使用N溝MOS管是首選，驅(qū)動(dòng)方便，選擇靈活。如果是高邊開(kāi)關(guān)應(yīng)用，P溝MOS管驅(qū)動(dòng)相對(duì)簡(jiǎn)單，但導(dǎo)通電阻相對(duì)較大，價(jià)格相對(duì)較高。N溝MOS管驅(qū)動(dòng)比較復(fù)雜，一般需要額外的電源或者自動(dòng)驅(qū)動(dòng)。

確定熱要求

散熱要求方面設(shè)計(jì)人員必須考慮兩種不同的情況：最壞情況和真實(shí)情況。建議采用針對(duì)最壞情況的計(jì)算結(jié)果，因?yàn)檫@個(gè)結(jié)果提供更大的安全余量，能確保系統(tǒng)不會(huì)失效。在MOS管的資料表上還有一些需要注意的測(cè)量數(shù)據(jù)，比如封裝器件的半導(dǎo)體結(jié)與環(huán)境之間的熱阻，以及最大的結(jié)溫。

器件的結(jié)溫等于最大環(huán)境溫度加上熱阻與功率耗散的乘積，即結(jié)溫=最大環(huán)境溫度（熱阻×功率耗散）。根據(jù)這個(gè)方程可解出系統(tǒng)的最大功率耗散=I2×RDS(ON)。

由于設(shè)計(jì)人員已確定將要通過(guò)器件的最大電流，因此可以計(jì)算出不同溫度下的RDS(ON)。值得注意的是，在處理簡(jiǎn)單熱模型時(shí)，設(shè)計(jì)人員還必須考慮半導(dǎo)體結(jié)/器件外殼及外殼/環(huán)境的熱容量；即要求印刷電路板和封裝不會(huì)立即升溫。

確定開(kāi)關(guān)性能

選擇MOS管的最后一步是確定其開(kāi)關(guān)性能。影響開(kāi)關(guān)性能的參數(shù)有很多，但最重要的是柵極/漏極、柵極/源極及漏極/源極電容。因?yàn)樵诿看伍_(kāi)關(guān)時(shí)都要對(duì)這些電容充電，會(huì)在器件中產(chǎn)生開(kāi)關(guān)損耗；MOS管的開(kāi)關(guān)速度也因此被降低，器件效率隨之下降；其中，柵極電荷(Qgd)對(duì)開(kāi)關(guān)性能的影響最大。

為計(jì)算開(kāi)關(guān)過(guò)程中器件的總損耗，設(shè)計(jì)人員必須計(jì)算開(kāi)通過(guò)程中的損耗(Eon)和關(guān)閉過(guò)程中的損耗(Eoff)，進(jìn)而推導(dǎo)出MOS管開(kāi)關(guān)總功率：Psw=(EonEoff)×開(kāi)關(guān)頻率。

封裝因素考量

不同的封裝尺寸MOS管具有不同的熱阻和耗散功率，需要考慮系統(tǒng)的散熱條件和環(huán)境溫度（如是否有風(fēng)冷、散熱器的形狀和大小限制、環(huán)境是否封閉等因素），基本原則就是在保證功率MOS管的溫升和系統(tǒng)效率的前提下，選取參數(shù)和封裝更通用的功率MOS管。

小到選N型還是P型、封裝類型，大到MOSFET的耐壓、導(dǎo)通電阻等，不同的應(yīng)用需求千變?nèi)f化，工程師在選擇MOS管時(shí)，一定要依據(jù)電路設(shè)計(jì)需求及MOS管工作場(chǎng)所來(lái)選取合適的MOS管，從而獲得最佳的產(chǎn)品設(shè)計(jì)體驗(yàn)。當(dāng)然，在考慮性能的同時(shí)，成本也是選擇的因素之一，只有高性價(jià)比的產(chǎn)品，才能讓工程師設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在品質(zhì)與收益中達(dá)到平衡。

審核編輯：湯梓紅