理解MOSFET規(guī)格書(shū)

所有功率MOS制造廠商都會(huì)提供每種型號(hào)產(chǎn)品的詳細(xì)說(shuō)明書(shū)。 說(shuō)明書(shū)用來(lái)說(shuō)明各種產(chǎn)品的性能。這對(duì)于在不同廠商之間選擇相同規(guī)格的器件很有用。在一些情況下，不同廠商所提供的參數(shù)所依據(jù)的條件可能有微妙的區(qū)別，尤其在一些非重要參數(shù)例如切換時(shí)間。 另外，數(shù)據(jù)說(shuō)明書(shū)所包含的信息不一定和應(yīng)用相關(guān)聯(lián)。因此在使用說(shuō)明書(shū)和選擇相同規(guī)格的器件時(shí)需要特別當(dāng)心以及要對(duì)數(shù)據(jù)的解釋有確切的了解。本文BUK553-100A為例, 這是一種100 V邏輯電平 MOS管。這些數(shù)據(jù)作為迅速選擇的參考。包括器件的關(guān)鍵參數(shù)，這樣工程師就能迅速判斷它是否為合適的器件。在所包括的五個(gè)參數(shù)中，最重要的是漏源電壓 VDS是和開(kāi)啟狀態(tài)下的漏源阻抗RDS(ON)。VDS是器件在斷開(kāi)狀態(tài)下漏極和源極所能承受的最大電壓。RDS(ON) 是器件在給定柵源電壓以及25℃的結(jié)溫這兩個(gè)條件下最大的開(kāi)啟阻抗 ( RDS(ON)由溫度所決定，見(jiàn)其靜態(tài)特性部分)。 這兩個(gè)參數(shù)可以說(shuō)明器件最關(guān)鍵的性能。

漏極電流值 (ID) 和總耗散功率都在這部分給出 。這些數(shù)據(jù)必須認(rèn)真對(duì)待因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用中數(shù)據(jù)說(shuō)明書(shū)的給定的條件很難達(dá)到（見(jiàn)極限值部分）。在大多數(shù)應(yīng)用中，可用的dc電流要比快速參考說(shuō)明中提供的值要低。限于所用的散熱裝置，大多數(shù)工程師所能接受的典型功率消耗要小于20W(對(duì)于單獨(dú)器件)。結(jié)溫 (TJ)通常給出的是150℃或者175℃，器件內(nèi)部溫度不建議超過(guò)這個(gè)值。

極限值

漏源電壓和漏柵電壓有同樣的值。給出的數(shù)據(jù)為可以加在各相應(yīng)端所使用的最大電壓。柵源電壓, VGS, 給出在柵極和源極之間允許加的最大電壓。一旦超過(guò)這個(gè)電壓值，即使在極短的時(shí)間內(nèi)也會(huì)對(duì)柵極氧化層產(chǎn)生永久性損害。給出的兩個(gè)直流漏極電流值ID,一個(gè)是在背板溫度為25℃時(shí)，另一個(gè)是在背板溫度為100℃時(shí)。再且這些電流值不代表在運(yùn)行過(guò)程中能夠達(dá)到。當(dāng)背板溫度在所引述的值時(shí)，這些電流值將會(huì)使得結(jié)溫達(dá)到最大值 。因此最大電流降額作為背板溫度的函數(shù)，所引用的兩個(gè)值曲線是降額曲線上的兩個(gè)點(diǎn)（見(jiàn)圖一）。引述的第三個(gè)電流值是脈沖峰值, IDM. 功率MOS 器件總的來(lái)說(shuō)都有很強(qiáng)的峰流通過(guò)能力。連接管腳和芯片上的內(nèi)部接線決定該極限值。IDM 所能應(yīng)用的脈沖寬度取決于熱考慮 (見(jiàn)計(jì)算電流的部分)?？傁墓β? Ptot, 以及最大結(jié)溫在快速參考數(shù)據(jù)中也已說(shuō)明。Ptot的值在等式1中以商的形式給出(見(jiàn)安全運(yùn)行區(qū)部分)。所引述的條件是襯底溫度保持在25℃，例如，BUK553-100A 的 Ptot 值為75 W,消耗這個(gè)功率使襯底溫度保持在25℃是極大的挑戰(zhàn)。襯底溫度越高，能耗散的總耗散功率越低。

很顯然如果襯底溫度等于最大允許的結(jié)溫時(shí)，沒(méi)有功率可被耗散掉。如圖2的降額曲線，此器件的結(jié)溫為175℃。

熱阻

給出兩個(gè)非絕緣封裝的熱阻值。從結(jié)點(diǎn)到背板的值(Rthj-mb)表明當(dāng)耗散一個(gè)給定的功率時(shí)，結(jié)溫將會(huì)比背板溫度所高出多少。以 BUK553-100A 為例,它的Rthj-mb 等于 2 K/W, 耗散的功率為10 W,結(jié)溫將會(huì)高于背板20℃。另一個(gè)數(shù)值是從結(jié)點(diǎn)到外界的環(huán)境，這是一個(gè)更大的數(shù)值，它說(shuō)明當(dāng)器件不安裝散熱器且在流通空氣中運(yùn)行時(shí)結(jié)溫是如何升高的。以BUK553-100A為例, Rthj-a = 60 K/W, 在流通空氣中功率的耗散為1W將會(huì)產(chǎn)生使結(jié)溫高于外界空氣環(huán)境溫度60℃的情況。絕緣封裝時(shí)，背板(硅芯片安裝在上面的金屬層)完全壓縮在塑料中。因此無(wú)法給出結(jié)點(diǎn)到背板的熱阻值，取代之是結(jié)點(diǎn)到散熱片的Rthj-hs,它表現(xiàn)出散熱片復(fù)合的作用。當(dāng)比較絕緣封裝和非絕緣封裝型號(hào)的熱阻時(shí)必須特別小心。例：非絕緣BUK553-100A 的 Rthj-mb 為2 K/W。絕緣BUK543-100A的Rthj-hs為5 K/W。它們有同樣的晶體但是所封裝不同。初比較時(shí)，非絕緣的型號(hào)似乎可以承受更大功率( 即電流 )。然而B(niǎo)UK553-100A 在結(jié)點(diǎn)到散熱片的熱阻測(cè)量中,這還包括背板和散熱片之間的額外熱阻。一些絕緣措施用在大多數(shù)情況中,例如云母墊圈.其背板到散熱片的熱阻為2 K/W。因此結(jié)點(diǎn)到散熱片的總熱阻為Rthj-hs(非絕緣型) = Rthj-mb + Rthmb-hs =4 K/W. 可以看出實(shí)際中絕緣和非絕緣型的型號(hào)區(qū)別并不大。引述的存儲(chǔ)溫度通常在-40 /-55 ℃ 和 +150 /+175℃之間。存儲(chǔ)溫度和結(jié)溫是由質(zhì)量部門(mén)經(jīng)過(guò)廣泛的可靠性測(cè)量后所指定的。超過(guò)所給出的溫度將會(huì)使可靠性降低。

審核編輯 黃宇