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功率MOS管主要參數

在使用MOS管設計開(kāi)關(guān)電源或者馬達驅動(dòng)電路的時(shí)候，一般都要考慮MOS的導通電阻，最大電壓等，最大電流等因素。

MOS管導通特性

導通的意思是作為開(kāi)關(guān)，相當于開(kāi)關(guān)閉合。

NMOS的特性，Vgs大于一定的值就會(huì )導通，適合用于源極接地時(shí)的情況(低端驅動(dòng))，只要柵極電壓達到一定電壓（如4V或10V, 其他電壓，看手冊）就可以了。

PMOS的特性，Vgs小于一定的值就會(huì )導通，適合用于源極接VCC時(shí)的情況(高端驅動(dòng))。但是，雖然PMOS可以很方便地用作高端驅動(dòng)，但由于導通電阻大，價(jià)格貴，替換種類(lèi)少等原因，在高端驅動(dòng)中，通常還是使用NMOS。

MOS開(kāi)關(guān)管損失

不管是NMOS還是PMOS，導通后都有導通電阻存在，因而在DS間流過(guò)電流的同時(shí)，兩端還會(huì )有電壓，這樣電流就會(huì )在這個(gè)電阻上消耗能量，這部分消耗的能量叫做導通損耗。選擇導通電阻小的MOS管會(huì )減小導通損耗。現在的小功率MOS管導通電阻一般在幾毫歐，幾十毫歐左右。

MOS在導通和截止的時(shí)候，一定不是在瞬間完成的。MOS兩端的電壓有一個(gè)下降的過(guò)程，流過(guò)的電流有一個(gè)上升的過(guò)程，在這段時(shí)間內，MOS管的損失是電壓和電流的乘積，叫做開(kāi)關(guān)損失。通常開(kāi)關(guān)損失比導通損失大得多，而且開(kāi)關(guān)頻率越快，導通瞬間電壓和電流的乘積很大，造成的損失也就很大。降低開(kāi)關(guān)時(shí)間，可以減小每次導通時(shí)的損失；降低開(kāi)關(guān)頻率，可以減小單位時(shí)間內的開(kāi)關(guān)次數。這兩種辦法都可以減小開(kāi)關(guān)損失。

MOS管驅動(dòng)

MOS管導通不需要電流，只要GS電壓高于一定的值，就可以了。但是，我們還需要速度。

在MOS管的結構中可以看到，在GS，GD之間存在寄生電容，而MOS管的驅動(dòng)，實(shí)際上就是對電容的充放電。對電容的充電需要一個(gè)電流，因為對電容充電瞬間可以把電容看成短路，所以瞬間電流會(huì )比較大。選擇/設計MOS管驅動(dòng)時(shí)第一要注意的是可提供瞬間短路電流的大小。

Mosfet參數含義說(shuō)明

最大額定參數

最大額定參數，所有數值取得條件(Ta=25℃)

VDSS 最大漏-源電壓

在柵源短接，漏-源額定電壓(VDSS)是指漏-源未發(fā)生雪崩擊穿前所能施加的最大電壓。根據溫度的不同，實(shí)際雪崩擊穿電壓可能低于額定VDSS。關(guān)于V(BR)DSS的詳細描述請參見(jiàn)靜電學(xué)特性。

VGS 最大柵源電壓

VGS額定電壓是柵源兩極間可以施加的最大電壓。設定該額定電壓的主要目的是防止電壓過(guò)高導致的柵氧化層損傷。實(shí)際柵氧化層可承受的電壓遠高于額定電壓，但是會(huì )隨制造工藝的不同而改變，因此保持VGS在額定電壓以?xún)瓤梢员ＷC應用的可靠性。

ID - 連續漏電流

ID定義為芯片在最大額定結溫TJ(max)下，管表面溫度在25℃或者更高溫度下，可允許的最大連續直流電流。該參數為結與管殼之間額定熱阻RθJC和管殼溫度的函數：

ID中并不包含開(kāi)關(guān)損耗，并且實(shí)際使用時(shí)保持管表面溫度在25℃（Tcase）也很難。因此，硬開(kāi)關(guān)應用中實(shí)際開(kāi)關(guān)電流通常小于ID 額定值@ TC = 25℃的一半，通常在1/3～1/4。補充，如果采用熱阻JA的話(huà)可以估算出特定溫度下的ID，這個(gè)值更有現實(shí)意義。

IDM - 脈沖漏極電流

該參數反映了器件可以處理的脈沖電流的高低，脈沖電流要遠高于連續的直流電流。定義IDM的目的在于：線(xiàn)的歐姆區。對于一定的柵-源電壓，MOSFET導通后，存在最大的漏極電流。如圖所示，對于給定的一個(gè)柵-源電壓，如果工作點(diǎn)位于線(xiàn)性區域內，漏極電流的增大會(huì )提高漏-源電壓，由此增大導通損耗。長(cháng)時(shí)間工作在大功率之下，將導致器件失效。因此，在典型柵極驅動(dòng)電壓下，需要將額定IDM設定在區域之下。區域的分界點(diǎn)在Vgs和曲線(xiàn)相交點(diǎn)。

因此需要設定電流密度上限，防止芯片溫度過(guò)高而燒毀。這本質(zhì)上是為了防止過(guò)高電流流經(jīng)封裝引線(xiàn)，因為在某些情況下，整個(gè)芯片上最“薄弱的連接”不是芯片，而是封裝引線(xiàn)。

考慮到熱效應對于IDM的限制，溫度的升高依賴(lài)于脈沖寬度，脈沖間的時(shí)間間隔，散熱狀況，RDS(on)以及脈沖電流的波形和幅度。單純滿(mǎn)足脈沖電流不超出IDM上限并不能保證結溫不超過(guò)最大允許值。可以參考熱性能與機械性能中關(guān)于瞬時(shí)熱阻的討論，來(lái)估計脈沖電流下結溫的情況。

PD - 容許溝道總功耗

容許溝道總功耗標定了器件可以消散的最大功耗，可以表示為最大結溫和管殼溫度為25℃時(shí)熱阻的函數。

TJ, TSTG - 工作溫度和存儲環(huán)境溫度的范圍

這兩個(gè)參數標定了器件工作和存儲環(huán)境所允許的結溫區間。設定這樣的溫度范圍是為了滿(mǎn)足器件最短工作壽命的要求。如果確保器件工作在這個(gè)溫度區間內，將極大地延長(cháng)其工作壽命。

EAS - 單脈沖雪崩擊穿能量

如果電壓過(guò)沖值(通常由于漏電流和雜散電感造成)未超過(guò)擊穿電壓，則器件不會(huì )發(fā)生雪崩擊穿，因此也就不需要消散雪崩擊穿的能力。雪崩擊穿能量標定了器件可以容忍的瞬時(shí)過(guò)沖電壓的安全值，其依賴(lài)于雪崩擊穿需要消散的能量。

定義額定雪崩擊穿能量的器件通常也會(huì )定義額定EAS。額定雪崩擊穿能量與額定UIS具有相似的意義。EAS標定了器件可以安全吸收反向雪崩擊穿能量的高低。

L是電感值，iD為電感上流過(guò)的電流峰值，其會(huì )突然轉換為測量器件的漏極電流。電感上產(chǎn)生的電壓超過(guò)MOSFET擊穿電壓后，將導致雪崩擊穿。雪崩擊穿發(fā)生時(shí)，即使 MOSFET處于關(guān)斷狀態(tài)，電感上的電流同樣會(huì )流過(guò)MOSFET器件。電感上所儲存的能量與雜散電感上存儲，由MOSFET消散的能量類(lèi)似。

MOSFET并聯(lián)后，不同器件之間的擊穿電壓很難完全相同。通常情況是：某個(gè)器件率先發(fā)生雪崩擊穿，隨后所有的雪崩擊穿電流(能量)都從該器件流過(guò)。

EAR - 重復雪崩能量

重復雪崩能量已經(jīng)成為“工業(yè)標準”，但是在沒(méi)有設定頻率，其它損耗以及冷卻量的情況下，該參數沒(méi)有任何意義。散熱(冷卻)狀況經(jīng)常制約著(zhù)重復雪崩能量。對于雪崩擊穿所產(chǎn)生的能量高低也很難預測。

額定EAR的真實(shí)意義在于標定了器件所能承受的反復雪崩擊穿能量。該定義的前提條件是：不對頻率做任何限制，從而器件不會(huì )過(guò)熱，這對于任何可能發(fā)生雪崩擊穿的器件都是現實(shí)的。在驗證器件設計的過(guò)程中，最好可以測量處于工作狀態(tài)的器件或者熱沉的溫度，來(lái)觀(guān)察MOSFET器件是否存在過(guò)熱情況，特別是對于可能發(fā)生雪崩擊穿的器件。

IAR - 雪崩擊穿電流

對于某些器件，雪崩擊穿過(guò)程中芯片上電流集邊的傾向要求對雪崩電流IAR進(jìn)行限制。這樣，雪崩電流變成雪崩擊穿能量規格的“精細闡述”；其揭示了器件真正的能力。

靜態(tài)電特性

V(BR)DSS：漏-源擊穿電壓(破壞電壓)

V(BR)DSS（有時(shí)候叫做VBDSS）是指在特定的溫度和柵源短接情況下，流過(guò)漏極電流達到一個(gè)特定值時(shí)的漏源電壓。這種情況下的漏源電壓為雪崩擊穿電壓。

V(BR)DSS 是正溫度系數，溫度低時(shí)V(BR)DSS小于25℃時(shí)的漏源電壓的最大額定值。在-50℃, V(BR)DSS大約是25℃時(shí)最大漏源額定電壓的90%。

VGS(th)，VGS(off)：閾值電壓

VGS(th) 是指加的柵源電壓能使漏極開(kāi)始有電流，或關(guān)斷MOSFET時(shí)電流消失時(shí)的電壓，測試的條件（漏極電流，漏源電壓，結溫）也是有規格的。正常情況下，所有的MOS柵極器件的閾值電壓都會(huì )有所不同。因此，VGS(th)的變化范圍是規定好的。VGS(th)是負溫度系數，當溫度上升時(shí)，MOSFET將會(huì )在比較低的柵源電壓下開(kāi)啟。

RDS(on)：導通電阻

RDS(on) 是指在特定的漏電流（通常為ID電流的一半）、柵源電壓和25℃的情況下測得的漏-源電阻。

IDSS：零柵壓漏極電流

IDSS 是指在當柵源電壓為零時(shí)，在特定的漏源電壓下的漏源之間泄漏電流。既然泄漏電流隨著(zhù)溫度的增加而增大，IDSS在室溫和高溫下都有規定。漏電流造成的功耗可以用IDSS乘以漏源之間的電壓計算，通常這部分功耗可以忽略不計。

IGSS -柵源漏電流

IGSS是指在特定的柵源電壓情況下流過(guò)柵極的漏電流。

動(dòng)態(tài)電特性

Ciss：輸入電容

將漏源短接，用交流信號測得的柵極和源極之間的電容就是輸入電容。Ciss是由柵漏電容Cgd和柵源電容Cgs并聯(lián)而成，或者Ciss = Cgs +Cgd。當輸入電容充電致閾值電壓時(shí)器件才能開(kāi)啟，放電致一定值時(shí)器件才可以關(guān)斷。因此驅動(dòng)電路和Ciss對器件的開(kāi)啟和關(guān)斷延時(shí)有著(zhù)直接的影響。

Coss：輸出電容

將柵源短接，用交流信號測得的漏極和源極之間的電容就是輸出電容。Coss是由漏源電容Cds和柵漏電容Cgd并聯(lián)而成，或者Coss = Cds +Cgd對于軟開(kāi)關(guān)的應用，Coss非常重要，因為它可能引起電路的諧振

Crss：反向傳輸電容

在源極接地的情況下，測得的漏極和柵極之間的電容為反向傳輸電容。反向傳輸電容等同于柵漏電容。Cres =Cgd，反向傳輸電容也常叫做米勒電容，對于開(kāi)關(guān)的上升和下降時(shí)間來(lái)說(shuō)是其中一個(gè)重要的參數，他還影響這關(guān)斷延時(shí)時(shí)間。電容隨著(zhù)漏源電壓的增加而減小，尤其是輸出電容和反向傳輸電容。

Qgs,Qgd,和Qg：柵電荷柵電荷值反應存儲在端子間電容上的電荷，既然開(kāi)關(guān)的瞬間，電容上的電荷隨電壓的變化而變化，所以設計柵驅動(dòng)電路時(shí)經(jīng)常要考慮柵電荷的影響。

Qgs從0電荷開(kāi)始到第一個(gè)拐點(diǎn)處，Qgd是從第一個(gè)拐點(diǎn)到第二個(gè)拐點(diǎn)之間部分（也叫做“米勒”電荷），Qg是從0點(diǎn)到VGS等于一個(gè)特定的驅動(dòng)電壓的部分。

漏電流和漏源電壓的變化對柵電荷值影響比較小，而且柵電荷不隨溫度的變化。測試條件是規定好的。柵電荷的曲線(xiàn)圖體現在數據表中，包括固定漏電流和變化漏源電壓情況下所對應的柵電荷變化曲線(xiàn)。在圖中平臺電壓VGS(pl)隨著(zhù)電流的增大增加的比較小（隨著(zhù)電流的降低也會(huì )降低）。平臺電壓也正比于閾值電壓，所以不同的閾值電壓將會(huì )產(chǎn)生不同的平臺電壓。

下面這個(gè)圖更加詳細，應用一下：

td(on)：導通延時(shí)時(shí)間

導通延時(shí)時(shí)間是從當柵源電壓上升到10%柵驅動(dòng)電壓時(shí)到漏電流升到規定電流的10%時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間。

td(off)：關(guān)斷延時(shí)時(shí)間

關(guān)斷延時(shí)時(shí)間是從當柵源電壓下降到90%柵驅動(dòng)電壓時(shí)到漏電流降至規定電流的90%時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間。這顯示電流傳輸到負載之前所經(jīng)歷的延遲。

tr：上升時(shí)間

上升時(shí)間是漏極電流從10%上升到90%所經(jīng)歷的時(shí)間。

tf：下降時(shí)間

下降時(shí)間是漏極電流從90%下降到10%所經(jīng)歷的時(shí)間。

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