MOS管耐壓特性、柵極電荷的影響分析-KIA MOS管

功率比較小的單管變換器的主開關(guān)通常采用MOS管，其優(yōu)點是電壓型控制，驅(qū)動功率低，低電壓器件中MOS管的導(dǎo)通壓降和開關(guān)速度是最佳的。

MOS管的耐壓對導(dǎo)通電阻的影響：MOS管的耐壓水平由芯片的電阻率和厚度決定，而MOS管是多數(shù)載流子導(dǎo)電器件，芯片電阻率直接影響器件的導(dǎo)通電阻。

通常MOS管的導(dǎo)通電阻隨耐壓的2.4~2.6次方增加。如1000V耐壓是30V耐壓的33.3倍，而同樣大的芯片的導(dǎo)通電阻將變成33.3^(2.4~2.6)，大約為6400倍！如果還想保持導(dǎo)通電阻的基本不變就需要更大的管芯面積，這樣不僅增加了封裝尺寸，而且價格也將明顯上升。

例如TO-220封裝的耐壓為400V的MOS管的導(dǎo)通電阻為0.55歐，而導(dǎo)通電阻相近的耐壓為500V的MOS管（導(dǎo)通電阻為0.4歐）則需要TO-247封裝。耐壓僅僅相差100V，封裝尺寸增加近1倍。

同樣以TO-220封裝的MOS管為例，耐壓分別為200V、400V、500V、600V，導(dǎo)通電阻為0.18歐、0.55歐、0.8歐、1.2歐；25度時的額定電流為28A、18A、10A、8A、6.2A。由此可見耐壓對導(dǎo)通電阻的影響是很大的。

開關(guān)變換器中MOS管的開關(guān)速度實際上是受驅(qū)動電路的驅(qū)動能力影響，很少會因驅(qū)動電路的驅(qū)動能力過剩而MOS管的速度或自身特性限制了開關(guān)速度。

MOS管的電荷量是影響開關(guān)速度的最主要因素。例如100nC的柵極電荷用100mA的電流將其充滿或放盡，需要的時間為1us，而30nC的電荷則僅需要300ns的時間。

或者是在相同的驅(qū)動時間，則驅(qū)動電流可以下降為30mA。實際上決定MOS管的開關(guān)速度的因素是柵-漏電荷（Qgd），也就是MOS管從導(dǎo)通轉(zhuǎn)換到關(guān)斷或從關(guān)斷轉(zhuǎn)換到導(dǎo)通過程中越過“放大區(qū)”所需要的電荷“米勒電荷”。

可以看到即使同一型號，經(jīng)過改進(jìn)后柵極電荷可以減小。但是如果不是一代的MOS管，則柵極電荷較小的更明顯，以IRFP450和ST公司的STW14N50相比，結(jié)果是前者的柵極電荷75nC,而后者則為28nC,幾乎是1/3。