功率MOSFET數(shù)據(jù)表深入分析

本文不準(zhǔn)備寫(xiě)成一篇介紹功率MOSFET的技術(shù)大全,只是讓讀者去了解如何正確的理解功率MOSFET數(shù)據(jù)表中的常用主要參數(shù),以幫助設(shè)計(jì)者更好的使用功率MOSFET進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　數(shù)據(jù)表中的參數(shù)分為兩類(lèi):即最大額定值和電氣特性值。對(duì)于前者,在任何情況下都不能超過(guò)，否則器件將永久損害;對(duì)于后者,一般以最小值、最大值、和典型值的形式給出，它們的值與測(cè)試方法和應(yīng)用條件密切相關(guān)。在實(shí)際應(yīng)用中，若超出電氣特性值，器件本身并不一定損壞，但如果設(shè)計(jì)裕度不足，可能導(dǎo)致電路工作失常。

　　在功率MOSFET的數(shù)據(jù)表給出的參數(shù)中, 通常最為關(guān)心的基本參數(shù)為、、Qgs、和Vgs。更為高級(jí)一些的參數(shù),如ID、Rthjc、SOA、Transfer Curve、EAS等，將在本文的下篇中再做介紹。

　　為了使每個(gè)參數(shù)的說(shuō)明更具備直觀性和易于理解，選用了英飛凌公司的功率MOSFET，型號(hào)為IPD90N06S4-04。本文中所有的表格和圖表也是從IPD90N06S4-04中摘錄出來(lái)的。下面就對(duì)這些參數(shù)做逐一的介紹。

　　: 通態(tài)電阻。是和溫度和Vgs相關(guān)的參數(shù)，是MOSFET重要的參數(shù)之一。在數(shù)據(jù)表中，給出了在室溫下的典型值和最大值，并給出了得到這個(gè)值的測(cè)試條件，詳見(jiàn)下表。

　　除了表格以外，數(shù)據(jù)表中還給出了通態(tài)電阻隨著結(jié)溫變化的數(shù)據(jù)圖。從圖中可以看出，結(jié)溫越高，通態(tài)電阻越高。正是由于這個(gè)特性，當(dāng)單個(gè)功率MOSFET的電流容量不夠時(shí)，可以采用多個(gè)同類(lèi)型的功率MOSFET并聯(lián)來(lái)進(jìn)行擴(kuò)流。

　　如果需要計(jì)算在指定溫度下的，可以采用以下的計(jì)算公式。

　　上式中 為與工藝技術(shù)有關(guān)的常數(shù)，對(duì)于英飛凌的此類(lèi)功率MOSFET，可以采用0.4作為常數(shù)值。如果需要快速的估算，可以粗略認(rèn)為：在最高結(jié)溫下的 通態(tài)電阻是室溫下通態(tài)電阻的2倍。下表的曲線給出了隨環(huán)境溫度變化的關(guān)系。

　　:定義了MOSFET的源級(jí)和漏級(jí)的最大能購(gòu)承受的直流電壓。在數(shù)據(jù)表中,此參數(shù)都會(huì)在數(shù)據(jù)表的首頁(yè)給出。注意給出的值是在室溫下的值。

　　此外，數(shù)據(jù)表中還會(huì)給出在全溫范圍內(nèi)(-55 C…+175 C) 隨著溫度變化的曲線。

　　從上表中可以看出，是隨著溫度變化的，所以在設(shè)計(jì)中要注意在極限溫度下的 仍然能夠滿足系統(tǒng)電源對(duì) 的要求。

　　Qgs：數(shù)據(jù)表中給出了為了使功率MOSFET導(dǎo)通時(shí)在給定了的Vds電壓下，當(dāng)Qgs變化時(shí)的柵級(jí)電荷變化的曲線。從圖表中可以看出，為了使MOSFET完全導(dǎo)通，Qgs的典型值約等于10V，由于器件完全導(dǎo)通，可以減少器件的靜態(tài)損耗。

　　Vgs:描述了在指定了漏級(jí)電流下需要的柵源電壓。數(shù)據(jù)表中給出的是在室溫下，當(dāng)Vds= Vgs時(shí)，漏極電流在微安等級(jí)時(shí)的Vgs電壓。數(shù)據(jù)表中給出了最小值、典型值和最大值。

　　需要注意的是，在同樣的漏極電流下，Vgs電壓會(huì)隨著結(jié)溫的升高而減小。在高結(jié)溫的情況下，漏極電流已經(jīng)接近達(dá)到了Idss (漏極電流)。為此，數(shù)據(jù)表中還會(huì)給出一條比常溫下指定電流大10倍的漏極電流曲線作為設(shè)計(jì)參考。如下圖所示。

　　以上介紹了在功率MOSFET數(shù)據(jù)表中最為設(shè)計(jì)者關(guān)心的基本參數(shù)、、Qgs、和Vgs。

　　為了更深入的理解功率MOSFET的其它一些參數(shù)，本文仍然選用英飛凌公司的功率MOSFET為例，型號(hào)為IPD90N06S4-04(http://www.infineon.com/optimos-T)。為了使每個(gè)參數(shù)的說(shuō)明更具備直觀性和易于理解，所有的表格和圖表也是從IPD90N06S4-04中摘錄出來(lái)的。下面就對(duì)這些參數(shù)做逐一的介紹。

　　如果需要更好的理解功率MOSFET，則需要了解更多的一些參數(shù)，這些參數(shù)對(duì)于設(shè)計(jì)都是十分必要和有用的。這些參數(shù)是ID、Rthjc、SOA、Transfer Curve、和EAS。

　　ID:定義了在室溫下漏級(jí)可以長(zhǎng)期工作的電流。需要注意的是，這個(gè)ID電流的是在Vgs在給定電壓下，TC=25℃下的ID電流值。

　　ID的大小可以由以下的公式計(jì)算：