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            技术参数详解,MOS管常识全录!

            admin 2019-05-18 208人围观 ,发现0个评论

            MOS管,即金属(Metal)—氧化物(Oxide)—半导体(Semiconductor)场效应晶体管,是一种运用场效应原理作业的半导体器材;和一般双极型晶体管比较,MOS管具有输入阻抗高、噪声低、动态规模大、功耗小、易于集成等优势,在开关电源、镇流器、高频感应加热、高频逆变焊机、通讯电源等高频电源范畴得到了越来越遍及的运用。

            MOS管的品种及结构


            MOS管是FET的一种(另一种为JFET结型场效应管),首要有两种结构方法:N沟道型和P沟道型;又依据场效应原理的不同,分为耗尽型(当栅压为零时有较大漏极电流)和增强型(当栅压为零,漏极电流也为零,有必要再加必定的栅压之后才有漏极电流)两种。因而,MOS管能够被制构成P沟道增强型、P沟道耗尽型、N沟道增强型、N沟道耗尽型4品种型产品。

            图表1 MOS管的4品种型




            每一个MOS管都供给有三个电极:Gate栅极(表明为“G”)、Source源极(表明为“S”)、Drain漏极(表明为“D”)。接线时,关于N沟道的电源输入为D,输出为S;P沟道的电源输入为S,输出为D;且增强型、耗尽型的接法根本相同。

            图表2 MOS管内部结构图




            从结构图可发现,N沟道型场效应管的源极和漏极接在N型半导体上,而P沟道型场效应管的源极和漏极则接在P型半导体上。场效应管输出电流由输入的电压(或称场电压)操控,其输入的电流极小或没有电流输入,使得该器材有很高的输入阻抗,这技术参数详解,MOS管常识全录!也是MOS管被称为场效应管的重要原因。

            MOS管作业原理


            1、N沟道增强型场效应管原理

            N沟道增强型MOS管在P型半导体上生成一层SiO2薄膜绝缘层,然后用光刻工艺分散两个高掺杂的N型区,从N型区引出电极(漏极D、源极S);在源极和漏极之间的SiO2绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G;P型半导体称为衬底,用符号B表明。因为栅极与其它电极之间是彼此绝缘的,所以NMOS又被称为绝缘栅型场效应管。


            当栅极G和源极S之间不加任何电压,即VGS=0时,因为漏极和源极两个N+型区之距离有P型衬底,相当于两个背靠背衔接的PN结,它们之间的电阻高达1012,即D、S之间不具备导电的沟道,所以不管在漏、源极之间加何种极性的电压,都不会发作漏极电流ID。

            图表3 N沟道增强型MOS管结构示意图




            当将衬底B与源极S短接,在栅极G和源极S之间加正电压,即VGS>0时,如图表3(a)所示,则在栅极与衬底之间发作一个由栅极指向衬底的电场。在这个电场的作用下,P衬底外表邻近的空穴遭到排挤将向下方运动,电子受电场的吸引向衬底外表运动,与衬底外表的空穴复合,构成了一层耗尽层。

            假如进一步进步VGS电压,使VGS抵达某一电压VT时,P衬底外表层中空穴悉数被排挤和耗尽,而自由电子许多地被吸引到外表层,由量变到突变,使外表层变成了自由电子为多子的N型层,称为“反型层”,如图表3(b)所示。

            反型层将漏极D和源极S两个N+型区相连通,构成了漏、源极之间的N型导电沟道。把初步构成导电沟道所需的VGS值称为阈值电压或敞开电压,用VGS(th)表明。显着,只需VGS>VGS(th)时才有沟道,并且VGS越大,沟道越厚,沟道的导通电阻越小,导电才干越强;“增强型”一词也由此得来。

            图表4 耗尽层与反型层发作的结构示意图




            在VGS>VGS(th)的条件下,假如在漏极D和源极S之间加上正电压VDS,导电沟道就会有电流流转。漏极电流由漏区流向源区,因为沟道有必定的电阻,所以沿着沟道发作电压降,使沟道各点的电位沿沟道由漏区到源区逐步减小,接近漏区一端的电压VGD最小,其值为VGD=VGS-VDS,相应的沟道最薄;接近源区一端的电压最大,等于VGS,相应的沟道最厚。

            这样就使得沟道厚度不再是均匀的,整个沟道呈歪斜状。跟着VDS的增大,接近漏区一端的沟道越来越薄。

            当VDS增大到某一临界值,使VGD≤VGS(th)时,漏端的沟道消失,只剩下耗尽层,把这种状况称为沟道“预夹断”,如图表4(a)所示。持续增大VDS[即VDS>VGS-VGS(th)],夹断点向源极方向移动,如图表4(b)所示。

            虽然夹断点在移动,但沟道区(源极S到夹断点)的电压降坚持不变,仍等于VGS-VGS(th)。因而,VDS剩余部分电压[VDS-(VGS-VGS(th))]悉数降到夹断区上,在夹断区内构成较强的电场。这时电子沿沟道从源极流向夹断区,当电子抵达夹断区边际时,受夹断区强电场的作用,会很快的漂移到漏极。

            图表5 预夹断及夹断区构成示意图




            2、P沟道增强型场效应管原理


            P沟道增强型MOS管因在N型衬底中生成P型反型层而得名,其经过光刻、分散的方法或其他手法,在N型衬底(基片)上制作出两个掺杂的P区,别离引出电极(源极S和漏极D),一起在漏极与源极之间的SiO2绝缘层上制作金属栅极G。其结构和作业原理与N沟道MOS管相似;仅仅运用的栅-源和漏-源电压极性与N沟道MOS管相反。

            在正常作业时,P沟道增强型MOS管的衬底有必要与源极相连,而漏极对源极的电压VDS应为负值,以保证两个P区与衬底之间的PN结均为反偏,一起为了在衬底顶外表邻近构成导电沟道,栅极对源极的电压也应为负。

            图表6 P沟道增强型MOS管的结构示意图




            当VDS=0时。在栅源之间加负电压比,因为绝缘层的存在,故没有电流,可是金属栅极被补充电而集合负电荷,N型半导体中的多子电子被负电荷排挤向体内运动,外表留下带正电的离子,构成耗尽层。

            跟着G、S间负电压的添加,耗尽层加宽,当VDS增大到必定值时,衬底中的空穴(少子)被栅极中的负电荷吸引到外表,在耗尽层和绝缘层之间构成一个P型薄层,称反型层,如图表6(2)所示。

            这个反型层就构成漏源之间的导电沟道,这时的VGS称为敞开电压VGS(th),抵达VGS(th)后再添加,衬底外表感应的空穴越多,反型层加宽,而耗尽层的宽度却不再改动,这样咱们能够用VGS的巨细操控导电沟道的宽度。

            图表7 P沟道增强型MOS管耗尽层及反型层构成示意图




            当VDS≠0时。导电沟道构成今后,D、S间加负向电压时,那么在源极与漏极之间将有漏极电流ID流转,并且ID随VDS而增,ID沿沟道发作的压降使沟道上各点与栅极间的电压不再持平,该电压削弱了栅极中负电荷电场的作用,使沟道从漏极到源极逐步变窄,如图表7(1)所示。

            当VDS增大到使VGD=VGS(即VDS=VGS-VGS(TH)),沟道在漏极邻近呈现预夹断,如图表7(2)所示。再持续增大VDS,夹断区仅仅稍有加长,而沟道电流根本上坚持预夹断时的数值,其原因是当呈现预夹断时再持续增大VDS,VDS的剩余部分就悉数加在漏极邻近的夹断区上,故构成的漏极电流ID近似与VDS无关。

            图表8 P沟道增强型MOS管预夹断及夹断区构成示意图




            3、N沟道耗尽型场效应管原理


            N沟道耗尽型MOS管的结构与增强型MOS管结构相似,只需一点不同,便是N沟道耗尽型MOS管在栅极电压VGS=0时,沟道现已存在。这是因为N沟道是在制作进程中选用离子注入法预先在D、S之间衬底的外表、栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了许多的金属正离子,该沟道亦称为初始沟道。

            当VGS=0时,这些正离子现已感应出反型层,构成了沟道,所以只需有漏源电压,就有漏极电流存在;当VGS>0时,将使ID进一步添加;VGS<0时,跟着VGS的减小,漏极电流逐步减小,直至ID=0。对应ID=0的VGS称为夹断电压或阈值电压,用符号VGS(off)或Up表明。

            因为耗尽型MOSFET在VGS=0时,漏源之间的沟道现已存在,所以只需加上VDS,就有ID流转。假如添加正向栅压VGS,栅极与衬底之间的电场将使沟道中感应更多的电子,沟道变厚,沟道的电导增大。

            假如在栅极加负电压(即VGS<0),就会在相对应的衬底外表感应出正电荷,这些正电荷抵消N沟道中的电子,然后在衬底外表发作一个耗尽层,使沟道变窄,沟道电导减小。当负栅压增大到某一电压VGS(off)时,耗尽区扩展到整个沟道,沟道彻底被夹断(耗尽),这时即便VDS仍存在,也不会发作漏极电流,即ID=0。

            图表9 N沟道耗尽型MOS管结构(左)及搬运特性(右)示意图




            4、P沟道耗尽型场效应管原理


            P沟道耗尽型MOS管的作业原理与N沟道耗尽型MOS管彻底相同,只不过导电的载流子不同,供电电压极性也不同。

            5、耗尽型与增强型MOS管的差异


            耗尽型与增强型的首要差异在于耗尽型MOS管在G端(Gate)不加电压时有导电沟道存在,而增强型MOS管只需在敞开后,才会呈现导电沟道;两者的操控方法也不相同,耗尽型MOS管的VGS(栅极电压)能够用正、零、负电压操控导通,而增强型MOS管有必要使得VGS>VGS(th)(栅极阈值电压)才行。

            因为耗尽型N沟道MOS管在SiO2绝缘层中掺有许多的Na+或K+正离子(制作P沟道耗尽型MOS管时掺入负离子),当VGS=0时,这些正离子发作的电场能在P型衬底中感应出满意的电子,构成N型导电沟道;当VGS>0时,将发作较大的ID(漏极电流);假如使VGS<0,则它将削弱正离子所构成的电场,使N沟道变窄,然后使ID减小。

            这些特性使得耗尽型MOS管在实践运用中,当设备开机时或许会误触发MOS管,导致整机失效技术参数详解,MOS管常识全录!;不易被操控,使得其运用很少。

            因而,日常咱们看到的NMOS、PMOS多为增强型MOS管;其间,PMOS能够很方便地用作高端驱动。不过PMOS因为存在导通电阻大、价格贵、替换品种少等问题,在高端驱动中,一般仍是运用NMOS代替,这也是市面上不管是运用仍是产品品种,增强型NMOS管最为常见的重要原因,尤其在开关电源和马达驱动的运用中,一般都用NMOS管。

            MOS管重要特性


            1、导通特性


            导通的意义是作为开关,相当于开关闭合。NMOS的特性,VGS大于必定的值就会导通,适用于源极接地时的状况(低端驱动),只需栅极电压抵达4V或10V就能够了。PMOS的特性是,VGS小于必定的值就会导通,适用于源极接VCC时的状况(高端驱动)。

            2、丢失特性


            不管是NMOS仍是PMOS,导通后都有导通电阻存在,电流就会被电阻耗费能量,这部分耗费的能量叫做导通损耗。小功率MOS管导通电阻一般在几毫欧至几十毫欧左右,挑选导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。

            MOS管在进行导通和截止时,两头的电压有一个下降进程,流过的电流有一个上升的进程,在这段时刻内,MOS管的丢失是电压和电流的乘积,这称之为开关丢失。一般开关丢失比导通丢失大得多,并且开关频率越快,丢失也越大。

            导通瞬间电压和电流的乘积越大,构成的丢失也就越大。缩短开关时刻,能够减小每次导通时的丢失;下降开关频率,能够减小单位时刻内的开关次数。这两种方法都能够减小开关丢失。

            3、寄生电容驱动特性


            跟双极性晶体管比较,MOS管需求GS电压高于必定的值才干导通,并且还要求较快的导通速度。在MOS管的结构中能够看到,在GS、GD之间存在寄生电容,而MOS管的驱动,理论上便是对电容的充放电。

            对电容的充电需求一个电流,因为对电容充电瞬间能够把电容当作短路,所以瞬间电流会比较大。挑选/规划MOS管驱动时第一个要留心的是可供给瞬间短路电流的巨细;第二个要留心的是,遍及用于高端驱动的NMOS,导通时需求栅极电压大于源极电压。

            而高端驱动的MOS管导通时源极电压与漏极电压(VCC)相同,所以这时栅极导通电压要比VCC高4V或10V,并且电压越高,导通速度越快,导通电阻也越小。

            图表10 4种MOS管特性比较示意图




            4、寄生二极管


            漏极和源极之间有一个寄生二极管,即“体二极管”,在驱动理性负载(如马达、继电器)运用中,首要用于维护回路。不过体二极管只在单个MOS管中存在,在集成电路芯片内部一般是没有的。

            图表11 寄生二极管方位示意图




            5、不同耐压MOS管特色


            不同耐压的MOS管,其导通电阻中各部分电阻份额散布不同。如耐压30V的MOS管,其外延层电阻仅为总导通电阻的29%,耐压600V的MOS管的外延层电阻则是总导通电阻的96.5%。

            不同耐压MOS管的差异首要在于,耐高压的MOS管其反响速度比耐低压的MOS管要慢,因而,它们的特性在实践运用中也体现出了不相同之处,如耐中低压MOS管只需求极低的栅极电荷就能够满意强壮电流和大功率处理才干,除开关速度快之外,还具有开关损耗低的特色,特别习惯PWM输出形式运用;而耐高压MOS管具有输入阻抗高的特性,在电子镇流器、电子变压器、开关电源方面运用较多。


            图表12 不同耐压MOS管特色一览表


            MOS管与三极管、IBGT的不同


            1、MOS管与三极管的不同


            三极管全称为半导体三极管,它的首要作用便是将细小的信号间断扩大。MOS管与三极管有着许多附近的当地,也有许多不同之处。

            首技术参数详解,MOS管常识全录!先是开关速度的不同。三极管作业时,两个PN结都会感应出电荷,当开关管处于导通状况时,三极管处于饱满状况,假定这时三极管到,PN结感应的电荷要康复到平衡状况,这个进程需求时刻。而MOS因为作业方法不同,不需求康复时刻,因而能够用作高速开关管。

            其次是操控方法不同。MOS管是电压操控元件,而三级管是电流操控元件。在只答应从信号源取较少电流的状况下,应选用MOS管;而在信号电压较低,又答应从信号源取较多电流的条件下,应选用三极管。

            接着是载流子品种数量不同。电力电子技术中提及的单极器材是指只靠一种载流子导电的器材,双极器材是指靠两种载流子导电的器材。MOS管只运用了一种大都载流子导电,所以也称为单极型器材;而三极管是既有大都载流子,也运用少量载流子导电;是为双极型器材。

            第三是灵活性不同。有些MOS管的源极和漏极能够交换运用,栅压也可正可负,灵活性比三极管好。

            第四是集成才干不同。MOS管能在很小电流和很低电压的条件下作业,并且它的制作工艺能够很方便地把许多MOS管集成在一块硅片上,因而MOS管在大规模集成电路中得到了遍及的运用。

            第五是输入阻抗和噪声才干不同。MOS管具有较高输入阻抗和低噪声等长处,被遍及运用于各种电子设备中,特别用MOS管做整个电子设备的输入级,能够获得一般三极管很难抵达的功能。

            最终是功耗损耗不同。平等状况下,选用MOS管时,功耗损耗低;而选用三极管时,功耗损耗要高出许多。

            当然,在运用本钱上,MOS管要高于三极管,因而依据两种元件的特性,MOS管常用于高频高速电路、大电流场所,以及对基极或漏极操控电流比较灵敏的中心区域;而三极管则用于低本钱场所,达不到作用时才会考虑替换选用MOS管。

            表13 MOS管与三极管首要差异比较一览




            2、MOS管与IBGT的不同


            IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器材,兼有MOSFET的高输入阻抗和功率晶体管(GTR)的低导通压降两方面的长处。

            GTR饱满压下降,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。IGBT归纳了以上两种器材的长处,驱动功率小而饱满压下降。常见的IGBT又分为单管和模块两种,单管的外观和MOS管有点相像,常见生产厂家有富士电机、仙童半导体等,模块产品一般为内部封装了数个单个IGBT,由内部联接成合适的电路。

            因为IGBT原理为先注册MOS管,再驱动三极管注册,该原理决议了IGBT的开关速度比MOS管慢,但比三极管快。

            制作本钱上,IGBT要比MOS管高许多,这是因为IGBT的制作多了薄片反面离子注入、薄片低温退火(如激光退火)工序,而这两个工序都需求专门针对薄片工艺的贵重机台。

            在低压下,低压MOS管的导通压降一般都操控在0.5V以下(根本不会逾越1V的),比方IR4110低压MOS管,其内阻为4m,给它100A的导通电流,导通压降是0.4V左右。电流导通压下降,意味着导通损耗小,一起兼具开关损耗小的特性,因而,IGBT相对MOS管在电功能没有优势,加上在性价比上MOS管更具优势,所以根本上看不到低压IGBT。

            MOS管的最大下风是跟着耐压升高,内阻敏捷增大,所以高压下内阻很大,致使MOS管不能做大功率运用。

            在高压范畴,MOS管的开关速度仍是最快的,但高压下MOS管的导通压降很大(内阻随耐压升高而敏捷升高),即便是耐压600V的COOLMOS管,导通电阻可高达几欧姆,致使耐流很小。

            而IGBT在高耐压下,导通压降简直没显着增大(IGBT的导通电流转过三极管处理),所以高压下IGBT优势显着,既有高开关速度,又有三极管的大电流特性;别的,在新一代IGBT产品中,开关速度高(纳秒级),导通压降、开关损耗等也有了长足进步,使得IGBT耐脉冲电流冲击力更强,且耐压高、驱动功率小等长处愈加杰出。

            在需求耐压逾越150V的运用条件下,MOS管现已根本没有优势。以典型的IRFS4115与第四代IGBT型SKW30N60比照中,在150V、20A接连工况下运转,前者开关损耗为6mJ/pulse,而后者只需1.15mJ/pulse,缺乏前者的1/5;若用极限作业条件,二者功率负荷相差将更悬殊!

            现在,比如冶金、钢铁、高速铁路、船只等有大功率需求的范畴已较少见到MOS管,而是广泛运用IGBT元器材。

            总的来说,IGBT更适用于高压、大电流、低频率(20KHZ左右)场所,电压越高,IGBT越有优势,在600v以上,IGBT的优势十分显着;而MOSFET技术参数详解,MOS管常识全录!更适用于低电压、小电流、低频率(几十KHz~几MHz)范畴,电压越低,MOS管越有优势。

            MOS管首要参数

            场效应管的参数许多,包含极限参数、动态电特性参数和静态电特性参数,其间重要的参数有:饱满漏源电流IDSS、夹断电压Up、敞开电压VT(加强型绝缘栅管)、跨导gM、漏源击穿电压BVDS、最大耗散功率PDSM和最大漏源电流IDSM等。

            1、最大额外参数

            最大额外参数,要求一切数值获得条件为Ta=25℃。

            图表14 MOS管的肯定最大额外值示例




            VDS/VDSS 最大漏源电压

            在栅源短接,漏源额外电压VDSS[或写作V(BR)DSS]是指漏-源未发作雪崩击穿前所能施加的最大电压。依据温度的不同,实践雪崩击穿电压或许低于额外VDSS。

            VGS/ VGSS 最大栅源电压

            VGS[或写作V(BR广场舞歌曲)GSS]额外电压是栅源南北极间能够施加的最大电压。设定该额外电压的首要意图是避免电压过高导致的栅氧化层损害。实践栅氧化层可接受的电压远高于额外电压,可是会随制作工艺的不同而改动,因而坚持VGS在额外电压以内能够保证运用的可靠性。

            ID 接连漏电流

            ID界说为芯片在最大额外结温TJ(max)下,管外表温度在25℃或许更高温度下,可答应的最大接连直流电流。该参数为结与管壳之间额外热阻RJC和管壳温度的函数:


            ID中并不包含开关损耗,并且实践运用时坚持管外表温度在25℃(Tcase)也很难。因而,硬开关运用中实践开关电流转常小于ID 额外值@ TC=25℃的一半,一般在1/3~1/4。

            注:选用热阻JA能够估算出特定温度下的ID,这个值更有实际意义。

            IDM/IDSM 脉冲漏极电流/最大漏源电流

            该参数反映了器材能够处理的脉冲电流的凹凸,脉冲电流要远高于接连的直流电流。界说IDM的意图在于:线的欧姆区。关于必定的栅-源电压,MOSFET导通后,存在最大的漏极电流,如图表15所示,关于给定的一个栅-源电压,假如作业点坐落线性区域内,漏极电流的增大会进步漏-源电压,由此增大导通损耗。长时刻作业在大功率之下,将导致器材失效。因而,在典型栅极驱动电压下,需求将额外IDM设定在区域之下,区域的分界点在VGS和曲线相交点。

            图表15 MOSFET导通后,存在最大的漏极电流




            因而需求设定电流密度上限,避免芯片温度过高而焚毁。这本质上是为了避免过高电流流经封装引线,因为在某些状况下,整个芯片上最“单薄的衔接”不是芯片,而是封装引线。

            考虑到热效应关于IDM的约束,温度的升高依赖于脉冲宽度,脉冲间的时刻距离,散热状况,RDS(on)以及脉冲电流的波形和起伏。单纯满意脉冲电流不超出IDM上限并不能保证结温不逾越最大答应值。能够参阅热功能与机械功能中关于瞬时热阻的评论,来估量脉冲电流下结温的状况。

            PDSM 最大耗散功率

            亦即容许沟道总功耗,标定了器材能够散失的最大功耗,能够表明为最大结温文管壳温度为25℃时热阻的函数。

            TJ、TSTG 作业温度和存储环境温度的规模

            这两个参数标定了器材作业和存储环境所答应的结温区间。设定这样的温度规模是为了满意器材最短作业寿数的要求。假如保证器材作业在这个温度区间内,将极大地延伸其作业寿数。

            EAS 单脉冲雪崩击穿能量

            假如电压过冲值(一般因为漏电流和杂散电感形成)未逾越击穿电压,则器材不会发作雪崩击穿,因而也就不需求散失雪崩击穿的才干。雪崩击穿能量标定了器材能够忍受的瞬时过冲电压的安全值,其依赖于雪崩击穿需求散失的能量。

            界说额外雪崩击穿能量的器材一般也会界说额外EAS。额外雪崩击穿能量与额外UIS具有相似的意义。EAS标定了器材能够安全吸收反向雪崩击穿能量的凹凸。

            L是电感值,ID为电感上流过的电流峰值,其会忽然转换为丈量器材的漏极电流。电感上发作的电压逾越MOSFET击穿电压后,将导致雪崩击穿。雪崩击穿发作时,即便MOSFET处于关断状况,电感上的电流同样会流过MOSFET器材。电感上所贮存的能量与杂散电感上存储,由MOSFET散失的能量相似。

            MOSFET并联后,不同器材之间的击穿电压很难彻底相同。一般状况是:某个器材首先发作雪崩击穿,随后一切的雪崩击穿电流(能量)都从该器材流过。

            EAR 重复雪崩能量

            重复雪崩能量现已成为“工业规范”,可是在没有设定频率、其它损耗以及冷却量的状况下,该参数没有任何意义。散热(冷却)状况常常约束着重复雪崩能量。关于雪崩击穿所发作的能量凹凸也很难猜测。

            额外EAR的实在意义在于标定了器材所能接受的重复雪崩击穿能量。该界说的前提条件是:不对频率做任何约束,然后器材不会过热,这关于任何或许发作雪崩击穿的器材都是实际的。在验证器材规划的进程中,最好能够丈量处于作业状况的器材或许热沉的温度,来调查MOSFET器材是否存在过热状况,特别是关于或许发作雪崩击穿的器材。

            IAR 雪崩击穿电流

            关于某些器材,雪崩击穿进程中芯片上电流集边的倾向要求对雪崩电流IAR进行约束。这样,雪崩电流变成雪崩击穿能量标准的“精密论述”;其提醒了器材真实的才干。

            图表16 雪崩损坏耐量测定电路和波形




            SOA 安全作业区

            每种MOS管都会给出其安全作业区域,功率MOS管不会体现出二次击穿,因而安全运转区域只简单从导致结温抵达最大答应值时的耗散功率界说。

            2、静态电特性


            图表17 静态电特性及参数一览表




            V(BR)DSS/VBDSS 漏源击穿电压(损坏电压)

            或叫BVDS,是指在特定的温度和栅源短接状况下,流过漏极电流抵达一个特定值时的漏源电压。这种状况下的漏源电压为雪崩击穿电压。

            V(BR)DSS是正温度系数,其漏源电压的最大额外值跟着温度的下降而下降,在-50℃时,V(BR)DSS大约是25℃时最大漏源额外电压的90%。

            BVGS 栅源击穿电压

            在添加栅源电压进程中,使栅极电流IG由零初步剧增时的VGS。

            VGS(th)阈值电压

            也用VT表明,是指加的栅源电压能使漏极初步有电流,或关断MOSFET时电流消失时的电压,测验的条件(漏极电流、漏源电压、结温)也是有标准的。正常状况下,一切的MOS栅极器材的阈值电压都会有所不同。因而,VGS(th)的改动规模是规则好的。VGS(th)是负温度系数,当温度上升时,MOSFET将会在比较低的栅源电压下敞开。

            VGS(off) 夹断电压

            也用Up表明,是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管技术参数详解,MOS管常识全录!中,使漏源间刚截止时的栅极电压。

            RDS(on) 导通电阻

            是指在特定的漏电流(一般为ID电流的一半)、栅源电压和25℃的状况下测得的漏-源电阻。

            RGS 栅源电阻

            即在栅、源极之间加的电压与栅极电流之比,这一特性有时以流过栅极的栅流表明MOS管的RGS能够很容易地逾越1010。

            IDSS 零栅压漏极电流

            也称为饱满漏源电流,是指在当栅源电压VGS=0时,在特定的漏源电压下的漏源之间走漏电流。已然走漏电流跟着温度的添加而增大,IDSS在室温文高温下都有规则。漏电流形成的功耗能够用IDSS乘以漏源之间的电压核算,一般这部分功耗能够忽略不计。

            IGSS 栅源漏电流

            是指在特定的栅源电压状况下流过栅极的漏电流。

            3、动态电特性


            图表18 动态电特性及参数一览表




            Ciss 输入电容

            将漏源短接,用沟通信号测得的栅极和源极之间的电容便是输入电容。Ciss是由栅漏电容Cgd和栅源电容Cgs并联而成,或许Ciss=Cgs+Cgd。当输入电容充电致阈值电压时器材才干敞开,放电致必定值时器材才干够关断。因而驱动电路和Ciss对器材的敞开和关断延时有着直接的影响。

            Coss 输出电容

            将栅源短接,用沟通信号测得的漏极和源极之间的电容便是输出电容。Coss是由漏源电容Cds和栅漏电容Cgd并联而成,或许Coss=Cds+Cgd,关于软开关的运用,Coss十分重要,因为它或许引起电路的谐振

            Crss 反向传输电容

            在源极接地的状况下,测得的漏极和栅极之间的电容为反向传输电容。反向传输电容等同于栅漏电容。Cres=Cgd,反向传输电容也常叫做米勒电容,关于开关的上升和下降时刻来说是其间一个重要的参数,他还影响这关断延时时刻。电容跟着漏源电压的添加而减小,尤其是输出电容和反向传输电容。

            Eoss 输出电容存储能量

            表明输出电容Coss在MOS管存储的能量巨细。因为MOS管的输出电容Coss有十分显着的非线性特性,随VDS电压的改动而改动。所以假如Datasheet供给了这个参数,关于评价MOS管的开关损耗很有协助。并非一切的MOS管手册中都会供给这个参数,事实上大部分Datasheet并不供给。

            di/dt 电流上升率

            该参数反响了MOSFET体二极管的反向康复特性。因为二极管是双极型器材,遭到电荷存储的影响,当二极管反向偏置时,PN结贮存的电荷有必要铲除,上述参数正反映了这一特性。

            图表19 寄生电容结构和电路示意图




            Qgs、Qgd和Qg(栅极电荷值)

            Qg栅极电荷值,也叫栅极总充电电量,反响存储在端子间电容上的电荷,已然开关的瞬间,电容上的电荷随电压的改动而改动,所以规划栅驱动电路时常常要考虑栅电荷的影响。

            Qgs为从0电荷初步到第一个拐点处,Qgd是从第一个拐点到第二个拐点之间部分(也叫做“米勒”电荷),Qg是从0点到VGS等于一个特定的驱动电压的部分。

            图表20 Qgs、Qgd和Qg参数意义示意图




            漏电流和漏源电压的改动对栅电荷值影响比较小,并且栅电荷不随温度的改动。测验条件是规则好的。栅电荷的曲线图体现在数据表中,包含固定漏电流和改动漏源电压状况下所对应的栅电荷改动曲线。在上图中,渠道电压VGS(pl)跟着电流的增大添加的比较小(跟着电流的下降也会下降)。渠道电压也正比于阈值电压,所以不同的阈值电压将会发作不同的渠道电压。详解见下图:

            图表21 Qgs、Qgd和Qg参数意义分化




            td(on) 导通延时时刻

            是从当栅源电压上升到10%栅驱动电压时到漏电流升到规则电流的90%时所阅历的时刻。

            td(off) 关断延时时刻

            是从当栅源电压下降到90%栅驱动电压时到漏电流降至规则电流的10%时所阅历的时刻。这显现电流传输到负载之前所阅历的推迟。

            Tr 上升时刻

            上升时刻是漏极电流从10%上升到90%所阅历的时刻。

            Tf 下降时刻

            下降时刻是漏极电流从90%下降到10%所阅历的时刻。

            NF 低频噪声系数

            单位为分贝(dB),噪声是由管子内部载流子运动的不规则性所引起的,因为它的存在,可使扩大器即便在没有信号输人时,输出端也会呈现不规则的电压或电流改动。噪声系数NF数值越小,代表管子所发作的噪声越小,场效应管的噪声系数约为几个分贝,比双极性三极管的要小。

            gM 跨导

            是表明栅源电压VGS对漏极电流ID的操控才干,即漏极电流ID改动量与栅源电压VGS改动量的比值,是权衡场效应管扩大才干的重要参数。

            4、其他重要参数

            除以上介绍的参数之外,MOS管还有许多重要的参数,明细如下。


            表22 MOS管其他重要参数列表



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