mos管重要参数(翻译自ST文档)

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目录

一、重要参数

1、V (BR)DSS,漏源击穿电压

2、R DS(on),静漏源通阻

3、GS(th) and VGS(on)

4、V GS(MAX)

二、其他参数

1、开关时间[td(off)、tf、td(on)、tr]

2、总栅电荷Q g和输入电容C iss

3、其他寄生电容

三、原文


 

一般来说,功率mosfet在制造商之间比功率双极晶体管更相似。然而,越来越多的人发现,在高频应用中,即使数据表值非常相似,其性能也会有很大差异。

一、重要参数

1、V (BR)DSS,漏源击穿电压

这个值表示MOSFET的漏源端子能承受的最大电压。如果超过这个值,设备将崩溃并开始运行。这种效应可以被认为类似于本征反并联二极管的反向击穿。它是由栅极和源端子短路在一起指定的。

这个参数代表了MOSFET在正常运行中应该经历的最坏情况的持续电压。然而,超过这个值并不会立即造成破坏。这是可能的,功率MOSFET可以承受低能量的脉冲电压以上公布击穿水平。这种现象被称为雪崩崩溃。在此期间,MOSFET漏源极端子上的电压被箝位(类似于箝位齐纳二极管),但通过器件的电流以及由此而来的功率耗散开始增加。由于这个原因,功率MOSFET经常显示示意图具有一个反并行二极管,即使它不是一个真正的齐纳。

尽管如此,它总是最好的对待雪崩能量击穿耐受能力的MOSFET作为一个额外的水平的安全边际,我们给设计。在正常工作过程中,MOSFET的击穿电压不能超过。

但V(BR)DSS的安全余量过高也会导致其他问题。mosfet的on电阻随着击穿电压的增加而急剧增加。对于相同的模具尺寸,翻倍击穿电压会导致通断电阻增加5倍。对电路设计人员的挑战是选择具有最佳安全裕度的MOSFET。虽然电路设计者的最坏情况(最小)是在最低的工作温度,但V(BR)DSS本质上与温度无关。

2、R DS(on),静漏源通阻

导通电阻,而不是电流承载能力,是设计和功率mosfet的基本因素。事实上,连续电流额定值ID通常是一个推导值,假设理想条件,如无限散热器。

导通电阻高度依赖于温度。在室温(25℃)和最高工作温度(150℃或175℃)之间,通电电阻通常会增加一倍以上。对于电压较高的晶体管,在高温下导通电阻的变化稍微高一些。

正的温度系数电阻使MOSFET比双极晶体管更容易并联

3、GS(th) and VGS(on)

V GS(th)是使器件开始导通所需的门源电压值。测量该参数时的漏极电流通常很小——例如1mA。

在数据表中没有明确指定用于驱动设备正常运行的门电压值,VGS(on)。应该在RDS(on)规范的条件列中给定的值附近选择一个值。

在V GS(on)的要求,功率mosfet分为两个基本类别:标准和逻辑水平。标准功率mosfet意味着被驱动与+10V的正电压。逻辑电平器件可驱动+5V电压,与TTL逻辑电平电压兼容。由于汽车和数字驱动应用的需要,这些功率mosfet正变得越来越流行,特别是在较低的电压(低于100V V(BR)DSS)。这些电压较低的元件具有比正常阈值当量更薄的栅氧化层。

4、V GS(MAX)

当驱动设备时,超过这个值会导致栅氧化层穿孔,导致设备损坏。

目前,标准mosfet (10V)和逻辑级mosfet (5V)的栅极源电压的最大值一般在+/-20V左右。在现实中,现代mosfet具有相当高的VGSS max。在制造过程中,随着对栅氧化层厚度和完整性的控制不断改进,这种情况正在增加。对于高电压mosfet (400V-1000V),当使用先进的制造工艺时,保证值为+/-30V。然而,最好把这当作防止驱动电路尖峰的额外保险,不要在电压远远高于数据表中建议的10V时驱动MOSFET。

负电压有时用来确保mosfet在嘈杂的环境中不会意外地打开。

二、其他参数

在大多数应用中,mosfet的下面几个特性不如上面提到的前三个重要。

1、开关时间[td(off)、tf、td(on)、tr]

MOSFET的开启延迟、上升时间、关断延迟和下降时间组成了MOSFET的开关时间-参见图3。一般来说,MOSFET开关时间对用户来说并不重要。仔细的设计可能会导致一个更快的MOSFET开关,但是,由于开关时间在数十纳秒的顺序,差异是很小的。此外,快速开关mosfet可能导致其他系统问题,如噪声和电磁干扰。

2、总栅电荷Q g和输入电容C iss

Qg表示将设备完全打开所需的电量;即将输入电容充电到VGS(on)。它可以推导出mos管在开关时的电流和开关时间。

MOSFET的输入电容Ciss是Cgs和Cgd两种元件的和。根据第一个近似,Cgs不变化,而Cgd随着施加的电压变化相当显著,Cgd的最大值(因此Ciss)处于较低的外加栅极源电压下。由于Ciss的性质变化很大,而且它对用户的价值有限,所以参数Qg是最近才引入的,用来描述打开设备所需的电荷。然而,Ciss仍然在数据表中用于粗略估计在一定时间内打开设备所需的峰值电流

3、其他寄生电容

输出电容(Coss)和反向电容(Crss) MOSFET的输出电容和反向电容(Miller电容)分别用(Coss)和(Crss)符号表示。这些参数在电路设计中不是很重要。(C oss)和(Crss)是模具尺寸的函数,在较小程度上是击穿电压的函数。有趣的是,mosfet有一定的等效输出电容C oss。这个电容是在每一个MOSFET关闭充电和放电通过MOSFET在打开。这意味着在某些高频开关电路,频率遇到几百赫兹,较小的死与较低的总闸极电荷和较低的寄生参数不仅可能导致较低的设备模具尺寸(因此成本)也降低总体损失(因为降低切换损失将超过足以抵消较高的开态损失)。

三、原文

 

 

 

 

 

 

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