MOS管参数详解

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1、MOS管参数详细解读第一部分 最大额定参数最大额定参数，所有数值取得条件(Ta=25C)2S K34怕的例子Tchmax- Tl“口呂五和逋壶国阳有丰目亘畫矗 穽誚器件胡甩圧越低壮信趙伍 :摘扱电瀧I 口的現论公戎最寸 RDS(nn)rT：3X X a x Och符号倾定馆单蚀电压QSSepV *社压GSS20v ；滴城电議bA *黑冲藕赧理遼尿0Ul圈建勺340A *辰向漏檄社蓝hRA 酗电盍购A亦竝30BmJ 客许沟遣損悴氏itl注31WW斗Tdi150热阻1 14C/W【注】1.时的容许值2在Tth -25X时的密许值.Rq=?54X 3.在TC - 25X时的容诧伯L._15CRoi但

2、邑対CR口旳WeR) de 占Vjbr.)DES - VdeePen的温废降轴是刚hed - Ptti(25DC) K 不册帕m Tchmax-25Teh rrtax 击 Tc*繭取决于封装和特片的尺寸VDSS 最大漏-源电压 在栅源短接，漏-源额定电压(VDSS)是指漏-源未发生雪崩击穿前所能施加的最大电压。根 据温度的不同，实际雪崩击穿电压可能低于额定VDSS。关于V(BR)DSS的详细描述请参 见静电学特性.VGS 最大栅源电压VGS 额定电压是栅源两极间可以施加的最大电压。设定该额定电压的主要目的是防止电压 过高导致的栅氧化层损伤。实际栅氧化层可承受的电压远高于额定电压，但是会随制造工

3、 艺的不同而改变，因此保持VGS在额定电压以内可以保证应用的可靠性。ID -连续漏电流ID定义为芯片在最大额定结温TJ(max)下，管表面温度在25C或者更高温度下，可允许的 最大连续直流电流。该参数为结与管壳之间额定热阻ROJC和管壳温度的函数：ID中并不包含开关损耗，并且实际使用时保持管表面温度在25C(Tease)也很难。因此, 硬开关应用中实际开关电流通常小于ID额定值 TC = 25C的一半，通常在1/31/4。补 充，如果采用热阻JA的话可以估算出特定温度下的ID,这个值更有现实意义。IDM -脉冲漏极电流该参数反映了器件可以处理的脉冲电流的高低，脉冲电流要远高于连续的直流电流。定

4、义 IDM的目的在于：线的欧姆区。对于一定的栅-源电压，MOSFET导通后，存在最大的漏 极电流。如图所示，对于给定的一个栅-源电压，如果工作点位于线性区域内，漏极电流的 增大会提高漏-源电压，由此增大导通损耗。长时间工作在大功率之下，将导致器件失效。 因此，在典型栅极驱动电压下，需要将额定IDM设定在区域之下。区域的分界点在Vgs和 曲线相交点。hi0VDS* GS(th)GS5 VGS4 VGS3 VGS2、VGS1OhmicX Vgs=r*Aettve fGS5Cutoff因此需要设定电流密度上限，防止芯片温度过高而烧毁。这本质上是为了防止过高电流流经封装引线，因为在某些情况下，整个芯片

5、上最“薄弱的连接”不是芯片，而是封装引线。考虑到热效应对于 IDM 的限制，温度的升高依赖于脉冲宽度，脉冲间的时间间隔，散热状 况，RDS(on)以及脉冲电流的波形和幅度。单纯满足脉冲电流不超出IDM上限并不能保证 结温不超过最大允许值。可以参考热性能与机械性能中关于瞬时热阻的讨论，来估计脉冲 电流下结温的情况。PD -容许沟道总功耗 容许沟道总功耗标定了器件可以消散的最大功耗，可以表示为最大结温和管壳温度为25C 时热阻的函数。TJ, TSTG-工作温度和存储环境温度的范围这两个参数标定了器件工作和存储环境所允许的结温区间。设定这样的温度范围是为了满 足器件最短工作寿命的要求。如果确保器件工

6、作在这个温度区间内，将极大地延长其工作 寿命。EAS-单脉冲雪崩击穿能量如果电压过冲值（通常由于漏电流和杂散电感造成）未超过击穿电压，则器件不会发生雪崩 击穿，因此也就不需要消散雪崩击穿的能力。雪崩击穿能量标定了器件可以容忍的瞬时过 冲电压的安全值，其依赖于雪崩击穿需要消散的能量。定义额定雪崩击穿能量的器件通常也会定义额定EAS。额定雪崩击穿能量与额定UIS具有 相似的意义。EAS标定了器件可以安全吸收反向雪崩击穿能量的高低。L 是电感值， iD 为电感上流过的电流峰值，其会突然转换为测量器件的漏极电流。电感上 产生的电压超过MOSFET击穿电压后，将导致雪崩击穿。雪崩击穿发生时，即使 MOS

7、FET处于关断状态，电感上的电流同样会流过MOSFET器件。电感上所储存的能量 与杂散电感上存储，由MOSFET消散的能量类似。MOSFET并联后，不同器件之间的击穿电压很难完全相同。通常情况是：某个器件率先发 生雪崩击穿，随后所有的雪崩击穿电流（能量）都从该器件流过。EAR -重复雪崩能量重复雪崩能量已经成为“工业标准”，但是在没有设定频率，其它损耗以及冷却量的情况下， 该参数没有任何意义。散热（冷却）状况经常制约着重复雪崩能量。对于雪崩击穿所产生的 能量高低也很难预测。额定EAR的真实意义在于标定了器件所能承受的反复雪崩击穿能量。该定义的前提条件是: 不对频率做任何限制，从而器件不会过热，

8、这对于任何可能发生雪崩击穿的器件都是现实 的。在验证器件设计的过程中，最好可以测量处于工作状态的器件或者热沉的温度，来观 察 MOSFET 器件是否存在过热情况，特别是对于可能发生雪崩击穿的器件。IAR -雪崩击穿电流对于某些器件，雪崩击穿过程中芯片上电流集边的倾向要求对雪崩电流IAR进行限制。这 样，雪崩电流变成雪崩击穿能量规格的“精细阐述”；其揭示了器件真正的能力。laAPA.P样战0MP AvaJandiaCurrfiiTfims雪崩破坏町尽测定甩路和波珈W筒-10-15V. 遊辿臨窕可説改銮I.甘ssp叫一 Id- R&sfm；电淀畑电址Y涯聒t疇脂耀里计碎公式孑nr _ 1 . I

9、2垃 HRDSS* - V L lrtp vw 上严50亠“卫审甜期肯(Avila ncJietinie)片E叫DEE 丄空啓电乓、器眸麺定慎WdSdV/dt三XddL 伽网-Rgs = 501：桂准测定电踏脉闿览生蕭)第二部分 静态电特性项目符号测能条件单性MiriiypVlax依存设计上的注窟点被环电压V(BRD5560fD=l DlTtA. Vqs=QV焉t!i戯比电濫Idee10佔阴V畑=0fUA存性尢.怛是握诜小冊1锻魅比电流Iqss0:1以汨二Vds=0UA内运保护二殺谜的产品为几几HA.規幣眉負二1泊柵皱!熄极vcs审102.5Vo5=wv iD=imAV0程咆弭关运行时的噪西和

10、开关时囘 忙if.通态电狙1只CS伽14.35.5Ed=I5A.VqsIOVmQ决富通态揑饨益生姜的卷数 注蕙：Rfi着扭度的上升而上理谨态电记2D&；m；26.09.0d=5A.Vgs=4VnrQ;11:具特可的起丧冠数：Q-具我鱼E?凰崖系牧V(BR)DSS :漏-源击穿电压(破坏电压)V(BR)DSS (有时候叫做VBDSS)是指在特定的温度和栅源短接情况下，流过漏极电流达 到一个特定值时的漏源电压。这种情况下的漏源电压为雪崩击穿电压。V(BR)DSS是正温度系数，温度低时V(BR)DSS小于25C时的漏源电压的最大额定值。 在-50C, V(BR)DSS大约是25C时最大漏源额定电压的

11、90%。VGS(th), VGS(off):阈值电压VGS(th)是指加的栅源电压能使漏极开始有电流，或关断MOSFET时电流消失时的电压, 测试的条件(漏极电流，漏源电压，结温)也是有规格的。正常情况下，所有的MOS栅 极器件的阈值电压都会有所不同。因此，VGS(th)的变化范围是规定好的。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开启。RDS(on) ：导通电阻RDS(on)是指在特定的漏电流(通常为ID电流的一半)、栅源电压和25C的情况下测得 的漏-源电阻。IDSS ：零栅压漏极电流IDSS 是指在当栅源电压为零时，在特定的漏源电压下的漏源之间泄

12、漏电流。既然泄漏电 流随着温度的增加而增大，IDSS在室温和高温下都有规定。漏电流造成的功耗可以用 IDSS 乘以漏源之间的电压计算，通常这部分功耗可以忽略不计。IGSS 栅源漏电流IGSS 是指在特定的栅源电压情况下流过栅极的漏电流。第三部分动态电特性頸目湫定条件单位MinTypMax:职设计上的汪蛊点|向传輛导纳5590|0=45A-. vDS=wvsQ输A电容Ciss9770VDS=10V, GS=ijpF具VDSf存性：星模拟逗行时的蛆 站隈耗摘标擱出电容CossIWT=1MHZpF具有Vts伍存性；壬府巾技妊旳前T 出时iritf反向传輛匡容Crss170pF具荷7沿低血性；畠眉开关

13、时简也trQgl&0Vdd=50V- V断伽、 lD-B5AnC是块定晅讪挤琵茁:于怜；时日松也血 丰压有很強的俵奋性32nC(米勒电容： 充电.电荷烯36F1C是决:t开关时间1T,打的晒性I依存电 汩电F壮MJ SVDC的上升按過延逛旳间td(onlS3VGS=10V.lr.=45A.Rl=O-67D Rg-SOfns耶块于Rg, agd哦及抓陨娈必庚 压；影晌空频曙用雄的笹通播耗“上升时间tr320n：.斬芥延JH时闫Id(Dff)700ns取映 4民q. ogd?y&viri： 加 幵关斷幵讨的电浦电注嗦 E卞降时間tf330ns-孩皆正向电甘VQF1.0lf=85 A-VGS=0VQ

14、削乐空萍加正向隔庄.就瓷戋和 通态电皑相同的特性二孵反向恢审 时他tiT70lf=85A.Vqs=O-dVdl=50iA.:usirtS倒EMM加：卩制扶陪巳建和理声【注】具有巫的湛產帝敕L O.具有员禺闍厦系茸Ciss ：输入电容将漏源短接，用交流信号测得的栅极和源极之间的电容就是输入电容。Ciss是由栅漏电容 Cgd和栅源电容Cgs并联而成，或者Ciss = Cgs +Cgd。当输入电容充电致阈值电压时器件才能开启，放电致一定值时器件才可以关断。因此驱动电路和Ciss对器件的开启和关断 延时有着直接的影响。Coss ：输出电容 将栅源短接，用交流信号测得的漏极和源极之间的电容就是输出电容。

15、Coss是由漏源电容 Cds和栅漏电容Cgd并联而成，或者Coss = Cds +Cgd对于软开关的应用，Coss非常重 要，因为它可能引起电路的谐振Crss ：反向传输电容 在源极接地的情况下，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，对于开关的上升和下降时间 来说是其中一个重要的参数，他还影响这关断延时时间。电容随着漏源电压的增加而减小 尤其是输出电容和反向传输电容。 Input capacitanceiSS = Cgd + Cg$ Output capacitanceCoss = Cgd + Cj* Reve

16、rse transfer capacitariCEC 咨=CgtiThe following figure shows the parasitic capacitance described above.Figure 10: Vertical Structure Showing Parasttic CapacitanceFigure 11: Equivalent Circuit Showing Parasitic CapacitanceQgs, Qgd,和Qg :栅电荷 栅电荷值反应存储在端子间电容上的电荷，既然开关的瞬间，电容上的电荷随电压的变化而变化，所以设计栅驱动电路时经常要考虑栅电荷的

17、影响。Qgs从0电荷开始到第一个拐点处，Qgd是从第一个拐点到第二个拐点之间部分（也叫做 咪勒”电荷），Qg是从0点到VGS等于一个特定的驱动电压的部分。Charge (nc)漏电流和漏源电压的变化对栅电荷值影响比较小，而且栅电荷不随温度的变化。测试条件 是规定好的。栅电荷的曲线图体现在数据表中，包括固定漏电流和变化漏源电压情况下所 对应的栅电荷变化曲线。在图中平台电压VGS(pl)随着电流的增大增加的比较小(随着电 流的降低也会降低)。平台电压也正比于阈值电压，所以不同的阈值电压将会产生不同的 平台电压。下面这个图更加详细，应用一下：Total Gate Charge Qg (The ain

18、ount of charge during tD g)Gate-Source Charge Q.ns (The amount of charge during tD t2)Gate-Drain Miller Charge 0创The amount of charge during t2Figure 12 shovzs the gate-source voltage, gate-source currenJ drain-source voltage and drainsource current during turn-on. They are divided into four section

19、s to show the equivlent circuits at the diode*clarnped mductive load circuit.(a) equivalent circuit of period t0 - t-VDD(b) equivalent circuit of period t -Vdd(d) equivalent circuit of period t3ch 9equivalent circuit of period * t?td(on) ：导通延时时间 导通延时时间是从当栅源电压上升到10%栅驱动电压时到漏电流升到规定电流的10%时所 经历的时间。td(off) ：关断延时时间 关断延时时间是从当栅源电压下降到90%栅驱动电压时到漏电流降至规定电流的90%时所 经历的时间。这显示电流传输到负载之前所经历的延迟。tr ：上升时间上升时间是漏极电流从10%上升到 90%所经历的时间。tf ：下降时间下降时间是漏极电流从90%下降到 10%所经历的时间