MOS管参数每一个参数详解-收藏版

zhinple电子元器件 2023-12-15 13:00:34 6771阅读 举报
MOS管参数
在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动的时候,一般都要考虑MOS的导通电阻,最大电压等,最大电流等因素。

MOSFET是电压型驱动器材,驱动的进程即是栅极电压的建立进程,这是经过对栅源及栅漏之间的电容充电来完成的,下面将有此方面的详细论述.

gfs:跨导.是指漏极输出电流的改变量与栅源电压改变量之比,是栅源电压对漏极电流操控才能巨细的测量. gfs 与 VGS 的转移联系图如下图所示.

1、最大额定参数
(最大额定参数,所有数值取得条件(Ta=25℃))
2、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。

3、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。

4、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25℃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RθJC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25℃(Tcase)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 = 25℃的一半,通常在1/3~1/4。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。

5、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。
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。

6、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25℃时热阻的函数。
TJ, TSTG-工作温度和存储环境温度的范
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。如果确保器件工作在这个温度区间内,将极大地延长其工作寿命。

7、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 MOSFET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。

8、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,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。

9、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。

10、静态电特性
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25℃时的漏源电压的最大额定值。在-50℃, V(BR)DSS大约是25℃时最大漏源额定电压的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25℃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。

11、动态电特性
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。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。
Qgs, 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“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。
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:
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。

mos管基本参数
向传输电容 Crss = CGD .

Coss:输出电容 Coss = CDS +CGD .

Ciss:输入电容 Ciss= CGD + CGS ( CDS 短路).

Tf :下降时刻.输出电压 VDS 从 10% 上升到其幅值 90% 的时刻.

Td(off) :关断延迟时刻.输入电压下降到 90%开端到 VDS 上升到其关断电压时 10% 的时刻.

Tr :上升时刻.输出电压 VDS 从 90% 下降到其幅值 10% 的时刻.

Td(on):导通延迟时刻.从有输入电压上升到 10% 开端到 VDS 下降到其幅值90%的时刻.

Qgd :栅漏充电(考虑到 Miller效应)电量.

Qgs:栅源充电电量.

Qg :栅极总充电电量.

动态参数
IGSS :栅源驱动电流或反向电流.由于 MOSFET 输入阻抗很大,IGSS 通常在纳安级.

IDSS :饱满漏源电流,栅极电压 VGS=0 、

VDS 为必定值时的漏源电流.通常在微安级.

VGS(th) :敞开电压(阀值电压).当外加栅极操控电压 VGS超越VGS(th)

时,漏区和源区的外表反型层形成了衔接的沟道.应用中,常将漏极短接前提下 ID即是毫安时的栅极电压称为敞开电压.此参数通常会随结温度的上升而有所下降.

RDS(on) :在特定的 VGS (通常为 10V)、结温及漏极电流的前提下, MOSFET 导通时漏源间的最大阻抗.它是一个非常重要的参数,决定了MOSFET导通时的消耗功率.此参数通常会随结温度的上升而有所增大(正温度特性). 故应以此参数在最高作业结温前提下的值作为损耗及压降计算.

△V(BR)DSS/ △

Tj :漏源击穿电压的温度系数,通常为0.1V/ ℃.

V(BR)DSS :漏源击穿电压.是指栅源电压 VGS 为 0

时,场效应管正常作业所能接受的最大漏源电压.这是一项极限参数,加在场效应管上的作业电压必需小于V(BR)DSS .它具有正温度特性.故应以此参数在低温前提下的值作为安全考虑. 加负压非常好。

静态参数
TSTG :存储温度范围.

Tj:最大作业结温.通常为 150 ℃或 175 ℃ ,器材规划的作业前提下须确应防止超越这个温度,并留有必定裕量. (此参数靠不住)

VGS:最大栅源电压.,通常为:-20V~+20V

PD:最大耗散功率.是指场效应管机能不变坏时所容许的最大漏源耗散功率.使用时,场效应管实践功耗应小于PDSM并留有必定余量.此参数通常会随结温度的上升而有所减额.(此参数靠不住)

IDM:最大脉冲漏源电流.表现一个抗冲击才能,跟脉冲时刻也有联系,此参数会随结温度的上升而有所减额.

ID:最大漏源电流.是指场效应管正常作业时,漏源间所容许经过的最大电流.场效应管的作业电流不应超越 ID .此参数会随结温度的上升而有所减额.

极限参数
ards—漏源电阻温度系数

aID—漏极电流温度系数

Vn—噪声电压

η—漏极效率(射频功率管)

Zo—驱动源内阻

VGu—栅衬底电压(直流)

VDu—漏衬底电压(直流)

Vsu—源衬底电压(直流)

VGD—栅漏电压(直流)

VDS(sat)—漏源饱满电压

VDS(on)—漏源通态电压

V(BR)GSS—漏源短路时栅源击穿电压

Vss—源极(直流)电源电压(外电路参数)

VGG—栅极(直流)电源电压(外电路参数)

VDD—漏极(直流)电源电压(外电路参数)

VGSR—反向栅源电压(直流)

VGSF–正向栅源电压(直流)

Tstg—贮成温度

Tc—管壳温度

Ta—环境温度

Tjm—最大容许结温

Tj—结温

PPK—脉冲功率峰值(外电路参数)

POUT—输出功率

PIN–输入功率

PDM—漏极最大容许耗散功率

PD—漏极耗散功率

R(th)ja—结环热阻

R(th)jc—结壳热阻

RL—负载电阻(外电路参数)

Rg—栅极外接电阻(外电路参数)

rGS—栅源电阻

rGD—栅漏电阻

rDS(of)—漏源断态电阻

rDS(on)—漏源通态电阻

rDS—漏源电阻

Ls—源极电感

LD—漏极电感

L—负载电感(外电路参数)

Ku—传输系数

K—失调电压温度系数

gds—漏源电导

ggd—栅漏电导

GPD—共漏极中和高频功率增益

GpG—共栅极中和高频功率增益

Gps—共源极中和高频功率增益

Gp—功率增益

gfs—正向跨导

Ipr—电流脉冲峰值(外电路参数)

Iu—衬底电流

IDSS2—对管第二管漏源饱满电流

IDSS1—对管第一管漏源饱满电流

IGSS—漏极短路时截止栅电流

IF—二极管正向电流

IGP—栅极峰值电流

IGM—栅极脉冲电流

IGSO—漏极开路时,截止栅电流

IGDO—源极开路时,截止栅电流

IGR—反向栅电流

IGF—正向栅电流

IG—栅极电流(直流)

IDS(sat)—沟道饱满电流(漏源饱满电流)

IDSS—栅-源短路时,漏极电流

IDSM—最大漏源电流

IDS—漏源电流

IDQ—静态漏极电流(射频功率管)

ID(on)—通态漏极电流

dv/dt—电压上升率(外电路参数)

di/dt—电流上升率(外电路参数)

Eas:单次脉冲雪崩击穿能量

Ear:重复雪崩击穿能量

Iar: 雪崩电流

一些别的的参数
Ton:正导游通时刻.(根本能够忽略不计).

Qrr :反向恢复充电电量.

Trr :反向恢复时刻.

VSD :正导游通压降.

ISM:脉冲最大续流电流(从源极).

IS :接连最大续流电流(从源极).

体内二极管参数
结点到邻近环境的热阻,含义同上.

外壳到散热器的热阻,含义同上.

结点到外壳的热阻.它标明当耗散一个给定的功率时,结温与外壳温度之间的差值巨细.公式表达⊿ t = PD* ?.

热阻
EAR:重复雪崩击穿能量.

IAR :雪崩电流.

EAS :单次脉冲雪崩击穿能量.这是个极限参数,阐明 MOSFET 所能接受的最大雪崩击穿能量.

雪崩击穿特性参数:这些参数是 MOSFET 在关断状态能接受过压才能的目标.假设电压超越漏源极限电压将致使器材处在雪崩状态.

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作者:zhinple
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