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深入理解功率MOSFET数据表(上)

由 cathy 提交于

<strong><font color="#004a85"> 作者：高杨</font> </strong>

在汽车电子的驱动负载的各种应用中,最常见的半导体元件就是功率MOSFET了。本文不准备写成一篇介绍功率MOSFET的技术大全，只是让读者去了解如何正确的理解功率MOSFET数据表中的常用主要参数，以帮助设计者更好的使用功率MOSFET进行设计。

数据表中的参数分为两类：即最大额定值和电气特性值。对于前者，在任何情况下都 不能超过，否则器件将永久损害；对于后者，一般以最小值、最大值、和典型值的形式给出，它们的值与测试方法和应用条件密切相关。在实际应用中，若超出电气特性值，器件本身并不一定损坏，但如果设计裕度不足，可能导致电路工作失常。

在功率MOSFET的数据表给出的参数中, 通常最为关心的基本参数为R<sub>ds(on)</sub>、V<sub>BR(DSS)</sub>、Q<sub>gs</sub>和V<sub>gs</sub>。更为高级一些的参数，如ID、Rthjc、SOA、Transfer Curve、EAS等，将在本文的下篇中再做介绍。

为了使每个参数的说明更具备直观性和易于理解，选用了功率MOSFET型号为IPD90N06S4-04。本文中所有的表格和图表也是从IPD90N06S4-04中摘录出来的。下面就对这些参数做逐一的介绍。

R<sub>ds(on)</sub>: 通态电阻。R<sub>ds(on)</sub>是和温度和V<sub>gs</sub>相关的参数，是MOSFET重要的参数之一。在数据表中，给出了在室温下的典型值和最大值，并给出了得到这个值的测试条件，详见下表。

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除了表格以外，数据表中还给出了通态电阻随着结温变化的数据图。从图中可以看出，结温越高，通态电阻越高。正是由于这个特性，当单个功率MOSFET的电流容量不够时，可以采用多个同类型的功率MOSFET并联来进行扩流。

如果需要计算在指定温度下的R<sub>ds(on)</sub>，可以采用以下的计算公式。

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上式中a为与工艺技术有关的常数，对于英飞凌的此类功率MOSFET，可以采用0.4作为常数值。如果需要快速的估算，可以粗略认为：在最高结温下的R<sub>ds(on)</sub>通态电阻是室温下通态电阻的2倍。下表的曲线给出了R<sub>ds(on)</sub>温度变化的关系。

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V<sub>BR(DSS)</sub>:定义了MOSFET的源级和漏级的最大能购承受的直流电压。在数据表中，此参数都会在数据表的首页给出。注意给出的V<sub>BR(DSS)</sub>值是在室温下的值。

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此外，数据表中还会给出在全温范围内(-55℃…+175℃) V<sub>BR(DSS)</sub> 随着温度变化的曲线。

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从上表中可以看出，V<sub>BR(DSS)</sub>是随着温度变化的，所以在设计中要注意在极限温度下的V<sub>BR(DSS)</sub>仍然能够满足系统电源对V<sub>BR(DSS)</sub> 的要求。

Q<sub>gs</sub>：数据表中给出了为了使功率MOSFET导通时在给定了的V<sub>ds</sub>电压下，当Vgs变化时的栅级电荷变化的曲线。从图表中可以看出，为了使MOSFET完全导通，Vgs的典型值约等于10V，由于器件完全导通，可以减少器件的静态损耗。

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Vgs:描述了在指定了漏级电流下需要的栅源电压。数据表中给出的是在室温下，当V<sub>ds</sub>=V<sub>gs</sub>时，漏极电流在微安等级时的Vgs 电压。数据表中给出了最小值、典型值和最大值。

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需要注意的是，在同样的漏极电流下，Vgs 电压会随着结温的升高而减小。在高结温的情况下，漏极电流已经接近达到了I<sub>dss</sub>(漏极电流)。为此，数据表中还会给出一条比常温下指定电流大10倍的漏极电流曲线作为设计参考。如下图所示。

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以上介绍了在功率MOSFET数据表中最为设计者关心的基本参数 Rds(on)、V<sub>BR(DSS)</sub>、Q<sub>gs</sub>和Vgs。如果需要更为深入的了解和使用功率MOSFET，还需要进一步的去了解更深入的一些参数，将在本文的下篇《深入理解功率MOSFET数据表(下)》中再做介绍。

本文转载自：<a href="https://www.ednchina.com/news/201909031111.html">EDN电子技术设计</a&gt;
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