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MOS管参数你知道多少?冠华伟业为您解析

发布日期:2020-12-30 点击次数:3340

“MOSFET”是英文Metal Oxide Semicoductor Field Effect Transistor的缩写,译成中文是“金属氧化物半导体场效应管”。它是由金属、氧化物(SiO2或SiN)及半导体三种材料制成的器件。MOS管作为半导体领域最基础的器件之一,无论是在IC设计里,还是板级电路应用上,都十分广泛,MOSFET的主要参数有ID,IDM,VGSS,V(BR)DSS,RDS(on),VGS(th)等,这些您了解吗?深圳市冠华伟业科技有限公司作为一家winsok台湾微硕中高端中低压MOSFET代理服务商,有着近15年经验的核心团队,为您详解关于MOS管的各项参数!


winsok微硕MOS管WSG03N10规格书

图:winsok微硕MOS管WSG03N10规格书


MOS管参数含义说明


1、极限参数:

ID:最大漏源电流。是指场效应管正常工作时,漏源间所允许通过的最大电流。场效应管的工作电流不应超过ID。此参数会随结温度的上升而有所降低。

IDM:最大脉冲漏源电流。此参数会随结温度的上升而有所降低,体现一个抗冲击能力,跟脉冲时间也有关系。若是该参数过小,系统在做OCP测试时,有被电流击穿的风险。

PD:最大耗散功率。是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率。使用时,场效应管实际功耗应小于 PDSM 并留有一定余量。此参数一般会随结温度的上升有所降低

VDSS:最大漏源承受电压。在特定的温度和栅源极短接情况下,流过的漏极电流达到一个特定值(急剧猛增)时的漏源电压。这种情况下的漏源电压也称为雪崩击穿电压。VDSS属于正温度系数,-50°C时,VDSS大约是25°C时的90%。由于正常生产中通常会留有预量,MOSFET的雪崩击穿电压总是大于标称的额定电压。


冠华伟业温馨提示:为保证产品可靠性,在最坏的工作条件下,建议工作电压不要超过额定值的80~90%。


winsok微硕DFN2X2-6L封装MOS管

图:winsok微硕DFN2X2-6L封装MOS管


VGSS:最大栅源承受电压。是指栅源间反向电流开始急剧增加时的VGS值。超过此电压值将会使栅氧化层发生介质击穿,这是一种破坏性的不可逆击穿。

TJ:最大工作结温。通常为150℃或175℃,器件设计的工作条件下须确应避免超过这个温度,并留有一定裕量。

TSTG:存储温度范围

TJ、TSTG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。


winsok微硕MOS管极限参数

图:winsok微硕MOS管极限参数


2、静态参数


MOS管测试条件一般是在2.5V、4.5V、10V。


V(BR)DSS:漏源击穿电压。是指栅源电压VGS 为 0 时,场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压。这是一项极限参数,加在场效应管上的工作电压必须小于 V(BR)DSS 。 它具有正温度特性。故应以此参数在低温条件下的值作为安全考虑。

△V(BR)DSS/△Tj :漏源击穿电压的温度系数,一般为 0.1V/ ℃


winsok微硕DFN2X5-6L封装MOS管

图:winsok微硕DFN2X5-6L封装MOS管


RDS(on):在特定的 VGS (一般为 10V)、结温及漏极电流的条件下, 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。此参数一般会随结温度的上升而有所增大。 故应以此参数在最高工作结温条件下的值作为损耗及压降计算

VGS(th):开启电压(阀值电压)。当外加栅极控制电压 VGS 超过 VGS(th) 时,漏区和源区的表面反型层形成了连接的沟道。应用中,常将漏极短接条件下 ID 等于 1 毫安时的栅极电压称为开启电压。此参数一般会随结温度的上升而有所降低

IDSS:饱和漏源电流,栅极电压VGS=0、VDS为一定值时的漏源电流。一般在微安级

IGSS:栅源驱动电流或反向电流。由于MOSFET输入阻抗很大,IGSS一般在纳安级


winsok微硕MOS管静态参数

图:winsok微硕MOS管静态参数


3、动态参数

gfs :跨导。是指漏极输出电流的变化量与栅源电压变化量之比,是栅源电压对漏极电流控制能力大小的量度。 gfs 与 VGS 的转移关系注意看图表

Qg :栅极总充电电量。 MOSFET 是电压型驱动器件,驱动的过程就是栅极电压的建立过程,这是通过对栅源及栅漏之间的电容充电来实现的,下面将有此方面的详细论述

Qgs :栅源充电电量

Qgd :栅漏充电(考虑到 Miller 效应)电量。MOSFET是电压型驱动器件,驱动的过程就是栅极电压的建立过程,这是通过对栅源及栅漏之间的电容充电来实现的。


winsok微硕DFN3.3X3.3-8L封装MOS管

图:winsok微硕DFN3.3X3.3-8L封装MOS管


Td(on) :导通延迟时间。从有输入电压上升到 10% 开始到 VDS 下降到其幅值 90% 的时间

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

Td(off) :关断延迟时间,输入电压下降到 90% 开始到 VDS 上升到其关断电压时 10% 的时间

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

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。Ciss= CGD + CGS (CDS 短路)。对器件的开启和关断延时有直接的影响。

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。Coss = CDS +CGD

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Crss=CGD。对于开关的上升和下降时间来说是其中一个重要的参数。Crss = CGD


MOS管的极间电容、MOSFET感生电容被大多数制造厂商分成输入电容,输出电容以及反馈电容。所引述的值是在漏源电压为某固定值的情况下。此些电容随漏源电压的变化而变化,电容数值的作用是有限的。输入电容值只给出一个大概的驱动电路所需的充电说明,而栅极充电信息更为有用。它表明为达到一个特定的栅源电压栅极所必须充的电量。


winsok微硕MOS管动态参数

图:winsok微硕MOS管动态参数


4、雪崩击穿特性参数

雪崩击穿特性参数是MOSFET在关断状态能承受过压能力的指标。如果电压超过漏源极限电压将导致器件处在雪崩状态

EAS:单次脉冲雪崩击穿能量。这是个极限参数,说明MOSFET所能承受的最大雪崩击穿能量

IAR:雪崩电流

EAR:重复雪崩击穿能量


5、体内二极管参数

IS:连续最大续流电流(从源极)

ISM:脉冲最大续流电流(从源极)

VSD:正向导通压降

Trr:反向恢复时间

Qrr:反向恢复充电电量

Ton:正向导通时间。(基本可以忽略不计)


winsok微硕MOS管雪崩击穿特性参数

图:winsok微硕MOS管雪崩击穿特性参数


MOSFET开通时间和关断时间定义


在应用过程中,以下几个特性是经常需要考虑的:


1、V(BR)DSS的正温度系数特性。这一有异于双极型器件的特性使得其在正常工作温度升高后变得更可靠。但也需要留意其在低温冷启机时的可靠性。


2、V(GS)th的负温度系数特性。栅极门槛电位随着结温的升高会有一定的减小。一些辐射也会使得此门槛电位减小,甚至可能低于0电位。这一特性需要工程师注意MOSFET在此些情况下的干扰误触发,尤其是低门槛电位的MOSFET应用。因这一特性,有时需要将栅极驱动的关闭电位设计成负值(指N型,P型类推)以避免干扰误触发


winsok微硕DFN3X3-6L封装MOS管

图:winsok微硕DFN3X3-6L封装MOS管


3、VDSon/RDSo的正温度系数特性。VDSon/RDSon 随着结温的升高而略有增大的特性使得MOSFET的直接并联使用变得可能。双极型器件在此方面恰好相反,故其并联使用变得相当复杂化。RDSon也会随着ID的增大而略有增大,这一特性以及结和面RDSon正温度特性使得MOSFET避免了象双极型器件那样的二次击穿。 但要注意此特性效果相当有限,在并联使用、推挽使用或其它应用时不可完全依赖此特性的自我调节,仍需要一些根本措施。这一特性也说明了导通损耗会在高温时变得更大。故在损耗计算时应特别留意参数的选择。


4、ID的负温度系数特性,MOSFET参数理解及其主要特性ID会随着结温度升高而有相当大的降低。这一特性使得在设计时往往需要考虑的是其在高温时的ID参数。


5、雪崩能力IER/EAS的负温度系数特性。结温度升高后,虽然会使得MOSFET具有更大的V(BR)DSS,但是要注意EAS会有相当大的降低。也就是说高温条件下其承受雪崩的能力相对于常温而言要弱很多


winsok微硕DFN3X2-8L封装MOS管

图:winsok微硕DFN3X2-8L封装MOS管


6、MOSFET的体内寄生二极管导通能力及反向恢复表现并不比普通二极管好。在设计中并不期望利用其作为回路主要的电流载体。往往会串接阻拦二极管使体内寄生二极管无效,并通过额外并联二极管构成回路电载体。但在同步整流等短时间导通或一些小电流要求的情况下是可以考虑将其作为载体的。


7、漏极电位的快速上升有可能会发生栅极驱动的假触发现象 (spurious-trigger) ,故在很大的 dVDS/dt 应用场合(高频快速开关电路)需要考虑这方面的可能性。

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