功率MOSFET數據表深入分析

本文不準備寫(xiě)成一篇介紹功率MOSFET的技術(shù)大全,只是讓讀者去了解如何正確的理解功率MOSFET數據表中的常用主要參數,以幫助設計者更好的使用功率MOSFET進(jìn)行設計。

　　數據表中的參數分為兩類(lèi):即最大額定值和電氣特性值。對于前者,在任何情況下都不能超過(guò)，否則器件將永久損害;對于后者,一般以最小值、最大值、和典型值的形式給出，它們的值與測試方法和應用條件密切相關(guān)。在實(shí)際應用中，若超出電氣特性值，器件本身并不一定損壞，但如果設計裕度不足，可能導致電路工作失常。

　　在功率MOSFET的數據表給出的參數中, 通常最為關(guān)心的基本參數為、、Qgs、和Vgs。更為高級一些的參數,如ID、Rthjc、SOA、Transfer Curve、EAS等，將在本文的下篇中再做介紹。

　　為了使每個(gè)參數的說(shuō)明更具備直觀(guān)性和易于理解，選用了英飛凌公司的功率MOSFET，型號為IPD90N06S4-04。本文中所有的表格和圖表也是從IPD90N06S4-04中摘錄出來(lái)的。下面就對這些參數做逐一的介紹。

　　: 通態(tài)電阻。是和溫度和Vgs相關(guān)的參數，是MOSFET重要的參數之一。在數據表中，給出了在室溫下的典型值和最大值，并給出了得到這個(gè)值的測試條件，詳見(jiàn)下表。

　　除了表格以外，數據表中還給出了通態(tài)電阻隨著(zhù)結溫變化的數據圖。從圖中可以看出，結溫越高，通態(tài)電阻越高。正是由于這個(gè)特性，當單個(gè)功率MOSFET的電流容量不夠時(shí)，可以采用多個(gè)同類(lèi)型的功率MOSFET并聯(lián)來(lái)進(jìn)行擴流。

　　如果需要計算在指定溫度下的，可以采用以下的計算公式。

　　上式中 為與工藝技術(shù)有關(guān)的常數，對于英飛凌的此類(lèi)功率MOSFET，可以采用0.4作為常數值。如果需要快速的估算，可以粗略認為：在最高結溫下的 通態(tài)電阻是室溫下通態(tài)電阻的2倍。下表的曲線(xiàn)給出了隨環(huán)境溫度變化的關(guān)系。

　　:定義了MOSFET的源級和漏級的最大能購承受的直流電壓。在數據表中,此參數都會(huì )在數據表的首頁(yè)給出。注意給出的值是在室溫下的值。

　　此外，數據表中還會(huì )給出在全溫范圍內(-55 C…+175 C) 隨著(zhù)溫度變化的曲線(xiàn)。

　　從上表中可以看出，是隨著(zhù)溫度變化的，所以在設計中要注意在極限溫度下的 仍然能夠滿(mǎn)足系統電源對 的要求。

　　Qgs：數據表中給出了為了使功率MOSFET導通時(shí)在給定了的Vds電壓下，當Qgs變化時(shí)的柵級電荷變化的曲線(xiàn)。從圖表中可以看出，為了使MOSFET完全導通，Qgs的典型值約等于10V，由于器件完全導通，可以減少器件的靜態(tài)損耗。

　　Vgs:描述了在指定了漏級電流下需要的柵源電壓。數據表中給出的是在室溫下，當Vds= Vgs時(shí)，漏極電流在微安等級時(shí)的Vgs電壓。數據表中給出了最小值、典型值和最大值。

　　需要注意的是，在同樣的漏極電流下，Vgs電壓會(huì )隨著(zhù)結溫的升高而減小。在高結溫的情況下，漏極電流已經(jīng)接近達到了Idss (漏極電流)。為此，數據表中還會(huì )給出一條比常溫下指定電流大10倍的漏極電流曲線(xiàn)作為設計參考。如下圖所示。

　　以上介紹了在功率MOSFET數據表中最為設計者關(guān)心的基本參數、、Qgs、和Vgs。

　　為了更深入的理解功率MOSFET的其它一些參數，本文仍然選用英飛凌公司的功率MOSFET為例，型號為IPD90N06S4-04(http://www.infineon.com/optimos-T)。為了使每個(gè)參數的說(shuō)明更具備直觀(guān)性和易于理解，所有的表格和圖表也是從IPD90N06S4-04中摘錄出來(lái)的。下面就對這些參數做逐一的介紹。

　　如果需要更好的理解功率MOSFET，則需要了解更多的一些參數，這些參數對于設計都是十分必要和有用的。這些參數是ID、Rthjc、SOA、Transfer Curve、和EAS。

　　ID:定義了在室溫下漏級可以長(cháng)期工作的電流。需要注意的是，這個(gè)ID電流的是在Vgs在給定電壓下，TC=25℃下的ID電流值。

　　ID的大小可以由以下的公式計算：