MOS管各项参数
最大额定参数获得所有值的条件(Ta=25℃)
短接栅源时,漏源额定电压(VDSS)它是指在没有雪崩击穿之前可以施加的最大电压。根据温度的不同,实际雪崩击穿电压可能低于额定电压VDSS。关于V(BR)DSS详见静电特性。
VGS额定电压是网源两极之间可施加的最大电压。设置额定电压的主要目的是防止电压过高造成的网格氧化层损坏。网格氧化层的实际电压远高于额定电压,但会随着制造工艺的不同而变化,因此保持VGS应用程序的可靠性可以保证在额定电压内。
ID定义为芯片的最大额定结温TJ(max)管表面温度为25℃或在更高的温度下,允许最大连续直流电流。该参数为结与管壳之间的额定热阻RθJC和管壳温度的函数:
ID不包括开关损耗,实际使用时管道表面温度保持在25℃(Tcase)也很难。因此,在硬开关应用中,实际开关电流通常小于ID 额定值@ TC = 25℃一半通常是1/3~1/4。补充,如果使用热阻JA如果在特定温度下估计,ID,这个值更现实。
该参数反映了设备可处理的脉冲电流,远高于连续直流电流。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,对于给定的格栅源电压,如果工作点位于线性区域,漏极电流的增加会增加漏源电压,从而增加导通损耗。在大功率下长时间工作会导致设备故障。因此,在典型的栅极驱动电压下,需要额定IDM在区域下设置。区域分界点在Vgs与曲线相交点。
因此,有必要设置电流密度的上限,以防止芯片温度过高而燃烧。这本质上是为了防止过高的电流通过包装线,因为在某些情况下,整个芯片上最薄弱的连接不是芯片,而是包装线。
考虑到热效应IDM温度的升高取决于脉冲宽度、脉冲间的时间间隔、散热条件、RDS(on)以及脉冲电流的波形和振幅。仅满足脉冲电流不超过IDM上限不能保证结温不超过最大允许值。脉冲电流下结温可以参考热性能和机械性能的讨论来估计。
允许沟道总功耗校准设备可消散的最大功耗,可表示最大结温和管壳温度为25℃时热阻函数。
这两个参数标明了设备工作和存储环境允许的温度范围。设置此温度范围以满足设备最短工作寿命的要求。如果设备在这个温度范围内工作,它将大大延长其工作寿命。
如果电压过冲击值(通常由漏电流和杂散电感引起)不超过冲击电压,则设备不会发生雪崩冲击,因此无需消散雪崩冲击能力。雪崩冲击能量校准了设备可容忍的瞬时冲击电压的安全值,这取决于雪崩冲击需要消散的能量。
定义额定雪崩击穿能量的设备通常也定义额定雪崩击穿能量EAS。额定雪崩击穿能量UIS意义相似。EAS校准装置可安全吸收反向雪崩击穿能量。
L是电感值,iD电感上的电流峰值会突然转换为测量器件的漏极电流。电感产生的电压超过MOSFET击穿电压后,会导致雪崩击穿。即使发生雪崩击穿, MOSFET在关闭状态下,电感上的电流也会流过MOSFET设备。储存在电感和杂散电感上的能量由MOSFET类似于消散能量。
MOSFET并联后,不同设备之间的击穿电压很难完全相同。通常情况下,一个设备率先发生雪崩击穿,然后所有雪崩击穿电流(能量)都从设备流过。
重复雪崩能量已成为工业标准,但参数毫无意义,没有设定频率、其他损失和冷却量。散热(冷却)通常限制重复雪崩能量。雪崩击穿产生的能量水平也难以预测。
额定EAR真正的意义是校准设备所能承受的反复雪崩击穿能量。定义的前提是不限制频率,使设备不过热,这对任何可能发生雪崩击穿的设备都是现实的。在验证设备设计的过程中,最好测量工作状态下的设备或热沉温度MOSFET装置是否过热,尤其是可能发生雪崩击穿的装置。
对于某些设备,雪崩击穿过程中芯片上电流集边的倾向需要雪崩电流IAR限制。这样,雪崩电流就成雪崩击穿能量规格的精细说明;它揭示了设备的真正能力。
V(BR)DSS(有时候叫VBDSS)是指当流过漏极电流达到特定值时,在特定温度和网格源短接时的泄漏电压。在这种情况下,泄漏电压为雪崩击穿电压。
V(BR)DSS是正温系数,低温时V(BR)DSS小于25℃泄漏电压的最大额定值为-50℃, V(BR)DSS大约是25℃最大漏源额定电压的90%。
VGS(th)是指增加的栅源电压可以使漏极开始有电流或关闭MOSFET当电流消失时,测试条件(漏极电流、漏源电压、结温)也有规格。一般情况下,一切MOS门极装置的阈值电压会有所不同。因此,VGS(th)规定了变化范围。VGS(th)当温度度系数,当温度升高时,MOSFET在较低的栅源电压下打开。
RDS(on)指特定漏电流(通常是ID电流的一半),栅源电压和25℃泄漏-源电阻测量。
IDSS是指在特定的泄漏电压下,当格栅源电压为零时,泄漏电流。由于泄漏电流随温度的升高而增加,IDSS在室温和高温下都有规定。可使用漏电流引起的功耗IDSS乘以漏源之间的电压计算,这部分功耗通常可以忽略不计。
IGSS指在特定的栅源电压下流过栅极的漏电流。
用交流信号测量的栅极与源极之间的电容是输入电容。Ciss是由格栅漏电容Cgd和栅源电容Cgs并联,或Ciss = Cgs Cgd。当输入电容充电到阈值电压时,设备可以打开,当放电到一定值时,设备可以关闭。因此,驱动电路和Ciss直接影响设备的开关延迟。
用交流信号测量的泄漏极与源极之间的电容是输出电容。Coss由漏源电容器组成Cds和栅漏电容Cgd并联,或Coss = Cds Cgd软开关的应用,Coss这很重要,因为它可能会引起电路谐振。
在源极接地的情况下,测极与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,反向传输电容器也通常被称为米勒电容器,这是开关上升和下降时间的重要参数之一,它也影响了关闭的延迟时间。电容器随着泄漏电压的增加而减小,特别是输出电容器和反向传输电容器。
网格电荷值反应存储在端子间电容器上的电荷。由于电容器上的电荷随电压的变化而变化,因此在设计网格驱动电路时经常考虑网格电荷的影响。
Qgs从0电荷到第一个拐点,Qgd从第一个拐点到第二个拐点(也叫米勒电荷),Qg是从0点到VGS等于特定的驱动电压。
泄漏电流和泄漏电压的变化对网格电荷值的影响较小,网格电荷不会随温度而变化。规定了测试条件。网格电荷的曲线图反映在数据表中,包括固定泄漏电流和变化泄漏电压下相应的网格电荷变化曲线。平台电压在图中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)。平台电压也与阈值电压成正比,因此不同的阈值电压会产生不同的平台电压。
下图更详细,应用:
导通延迟时间是当栅源电压上升到10%栅驱动电压时,漏电流上升到规定电流的10%。
关闭延迟时间是当栅源电压降至90%栅驱动电压,漏电流降至规定电流的90%时所经历的时间。这显示了电流传输到负载前的延迟。
上升时间是漏极电流从10%上升到90%的时间。
下降时间是漏极电流从90%下降到10%历的时间。