深圳市可易亚半导体科技北京福彩网

国家高新企业

cn en

新闻中心

MOS管参数-MOS管参数含义说明及详解-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2018-07-26 

分享到:

MOS管参数说明

MOS管参数说明,在使用 MOS 管设计开关电源或者马达驱动电路的时候,一般都要考虑MOS的导通电阻,最大电压等,最大电流等因素。MOS管是FET的一种,可以被制造成增强型或耗尽型,P沟道或N沟道共4种类型,一般主要应用的为增强型的NMOS管和增强型的PMOS管,所以通常提到的就是这两种。这两种增强型MOS管,比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中,一般都用NMOS。在MOS管内部,漏极和源极之间会寄生一个二极管。这个叫体二极管,在驱动感性负载(如马达),这个二极管很重要,并且只在单个的 MOS 管中存在此二极管,在集成电路芯片内部通常是没有的。

MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在,这不是我们需要的,而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些,但没有办法避免。MOS 管导通特性导通的意思是作为开关,相当于开关闭合。NMOS的特性,Vgs 大于一定的值就会导通,适合用于源极接地时的情况(低端驱动),只要栅极电压达到一定电压(如4V或10V, 其他电压,看手册)就可以了。PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接 VCC 时的情况(高端驱动)。但是,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用NMOS。

MOS 开关管损失

不管是NMOS还是PMOS,导通后都有导通电阻存在,因而在DS间流过电流的同时,两端还会有电压,这样电流就会在这个电阻上消耗能量,这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的 MOS 管会减小导通损耗。现在的小功率MOS管导通电阻一般在几毫欧,几十毫欧左右MOS在导通和截止的时候,一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程,流过的电流有一个上升的过程,在这段时间内,MOS管的损失是电压和电流的乘积,叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多,而且开关频率越快,导通瞬间电压和电流的乘积很大,造成的损失也就很大。降低开关时间,可以减小每次导通时的损失;降低开关频率,可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。

MOS管驱动

MOS管导通不需要电流,只要 GS 电压高于一定的值,就可以了。但是,我们还需要速度。在 MOS管的结构中可以看到,在GS,GD之间存在寄生电容,而 MOS管的驱动,实际上就是对电容的充放电。对电容的充电需要一个电流,因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路,所以瞬间电流会比较大。选择/设计 MOS 管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小。普遍用于高端驱动的 NMOS,导通时需要是栅极电压大于源极电压。而高端驱动的 MOS管导通时源极电压与漏极电压(VCC)相同,所以这时栅极电压要比 VCC 大(4V 或 10V 其他电压,看手册)。如果在同一个系统里,要得到比 VCC 大的电压,就要专门的升压电路了,很多马达驱动器都集成了电荷泵,要注意的是应该选择合适的外接电容,以得到足够的短路电流去驱动MOS管。

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减额

IDM:最大脉冲漏源电流。此参数会随结温度的上升而有所减额

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减额

VGS:最大栅源电压

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

2、静态参数

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/ ℃

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

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

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, Ciss= CGD + CGS ( CDS 短路)

Coss :输出电容,Coss = CDS +CGD

Crss :反向传输电容,Crss = CGD

MOS管的极间电容,MOSFET 之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。

4、雪崩击穿特性参数

这些参数是 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)

MOSFET开通时间和关断时间定义

(一)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。

3、VDSon/RDSon 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减额。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会有相当大的减额。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。

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。


联系方式:邹先生

联系电话:0755-83888366-8022

手机:18123972950

QQ:2880195519

联系地址:深圳市福田区车公庙天安数码城天吉大厦CD座5C1

请搜微信公众号:“KIA半导体”或扫一扫下图“关注”官方微信公众号

请“关注”官方微信公众号:提供  MOS管  技术帮助