MOSFET | 如何看懂MOSFET手册?①

转自:http://news.eeworld.com.cn/mp/dzyjbj/a64706.jspx

Features and Description

 

MOSFET | 如何看懂MOSFET手册?①

 

■ Features主要讲的是这颗IC的典型参数,IC厂家一般会在这里把他们引以为豪的指标也写出来,虽然有时候对你的设计并没什么用。下面逐一解释:

 

1.9A,600V:表示MOSFET在常温下的通流能力为1.9A,关断时DS耐压为600V;

 

RDS(on)=4.7Ω(MAX)@VGS=10V,ID=0.95A:在该测试条件下,导通电阻最大为4.7Ω。

 

Low Gate Charge:栅极总充电电量。这个参数越小越好,它涉及MOSFET的门极驱动损耗,以后会在MOSFET的损耗分析里详解。

 

Low Crss:反向传输电容,也叫米勒电容,所谓的米勒平台就是由它导致的。它影响MOSFET的开关速度及损耗,也是越小越好。以后会在MOSFET的工作原理及损耗分析里详解。

 

100% Avalanche Tested:雪崩测试,对于做短路保护或者雷击浪涌来说,这个测试是有意义的,后面详细讲。

 

RoHS Compliant:RoHS是对电子设备中的某些重金属和溴化物进行的规定,使之有利于人体健康和环境保护。欧盟国家对此非常重视,所以如果产品是出口到这些国家的话要尽量选择带有RoHS的器件。

 

■ Description一般描述的是这颗IC的大致情况,比如运用了什么技术、有什么特点、能够用到什么场合,大概看一下就可以了。像这里主要说的是该MOSFET运用了planar stripe和DMOS技术,使得导通电阻更低、高频性能更优越、雪崩能量强度更高,然后可以应用到开关电源、PFC等。

 

值得注意的是DMOS技术,它是很传统的技术了。实际上还有个新技术——SJMOS,它能够将高压MOSFET的导通电阻做得很低,但是它的电流ID下降速率和电压VDS上升速率极快,会带来EMC的问题。

 

顺便说一下,高压MOSFET之所以能够实现高压,是由于其内部把多个MOSFET串联而成,所以导通电阻变得很大。

 

2Package

 

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■ 封装比较简单,但是建议要形成这样几个感觉:

  • 通常封装个头越大,功率越大、价格越高;

  • 通常金属封装比塑料封装功率更大、价格更高;

  • 增强型的MOSFET比较常用,烙铁哥好像没有见过耗尽型的。

     

■ N型MOSFET图标的箭头是朝里的,这个要熟记。我发现很多工程师并不在意这些细节。

 

■ 购买物料时要把完整的封装信息提供给采购,不能直接给个2N60C就完事了,因为采购不会知道你到底要什么,这会增加沟通成本。

 

3Absolute Maximum Ratings

 

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■ Absolute Maximum Ratings描述的是器件的最大额定值。设计时要确保管子在最恶劣的条件下都不能超过这些额定值,即要求降额设计。

 

那要降额多少?有些厂家经过长久的应用统计会给出推荐,比如ST推荐要降额70%~90%,但是如果你们公司对品质极致追求的话,50%的降额甚至更低都是可以的。

 

现对各项逐一讲解,有些相似的参数会归到一起。

 

VDSS/BVDSS:漏源极间的耐压

 

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DS电压偶尔超过VDSS,MOSFET会进入雪崩击穿区,可能不会马上损坏MOSFET,但是经常超过的话会使MOSFET性能下降或者损坏。

 

VDSS/BVDSS并不是一成不变的,它具有正温度系数,温度越高耐压越高,如下图-1或者上图的ΔBVDSS/ΔTJ,它表示温度每上升1℃则BVDSS升高0.6V。但是不要高兴得太早,因为温度越低耐压也越低,有时候低温启动的损坏有可能就是这个原因,所以要降额。

 

 

· 图-1 ·

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顺便说一下,手册中常会看到几个温度:TC、TA、TJ。它们分别表示:TCase - 壳温、TAmbient - 环境温度、TJunction - 结温。

 

ID and RDS(on):漏极电流和导通电阻

 

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一般,ID 和 RDS(on)具有相关性,从感觉上也能理解。它们还都与温度有关,所以这里把它们放在一起讲解。先看下图-2,图中说明ID越大 RDS(on)也越大,所以在电流较大的时候功耗并不完全来自于电流,还来自于导通电阻。

 

· 图-2 ·

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ID具有负温度系数。手册里,在常温下ID为1.9A,而在100℃下却只有1.14A。下图-3也可以说明。

 

· 图-3 ·

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RDS(on)具有正温度系数,如下图-4。所以不要再用常温下的 RDS(on)去计算MOSFET损耗了,除非你散热真的很6。建议使用100℃下的RDS(on),如图-4中为1.75Ω。

 

· 图-4 ·

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实际上,影响ID 和 RDS(on)因素还有一个——VGS。如下图-5,它就是模电书上讲的转移特性。图-5中显示VGS越低ID 的能力越低,这点很重要,会在下面的VGS and VGS(th)详解。

 

· 图-5 ·

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VGSS and VGS(th):极限开启电压和开启电压

 

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MOSFET的GS电压要大于VGS(th)才能够开通,这里的VGS(th)=4V,但是千万不要以为随便加个4V的电压或者用个单片机I/O就能够顺利地将它导通。

 

GS电压低除了上述的转移特性导致的ID 的能力下降外,还会导致RDS(on)急剧上升,功耗极大。2N60C的手册并没有关于这项的测试,我找了一张IRLS3813PbF的图表来说明一下,如下图-6

 

· 图-6 ·

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上图-6显示了GS电压大概大于10V的时候,RDS(on)才能达到比较小的水平并趋于稳定,这也是为什么手册开头描述RDS(on)的时候会将条件设在VGS=10V 【RDS(on)=4.7Ω(MAX)@VGS=10V】的原因。

 

最后,VGSS是GS电压的极限。虽然说GS电压要高一点以免发热太大,但是太高的话会将MOSFET的氧化层击穿,MOSFET失效。

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