看懂MOSFET數(shù)據(jù)表系列第 2 部分——安全工作區(qū) (SOA)

嗨，我的FET狂熱愛好者同行們，歡迎回到“看懂MOSFET數(shù)據(jù)表”博客系列的第2部分！作為一名功率MOSFET的產(chǎn)品營銷工程師，在FET數(shù)據(jù)表的所有內(nèi)容中，除了電流額定值（本博客系列中的下一篇文章，這么看來，也不算是巧合）之外，我被問到的最多的問題可能就是安全工作區(qū) (SOA) 曲線了。這是一片需要某些技巧和手段才能完全了解的地帶，這是因?yàn)槊總€供應(yīng)商都有各自生成SOA曲線的方法，并且在提供有用信息方面，這個曲線所具有的價值與閱讀數(shù)據(jù)表的人對于讀到的信息的理解能力直接相關(guān)。雖然FET也許在熱插拔應(yīng)用中能夠發(fā)揮其最大價值（在這些應(yīng)用中，F(xiàn)ET特意地在其線性區(qū)域內(nèi)運(yùn)行），不過，我們看到越來越多的電機(jī)控制、甚至是電源用戶將這個圖用作總體穩(wěn)健耐用性，以及FET處理大量功率能力的指示器。

如圖1所示，可以用5個完全不同的限制條件來繪制整個SOA，每個限制條件規(guī)定了整個曲線的形狀，TI的100V D2PAK CSD19536KTT的SOA與產(chǎn)品數(shù)據(jù)表內(nèi)的曲線看起來一樣?？梢杂靡阎腇ET參數(shù)來輕松繪制出其中四條曲線—RDS(on) 限值、電流限值、最大功率限值，以及BVDSS限值。只有散熱不穩(wěn)定性區(qū)域出現(xiàn)了一個問題。很明顯，這個部分的SOA曲線偏離了恒定功率線，這條線必須是電流與電壓雙對數(shù)坐標(biāo)內(nèi)斜率為-1的曲線，這個偏離表示會出現(xiàn)了熱失控，并且斜坡越陡，說明FET越有可能在更高的擊穿電壓時進(jìn)入這個散熱失控情況。當(dāng)FET供貨商試圖計算這個值時，往往傾向于夸大這個區(qū)域內(nèi)的FET電流能力或者在這一點(diǎn)上有所保留，這是因?yàn)樵诓粚@條線進(jìn)行測量的情況下是根本無法知曉這條線的斜率的。

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圖1：的數(shù)據(jù)表SOA

TI擁有市面上其中一款最強(qiáng)大的SOA測試器；這個測試器能夠在低至100μs的時間內(nèi)，在脈沖持續(xù)時間內(nèi)，讓數(shù)千瓦的功率流經(jīng)一個FET。為了產(chǎn)生數(shù)據(jù)表曲線，在一定的電壓范圍內(nèi)，在每個脈沖持續(xù)時間內(nèi)，F(xiàn)ET被一次又一次地推到斷線點(diǎn)，從中獲得的數(shù)據(jù)如下面圖2中所示。每個點(diǎn)代表一個被強(qiáng)制出現(xiàn)故障的CSD19536KTT器件，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，就可以確定熱失控線的斜率和高度。

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圖2： CSD19536KTT測得的故障點(diǎn)

作為我們SOA曲線可靠性的最終保證，根據(jù)我們看到的部件到部件偏差，我們在任意位置上將每一條測得的熱失控線線的額定值降低30%-40%。這樣的話，當(dāng)你把我們FET的數(shù)據(jù)表與我們競爭對手的產(chǎn)品進(jìn)行比較時，需要注意的一點(diǎn)是，他們也許不像我們一樣守規(guī)矩。我們已經(jīng)認(rèn)識到某些供應(yīng)商的真面目。我們也看到其它一些供應(yīng)商發(fā)布了真實(shí)的故障點(diǎn)，并且將其宣稱為一定能夠?qū)崿F(xiàn)的SOA。在這一方面沒有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而事實(shí)是，在沒有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表明部件實(shí)際上在何處出現(xiàn)故障的情況下，單單從數(shù)據(jù)表SOA曲線上是無法知曉那個部件更加可靠。

在“看懂MOSFET數(shù)據(jù)表”的第3部分中，我將講解出現(xiàn)在所有MOSFET數(shù)據(jù)表首頁上的這些讓人頭疼的電流限值，演示得到這些限值的方法，并說明它們對于設(shè)計人員的實(shí)際用途。與此同時，請觀看視頻“NexFET?：世界上最低Rdson 80和100V TO-220 MOSFET”，并在下次設(shè)計中考慮使用TI的NexFET功率MOSFET產(chǎn)品。