詳細(xì)解析MOS管的每一個(gè)參數(shù)

MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管通常簡(jiǎn)稱為場(chǎng)效應(yīng)管，是一種應(yīng)用場(chǎng)效應(yīng)原理工作的半導(dǎo)體器件，外形如下圖所示。

和普通雙極型晶體管相比，場(chǎng)效應(yīng)管具有輸入阻抗高、噪聲低、動(dòng)態(tài)范圍大、功耗小、易于集成等特性，得到了越來越普遍的應(yīng)用。你真的了解MOS管的每一個(gè)參數(shù)嗎？下面讓我們一起來查缺補(bǔ)漏吧！

1、最大額定參數(shù)

（最大額定參數(shù)，所有數(shù)值取得條件（Ta=25℃））

2、VDSS 最大漏-源電壓在柵源短接，漏-源額定電壓（VDSS）是指漏-源未發(fā)生雪崩擊穿前所能施加的最大電壓。根據(jù)溫度的不同，實(shí)際雪崩擊穿電壓可能低于額定VDSS。關(guān)于V（BR）DSS的詳細(xì)描述請(qǐng)參見靜電學(xué)特性。

3、VGS 最大柵源電壓VGS額定電壓是柵源兩極間可以施加的最大電壓。設(shè)定該額定電壓的主要目的是防止電壓過高導(dǎo)致的柵氧化層損傷。實(shí)際柵氧化層可承受的電壓遠(yuǎn)高于額定電壓，但是會(huì)隨制造工藝的不同而改變，因此保持VGS在額定電壓以內(nèi)可以保證應(yīng)用的可靠性。

4、ID - 連續(xù)漏電流ID定義為芯片在最大額定結(jié)溫TJ（max）下，管表面溫度在25℃或者更高溫度下，可允許的最大連續(xù)直流電流。該參數(shù)為結(jié)與管殼之間額定熱阻RθJC和管殼溫度的函數(shù)：

ID中并不包含開關(guān)損耗，并且實(shí)際使用時(shí)保持管表面溫度在25℃（Tcase）也很難。因此，硬開關(guān)應(yīng)用中實(shí)際開關(guān)電流通常小于ID 額定值@ TC = 25℃的一半，通常在1/3～1/4。補(bǔ)充，如果采用熱阻JA的話可以估算出特定溫度下的ID，這個(gè)值更有現(xiàn)實(shí)意義。

5、IDM - 脈沖漏極電流該參數(shù)反映了器件可以處理的脈沖電流的高低，脈沖電流要遠(yuǎn)高于連續(xù)的直流電流。定義IDM的目的在于：線的歐姆區(qū)。對(duì)于一定的柵-源電壓，MOSFET導(dǎo)通后，存在最大的漏極電流。如圖所示，對(duì)于給定的一個(gè)柵-源電壓，如果工作點(diǎn)位于線性區(qū)域內(nèi)，漏極電流的增大會(huì)提高漏-源電壓，由此增大導(dǎo)通損耗。長(zhǎng)時(shí)間工作在大功率之下，將導(dǎo)致器件失效。因此，在典型柵極驅(qū)動(dòng)電壓下，需要將額定IDM設(shè)定在區(qū)域之下。區(qū)域的分界點(diǎn)在Vgs和曲線相交點(diǎn)。

因此需要設(shè)定電流密度上限，防止芯片溫度過高而燒毀。這本質(zhì)上是為了防止過高電流流經(jīng)封裝引線，因?yàn)樵谀承┣闆r下，整個(gè)芯片上最“薄弱的連接”不是芯片，而是封裝引線?？紤]到熱效應(yīng)對(duì)于IDM的限制，溫度的升高依賴于脈沖寬度，脈沖間的時(shí)間間隔，散熱狀況，RDS（on）以及脈沖電流的波形和幅度。單純滿足脈沖電流不超出IDM上限并不能保證結(jié)溫不超過最大允許值。可以參考熱性能與機(jī)械性能中關(guān)于瞬時(shí)熱阻的討論，來估計(jì)脈沖電流下結(jié)溫的情況。

6、PD - 容許溝道總功耗容許溝道總功耗標(biāo)定了器件可以消散的最大功耗，可以表示為最大結(jié)溫和管殼溫度為25℃時(shí)熱阻的函數(shù)。

TJ， TSTG-工作溫度和存儲(chǔ)環(huán)境溫度的范圍這兩個(gè)參數(shù)標(biāo)定了器件工作和存儲(chǔ)環(huán)境所允許的結(jié)溫區(qū)間。設(shè)定這樣的溫度范圍是為了滿足器件最短工作壽命的要求。如果確保器件工作在這個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)，將極大地延長(zhǎng)其工作壽命。

7、EAS - 單脈沖雪崩擊穿能量如果電壓過沖值（通常由于漏電流和雜散電感造成）未超過擊穿電壓，則器件不會(huì)發(fā)生雪崩擊穿，因此也就不需要消散雪崩擊穿的能力。雪崩擊穿能量標(biāo)定了器件可以容忍的瞬時(shí)過沖電壓的安全值，其依賴于雪崩擊穿需要消散的能量。定義額定雪崩擊穿能量的器件通常也會(huì)定義額定EAS。額定雪崩擊穿能量與額定UIS具有相似的意義。EAS標(biāo)定了器件可以安全吸收反向雪崩擊穿能量的高低。L是電感值，iD為電感上流過的電流峰值，其會(huì)突然轉(zhuǎn)換為測(cè)量器件的漏極電流。電感上產(chǎn)生的電壓超過MOSFET擊穿電壓后，將導(dǎo)致雪崩擊穿。

雪崩擊穿發(fā)生時(shí)，即使 MOSFET處于關(guān)斷狀態(tài)，電感上的電流同樣會(huì)流過MOSFET器件。電感上所儲(chǔ)存的能量與雜散電感上存儲(chǔ)，由MOSFET消散的能量類似。MOSFET并聯(lián)后，不同器件之間的擊穿電壓很難完全相同。通常情況是：某個(gè)器件率先發(fā)生雪崩擊穿，隨后所有的雪崩擊穿電流（能量）都從該器件流過。

8、EAR - 重復(fù)雪崩能量重復(fù)雪崩能量已經(jīng)成為“工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”，但是在沒有設(shè)定頻率，其它損耗以及冷卻量的情況下，該參數(shù)沒有任何意義。散熱（冷卻）狀況經(jīng)常制約著重復(fù)雪崩能量。對(duì)于雪崩擊穿所產(chǎn)生的能量高低也很難預(yù)測(cè)。額定EAR的真實(shí)意義在于標(biāo)定了器件所能承受的反復(fù)雪崩擊穿能量。

該定義的前提條件是：不對(duì)頻率做任何限制，從而器件不會(huì)過熱，這對(duì)于任何可能發(fā)生雪崩擊穿的器件都是現(xiàn)實(shí)的。在驗(yàn)證器件設(shè)計(jì)的過程中，最好可以測(cè)量處于工作狀態(tài)的器件或者熱沉的溫度，來觀察MOSFET器件是否存在過熱情況，特別是對(duì)于可能發(fā)生雪崩擊穿的器件。

9、IAR - 雪崩擊穿電流對(duì)于某些器件，雪崩擊穿過程中芯片上電流集邊的傾向要求對(duì)雪崩電流IAR進(jìn)行限制。這樣，雪崩電流變成雪崩擊穿能量規(guī)格的“精細(xì)闡述”；其揭示了器件真正的能力。

10、靜態(tài)電特性

V（BR）DSS：漏-源擊穿電壓（破壞電壓）V（BR）DSS（有時(shí)候叫做VBDSS）是指在特定的溫度和柵源短接情況下，流過漏極電流達(dá)到一個(gè)特定值時(shí)的漏源電壓。這種情況下的漏源電壓為雪崩擊穿電壓。V（BR）DSS是正溫度系數(shù)，溫度低時(shí)V（BR）DSS小于25℃時(shí)的漏源電壓的最大額定值。

在-50℃， V（BR）DSS大約是25℃時(shí)最大漏源額定電壓的90%。VGS（th），VGS（off）：閾值電壓VGS（th）是指加的柵源電壓能使漏極開始有電流，或關(guān)斷MOSFET時(shí)電流消失時(shí)的電壓，測(cè)試的條件（漏極電流，漏源電壓，結(jié)溫）也是有規(guī)格的。正常情況下，所有的MOS柵極器件的閾值電壓都會(huì)有所不同。

因此，VGS（th）的變化范圍是規(guī)定好的。VGS（th）是負(fù)溫度系數(shù)，當(dāng)溫度上升時(shí)，MOSFET將會(huì)在比較低的柵源電壓下開啟。RDS（on）：導(dǎo)通電阻RDS（on）是指在特定的漏電流（通常為ID電流的一半）、柵源電壓和25℃的情況下測(cè)得的漏-源電阻。

IDSS：零柵壓漏極電流IDSS是指在當(dāng)柵源電壓為零時(shí)，在特定的漏源電壓下的漏源之間泄漏電流。既然泄漏電流隨著溫度的增加而增大，IDSS在室溫和高溫下都有規(guī)定。漏電流造成的功耗可以用IDSS乘以漏源之間的電壓計(jì)算，通常這部分功耗可以忽略不計(jì)。IGSS ―柵源漏電流IGSS是指在特定的柵源電壓情況下流過柵極的漏電流。11、動(dòng)態(tài)電特性

Ciss ：輸入電容將漏源短接，用交流信號(hào)測(cè)得的柵極和源極之間的電容就是輸入電容。Ciss是由柵漏電容Cgd和柵源電容Cgs并聯(lián)而成，或者Ciss = Cgs +Cgd。當(dāng)輸入電容充電致閾值電壓時(shí)器件才能開啟，放電致一定值時(shí)器件才可以關(guān)斷。因此驅(qū)動(dòng)電路和Ciss對(duì)器件的開啟和關(guān)斷延時(shí)有著直接的影響。

Coss ：輸出電容將柵源短接，用交流信號(hào)測(cè)得的漏極和源極之間的電容就是輸出電容。

Coss是由漏源電容Cds和柵漏電容Cgd并聯(lián)而成，或者Coss = Cds +Cgd對(duì)于軟開關(guān)的應(yīng)用，Coss非常重要，因?yàn)樗赡芤痣娐返闹C振。Crss ：反向傳輸電容在源極接地的情況下，測(cè)得的漏極和柵極之間的電容為反向傳輸電容。反向傳輸電容等同于柵漏電容。Cres =Cgd，反向傳輸電容也常叫做米勒電容，對(duì)于開關(guān)的上升和下降時(shí)間來說是其中一個(gè)重要的參數(shù)，他還影響這關(guān)斷延時(shí)時(shí)間。電容隨著漏源電壓的增加而減小，尤其是輸出電容和反向傳輸電容。

Qgs， Qgd， 和 Qg ：柵電荷柵電荷值反應(yīng)存儲(chǔ)在端子間電容上的電荷，既然開關(guān)的瞬間，電容上的電荷隨電壓的變化而變化，所以設(shè)計(jì)柵驅(qū)動(dòng)電路時(shí)經(jīng)常要考慮柵電荷的影響。Qgs從0電荷開始到第一個(gè)拐點(diǎn)處，Qgd是從第一個(gè)拐點(diǎn)到第二個(gè)拐點(diǎn)之間部分（也叫做“米勒”電荷），Qg是從0點(diǎn)到VGS等于一個(gè)特定的驅(qū)動(dòng)電壓的部分。

漏電流和漏源電壓的變化對(duì)柵電荷值影響比較小，而且柵電荷不隨溫度的變化。測(cè)試條件是規(guī)定好的。柵電荷的曲線圖體現(xiàn)在數(shù)據(jù)表中，包括固定漏電流和變化漏源電壓情況下所對(duì)應(yīng)的柵電荷變化曲線。在圖中平臺(tái)電壓VGS（pl）隨著電流的增大增加的比較?。S著電流的降低也會(huì)降低）。

平臺(tái)電壓也正比于閾值電壓，所以不同的閾值電壓將會(huì)產(chǎn)生不同的平臺(tái)電壓。下面這個(gè)圖更加詳細(xì)，應(yīng)用一下：

td（on） ：導(dǎo)通延時(shí)時(shí)間導(dǎo)通延時(shí)時(shí)間是從當(dāng)柵源電壓上升到10%柵驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)到漏電流升到規(guī)定電流的10%時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間。

td（off） ：關(guān)斷延時(shí)時(shí)間關(guān)斷延時(shí)時(shí)間是從當(dāng)柵源電壓下降到90%柵驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)到漏電流降至規(guī)定電流的90%時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間。這顯示電流傳輸?shù)截?fù)載之前所經(jīng)歷的延遲。

tr ：上升時(shí)間上升時(shí)間是漏極電流從10%上升到90%所經(jīng)歷的時(shí)間。

tf ：下降時(shí)間下降時(shí)間是漏極電流從90%下降到10%所經(jīng)歷的時(shí)間。

編輯：lyn