詳解MOS管各個參數(shù)

1極限參數(shù):

ID:最大漏源電流.是指場效應(yīng)管正常工作時,漏源間所允許通過的最大電流.場效應(yīng)管的工作電流不應(yīng)超過 ID .此參數(shù)會隨結(jié)溫度的上升而有所減額.

IDM:最大脈沖漏源電流.體現(xiàn)一個抗沖擊能力，跟脈沖時間也有關(guān)系，此參數(shù)會隨結(jié)溫度的上升而有所減額.

PD:最大耗散功率.是指場效應(yīng)管性能不變壞時所允許的最大漏源耗散功率.使用時,場效應(yīng)管實際功耗應(yīng)小于 PDSM 并留有一定余量.此參數(shù)一般會隨結(jié)溫度的上升而有所減額.（此參數(shù)靠不住）

VGS: 最大柵源電壓.，一般為：-20V~+20V

Tj: 最大工作結(jié)溫.通常為 150℃或 175℃,器件設(shè)計的工作條件下須確應(yīng)避免超過這個溫度,并留有一定裕量. （此參數(shù)靠不?。?/p>

TSTG: 存儲溫度范圍

2靜態(tài)參數(shù)

V(BR)DSS : 漏源擊穿電壓.是指柵源電壓 VGS 為 0 時，場效應(yīng)管正常工作所能承受的最大漏源電壓。這是一項極限參數(shù),加在場效應(yīng)管上的工作電壓必須小于 V(BR)DSS 。它具有正溫度特性.故應(yīng)以此參數(shù)在低溫條件下的值作為安全考慮， 加負壓更好。

△V(BR)DSS/△Tj: 漏源擊穿電壓的溫度系數(shù)，一般為 0.1V/℃。

RDS(on) : 在特定的 VGS (一般為 10V )、結(jié)溫及漏極電流的條件下， MOSFET 導(dǎo)通時漏源間的最大阻抗。它是一個非常重要的參數(shù),決定了 MOSFET 導(dǎo)通時的消耗功率.此參數(shù)一般會隨結(jié)溫度的上升而有所增大（正溫度特性）。故應(yīng)以此參數(shù)在最高工作結(jié)溫條件下的值作為損耗及壓降計算。

VGS(th) : 開啟電壓(閥值電壓)。當外加?xùn)艠O控制電壓 VGS超過 VGS(th) 時,漏區(qū)和源區(qū)的表面反型層形成了連接的溝道。應(yīng)用中，常將漏極短接條件下 ID 等于 1 毫安時的柵極電壓稱為開啟電壓。此參數(shù)一般會隨結(jié)溫度的上升而有所降低。

IDSS : 飽和漏源電流,柵極電壓 VGS=0 、 VDS 為一定值時的漏源電流.一般在微安級。

IGSS : 柵源驅(qū)動電流或反向電流。由于 MOSFET 輸入阻抗很大，IGSS 一般在納安級。

3動態(tài)參數(shù)

gfs : 跨導(dǎo)，是指漏極輸出電流的變化量與柵源電壓變化量之比，是柵源電壓對漏極電流控制能力大小的量度。gfs 與 VGS 的轉(zhuǎn)移關(guān)系圖如下圖所示。

Qgs: 柵源充電電量。

Qg : 柵極總充電電量。MOSFET 是電壓型驅(qū)動器件，驅(qū)動的過程就是柵極電壓的建立過程，這是通過對柵源及柵漏之間的電容充電來實現(xiàn)的，下面將有此方面的詳細論述。

Qgd : 柵漏充電(考慮到 Miller 效應(yīng))電量。

Td(on) : 導(dǎo)通延遲時間.從有輸入電壓上升到 10% 開始到 VDS 下降到其幅值90% 的時間 ( 參考圖 4)。

Tr : 上升時間。輸出電壓 VDS 從 90% 下降到其幅值 10% 的時間。

Td(off) : 關(guān)斷延遲時間。輸入電壓下降到 90% 開始到 VDS 上升到其關(guān)斷電壓時 10% 的時間。

Tf : 下降時間。輸出電壓 VDS 從 10% 上升到其幅值 90% 的時間( 參考圖 4)。

Ciss: 輸入電容,Ciss= CGD + CGS ( CDS 短路)。

Coss : 輸出電容. Coss = CDS +CGD 。

Crss : 反向傳輸電容. Crss = CGD 。

最后三個公式非常重要

4雪崩擊穿特性參數(shù)

這些參數(shù)是 MOSFET 在關(guān)斷狀態(tài)能承受過壓能力的指標.如果電壓超過漏源極限電壓將導(dǎo)致器件處在雪崩狀態(tài).

EAS :單次脈沖雪崩擊穿能量.這是個極限參數(shù),說明 MOSFET 所能承受的最大雪崩擊穿能量.

IAR :雪崩電流.

EAR :重復(fù)雪崩擊穿能量.

5熱阻

結(jié)點到外殼的熱阻.它表明當耗散一個給定的功率時,結(jié)溫與外殼溫度之間的差值大小.公式表達⊿t =PD*.

外殼到散熱器的熱阻,意義同上.

結(jié)點到周圍環(huán)境的熱阻,意義同上.

6體內(nèi)二極管參數(shù)

IS :連續(xù)最大續(xù)流電流(從源極).

ISM :脈沖最大續(xù)流電流(從源極).

VSD :正向?qū)▔航?

Trr :反向恢復(fù)時間.

Qrr :反向恢復(fù)充電電量.

Ton :正向?qū)〞r間.(基本可以忽略不計).

7、一些其他的參數(shù)：

Iar:雪崩電流

Ear:重復(fù)雪崩擊穿能量

Eas:單次脈沖雪崩擊穿能量

di/dt---電流上升率（外電路參數(shù)）

dv/dt---電壓上升率（外電路參數(shù)）

ID(on)---通態(tài)漏極電流

IDQ---靜態(tài)漏極電流（射頻功率管）

IDS---漏源電流

IDSM---最大漏源電流

IDSS---柵-源短路時，漏極電流

IDS(sat)---溝道飽和電流（漏源飽和電流）

IG---柵極電流（直流）

IGF---正向柵電流

IGR---反向柵電流

IGDO---源極開路時，截止柵電流

IGSO---漏極開路時，截止柵電流

IGM---柵極脈沖電流

IGP---柵極峰值電流

IF---二極管正向電流

IGSS---漏極短路時截止柵電流

IDSS1---對管第一管漏源飽和電流

IDSS2---對管第二管漏源飽和電流

Iu---襯底電流

Ipr---電流脈沖峰值（外電路參數(shù)）

gfs---正向跨導(dǎo)

Gp---功率增益

Gps---共源極中和高頻功率增益

GpG---共柵極中和高頻功率增益

GPD---共漏極中和高頻功率增益

ggd---柵漏電導(dǎo)

gds---漏源電導(dǎo)

K---失調(diào)電壓溫度系數(shù)

Ku---傳輸系數(shù)

L---負載電感（外電路參數(shù)）

LD---漏極電感

Ls---源極電感

rDS---漏源電阻

rDS(on)---漏源通態(tài)電阻

rDS(of)---漏源斷態(tài)電阻

rGD---柵漏電阻

rGS---柵源電阻

Rg---柵極外接電阻（外電路參數(shù)）

RL---負載電阻（外電路參數(shù)）

R(th)jc---結(jié)殼熱阻

R(th)ja---結(jié)環(huán)熱阻

PD---漏極耗散功率

PDM---漏極最大允許耗散功率

PIN--輸入功率

POUT---輸出功率

PPK---脈沖功率峰值（外電路參數(shù)）

Tj---結(jié)溫

Tjm---最大允許結(jié)溫

Ta---環(huán)境溫度

Tc---管殼溫度

Tstg---貯成溫度

VGSF--正向柵源電壓（直流）

VGSR---反向柵源電壓（直流）

VDD---漏極（直流）電源電壓（外電路參數(shù)）

VGG---柵極（直流）電源電壓（外電路參數(shù)）

Vss---源極（直流）電源電壓（外電路參數(shù)）

V（BR）GSS---漏源短路時柵源擊穿電壓

VDS(on)---漏源通態(tài)電壓

VDS(sat)---漏源飽和電壓

VGD---柵漏電壓（直流）

Vsu---源襯底電壓（直流）

VDu---漏襯底電壓（直流）

VGu---柵襯底電壓（直流）

Zo---驅(qū)動源內(nèi)阻

η---漏極效率（射頻功率管）

Vn---噪聲電壓

aID---漏極電流溫度系數(shù)

ards---漏源電阻溫度系數(shù)

二、在應(yīng)用中需要考慮的特征

1、 V ( BR ) DSS 的正溫度系數(shù)特性。這一有異于雙極型器件的特性使得其在正常工作溫度升高后變得更可靠.但也需要留意其在低溫冷啟機時的可靠性.

2、 V ( GS) th 的負溫度系數(shù)特性。柵極門檻電位隨著結(jié)溫的升高會有一定的減小.一些輻射也會使得此門檻電位減小,甚至可能低于 0 電位.這一特性需要工程師注意MOSFET 在此些情況下的干擾誤觸發(fā),尤其是低門檻電位的MOSFET 應(yīng)用.因這一特性,有時需要將柵極驅(qū)動的關(guān)閉電位設(shè)計成負值(指 N 型, P 型類推)以避免干擾誤觸發(fā).閾值電壓是負溫度系數(shù)。輻射環(huán)境下，閾值電壓會迅速降為0，為了在輻射環(huán)境下關(guān)斷MOS，需在GS加反壓。MOS的開關(guān)速度（即斜率）和溫度毫無關(guān)系，但導(dǎo)通（0V到Vgsth的時間叫導(dǎo)通延時）和關(guān)斷延時與溫度有關(guān)，溫度越高，時間越短。

3、VDSon/RDSon 的正溫度系數(shù)特性。VDSon/RDSon 隨著結(jié)溫的升高而略有增大的特性使得 MOSFET 的直接并聯(lián)使用變得可能.雙極型器件在此方面恰好相反,故其并聯(lián)使用變得相當復(fù)雜化. RDSon 也會隨著 ID 的增大而略有增大,這一特性以及結(jié)和面 RDSon 正溫度特性使得 MOSFET 避免了象雙極型器件那樣的二次擊穿. 額定電壓高的MOS有更高的RDS正溫度特性。

但要注意此特性效果相當有限,在并聯(lián)使用、推挽使用或其它應(yīng)用時不可完全依賴此特性的自我調(diào)節(jié),仍需要一些根本措施.

這一特性也說明了導(dǎo)通損耗會在高溫時變得更大.故在損耗計算時應(yīng)特別留意參數(shù)的選擇.

4、 ID 的負溫度系數(shù)特性

ID 會隨著結(jié)溫度升高而有相當大的減額.這一特性使得在設(shè)計時往往需要考慮的是其在高溫時的 ID 參數(shù).

5、雪崩能力 IER/EAS 的負溫度系數(shù)特性。結(jié)溫度升高后,雖然會使得 MOSFET 具有更大的V ( BR ) DSS ,但是要注意 EAS 會有相當大的減額.也就是說高溫條件下其承受雪崩的能力相對于常溫而言要弱很多.

6、 MOSFET的體內(nèi)寄生二極管導(dǎo)通能力及反向恢復(fù)表現(xiàn)并不比普通二極管好。在設(shè)計中并不期望利用其作為回路主要的電流載體.往往會串接阻攔二極管使體內(nèi)寄生二極管無效,并通過額外并聯(lián)二極管構(gòu)成回路電流載體.但在同步整流等短時間導(dǎo)通或一些小電流要求的情況下是可以考慮將其作為載體的.

7、 漏極電位的快速上升有可能會發(fā)生柵極驅(qū)動的假觸發(fā)現(xiàn)象 (spurious-trigger) 。故在很大的 dVDS/dt 應(yīng)用場合(高頻快速開關(guān)電路)需要考慮這方面的可能性.

Rth(j-c)與PD的關(guān)系,Tc(環(huán)境溫度)=Tj-Rth(j-c)*PD

反過來可以推出,環(huán)境每上升一度,PD下降數(shù)值.(此參數(shù)靠不住)

主要參數(shù)(高等教育出版社版)

1.開啟電壓VT

·開啟電壓（又稱閾值電壓）：使得源極S和漏極D之間開始形成導(dǎo)電溝道所需的柵極電壓；

·標準的N溝道MOS管，VT約為3～6V；

·通過工藝上的改進，可以使MOS管的VT值降到2～3V。

2.直流輸入電阻RGS

·即在柵源極之間加的電壓與柵極電流之比

·這一特性有時以流過柵極的柵流表示

·MOS管的RGS可以很容易地超過1010Ω。

3.漏源擊穿電壓BVDS

·在VGS=0（增強型）的條件下，在增加漏源電壓過程中使ID開始劇增時的VDS稱為漏源擊穿電壓BVDS

·ID劇增的原因有下列兩個方面：

（1）漏極附近耗盡層的雪崩擊穿

（2）漏源極間的穿通擊穿

·有些MOS管中，其溝道長度較短，不斷增加VDS會使漏區(qū)的耗盡層一直擴展到源區(qū)，使溝道長度為零，即產(chǎn)生漏源間的穿通，穿通后，源區(qū)中的多數(shù)載流子，將直接受耗盡層電場的吸引，到達漏區(qū)，產(chǎn)生大的ID

4.柵源擊穿電壓BVGS

·在增加?xùn)旁措妷哼^程中，使柵極電流IG由零開始劇增時的VGS，稱為柵源擊穿電壓BVGS。

5.低頻跨導(dǎo)gm

·在VDS為某一固定數(shù)值的條件下，漏極電流的微變量和引起這個變化的柵源電壓微變量之比稱為跨導(dǎo)

·gm反映了柵源電壓對漏極電流的控制能力

·是表征MOS管放大能力的一個重要參數(shù)

·一般在十分之幾至幾mA/V的范圍內(nèi)

6.導(dǎo)通電阻RON

·導(dǎo)通電阻RON說明了VDS對ID的影響，是漏極特性某一點切線的斜率的倒數(shù)

·在飽和區(qū)，ID幾乎不隨VDS改變，RON的數(shù)值很大，一般在幾十千歐到幾百千歐之間

·由于在數(shù)字電路中，MOS管導(dǎo)通時經(jīng)常工作在VDS=0的狀態(tài)下，所以這時的導(dǎo)通電阻RON可用原點的RON來近似

·對一般的MOS管而言，RON的數(shù)值在幾百歐以內(nèi)

7.極間電容

·三個電極之間都存在著極間電容：柵源電容CGS 、柵漏電容CGD和漏源電容CDS

·CGS和CGD約為1～3pF

·CDS約在0.1～1pF之間

8.低頻噪聲系數(shù)NF

·噪聲是由管子內(nèi)部載流子運動的不規(guī)則性所引起的

·由于它的存在，就使一個放大器即便在沒有信號輸人時，在輸出端也出現(xiàn)不規(guī)則的電壓或電流變化

·噪聲性能的大小通常用噪聲系數(shù)NF來表示，它的單位為分貝（dB）

·這個數(shù)值越小，代表管子所產(chǎn)生的噪聲越小

·低頻噪聲系數(shù)是在低頻范圍內(nèi)測出的噪聲系數(shù)

·場效應(yīng)管的噪聲系數(shù)約為幾個分貝，它比雙極性三極管的要小