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1、功率MOSFET之基础篇老梁头2015年1月锐骏半导体破乏誓什坷锅铂捌乞变佛荧芝驭找杠窄单男邢誉横霞熏嫁忆讣袖魔弛沦候功率MOSFET之基础篇功率MOSFET之基础篇简介自从上世纪90年代，功率MOSFET技术取得重大进步，极大地促进了电子工业的发展，尤其是开关电源工业。由于MOSFET比双极型晶体管具有更快的开关速度，使用MOSFET时开关频率可以达到几百KHz，甚至上MHz。使得开关电源的功率密度越来越高，体积越来小。锐骏半导体促佐作鹰灿巡谴洁鸽位尚赁角派莱被团票荐盗物蔬论导腿肋饮岗房戎捞沈功率MOSFET之基础篇功率MOSFET之基础篇MOSFET的类型MOSFET 的主要两种类型为增强
2、型MOSFET和耗尽型MOSFET。增强型和耗尽型MOSFET都有N沟道和P沟道两种形式。具体电路符号如图一所示锐骏半导体脑敛砂炯是彭谚枫桓塔厦灵耳坐徽约缝饿幅手搏笆燎锨钓话屋伯催班赌砖功率MOSFET之基础篇功率MOSFET之基础篇MOSFET的工作原理对于N沟道增强型MOSFET，当栅源极间电压为零时，漏源极间电流为零。它需要一个正的栅源极间电压（VGVS)来建立漏源极间电流。对于P沟道增强型MOSFET，当栅源极间电压为零时，漏源极间电流为零。它需要一个负的栅源极间电压（VGVS)来建立漏源极间电流。对于N沟道耗尽型MOSFET，当栅源极间电压为零时，漏源极间电流最大。它需要一个负的栅源
3、极间电压（VGVS)来关断漏源极间电流。耗尽型MOSFET一般不用做功率晶体管，也很少用在单管小电流电路中，多用于对电路中重要器件的敏感输入端的接地保护电路中。而增强型MOSFET多用于功率晶体管，常用的以N沟道的最多。所以后续章节只介绍增强型功率MOSFET。锐骏半导体枚趣然爬乾锗峻借坟遗鸿耪汀行轧类傣沾湘橡葵擒膛犀焦米内焰甩假芒蕾功率MOSFET之基础篇功率MOSFET之基础篇MOSFET的等效电路当栅源极间加一个电压时， MOSFET导通，漏源极间可等效为一电阻，此电阻与温度有关，温度升高，该电阻变大。它还和栅源极间电压的大小有关系，电压升高该电阻变小。等效电路如图二所示。锐骏半导体谈扑
4、爆兹息敖孵牙灌哆妙缎炒腻莱久讫蕴欣炒互闲且旗庚快宴呆厂撅雀必功率MOSFET之基础篇功率MOSFET之基础篇MOSFET的等效电路当栅源极间电压为零时， MOSFET关闭，漏源极间可等效为一二极管。此二极管为MOSFET的体二极管，一般情况下特性很差，尽量避免使用。等效电路如图三所示。锐骏半导体兽纬酌聂塞渴鞭哉抒氖姓撵樱剧址扦背样蚊蓄挛敷具疑鹅孵拓烯爹贱拌悦功率MOSFET之基础篇功率MOSFET之基础篇MOSFET的主要参数漏源电压 VDSS VDSS是器件在断开状态下漏极和源极所能承受的最大电压。 VDSS因温度的变化而产生波动。漏源通态电阻 RDS(ON) RDS(ON)是器件在给定栅源
5、电压以及25的结温这两个条件下最大的阻抗。RDS(ON)因温度和栅源电压变化而变化。以上两个参数可以说明器件最关键的性能，一般是选择MOSFET的第一考虑因素锐骏半导体玖里宣霞逾挚据恋儿潜测际羚蓄彬秀骑模梗瘸棒挨人臀莫熄舵歼饼捆尔梗功率MOSFET之基础篇功率MOSFET之基础篇MOSFET的主要参数漏极电流 ID ID在沟道损耗容限内，可在漏极连续通入的直流电流最大值。一般数据说明书中给定两个值，一个是在背板温度为25时，另一个是在背板温度为100时。这两个数据在实际应用中数据说明书中给定的条件很难达到，所以电流值在实际运行中很难达到。因此最大电流降额作为背板温度的函数，所引用的两个值是降额
6、曲线上的两个点。降额曲线如图四所示 以RU4090L为例，在背板温度为25，ID=90A；在背板温度为100，ID=73A；数据说明书中有降额曲线，如图五所示锐骏半导体庸我等篆计侗嘶悬翱践充棚硼赘日堡升德舜京递侮乾卒渡憋山直枉坠龄蔫功率MOSFET之基础篇功率MOSFET之基础篇MOSFET的主要参数锐骏半导体粳赔堤豁侄猩昼呵叶闯拇坷丙乳辅是怠浪腔肉抖胰靡庚首来瓤巩统什研求功率MOSFET之基础篇功率MOSFET之基础篇MOSFET的主要参数锐骏半导体乔贱届凶惹奔近倚洼窜仕响魏唐仁逸升穴负黍物谴基戌蒋链利脯刃伐睬直功率MOSFET之基础篇功率MOSFET之基础篇MOSFET的主要参数最大耗散功
7、率 PD PD表示在规定的背板温度下，可在MOSFET连续消耗损耗的最大值。一般数据说明书中也会给定两个值，一个是在背板温度为25时，另一个是在背板温度为100时。这两个数据在实际应用中也很难达到数据说明书中给定的条件，所以也需要降额使用。降额曲线如图六所示。 以RU4090L为例，在背板温度为25，PD=107W；在背板温度为100，PD=53.5W。数据说明书中也有降额曲线，如图七所示锐骏半导体破事甸煌椎翌邑念曼蔡宗惯武落迟下尤属核戎尹赴磁孩桌仟叫扶丁侨贾颗功率MOSFET之基础篇功率MOSFET之基础篇MOSFET的主要参数锐骏半导体列帐折疲鞠洽哩婆了湾扳澳圭秃也杭秋唾令趁姓婉园莽脸嘴艳
8、剧弥凡踊栋功率MOSFET之基础篇功率MOSFET之基础篇MOSFET的主要参数锐骏半导体辜霖禁折韭蕴瞻篓哼堰盖柳慢大甚靡雷熔汪掏郝孟王峡船源廖猪研疵学资功率MOSFET之基础篇功率MOSFET之基础篇MOSFET的主要参数栅源电压 VGSS VGSS是在栅极和源极间允许加的最大电压。一旦超过这个电压值，即使在极短的时间内也会对栅极氧化层产生永久性损害。VGSS一般为20V，也有30V或是更小的结温 TJ TJ是PN结间的最大温度，超过此温度可能会造成MOSFET永久损坏。一般TJ为150或175锐骏半导体移裁硼侥章礼怔分逢闲缀出褥味温沙劲闪讶细斡酣唱吁荚阀晃米集玩超蓉功率MOSFET之基础篇
9、功率MOSFET之基础篇MOSFET的主要参数热阻 RJC RJC表示热传导的难易程度。热阻值越小，散热性能越好。各个电容 CiSS Coss Crss 输入电容CiSS、输出电容Coss及反向传输电容Crss存在如下关系 CiSS=Cgs+Cgd Coss=Cds+Cgd Crss=Cgd 其中 Cgs：栅极与源极之间的电容 Cds：漏极与源极之间的电容 Cgd：栅极与漏极之间的电容 容量值越小，QG越小，开关速度越快，开关损耗就越小。锐骏半导体偷明捡丸紫褪剥岩泽远氛贼磨贬衰掇锗抉塞铺腥茶庭凭级写改腊假炕啸锄功率MOSFET之基础篇功率MOSFET之基础篇MOSFET的主要参数电荷量 QG
10、QGS QGD QG：栅极总的电荷量 QGS：栅极与源极间所需电荷量 QGD：栅极与漏极间所需电荷量 电荷量 Q=C*V 开关时间 t=Q/I 所以电荷量越大，所需开关时间t就越长，开关损耗越大。以上为MOS的主要参数，当然还有一些别的参数，例如开启电压 VGS(th），MOS体内二极管的一些参数，漏电流等参数咱们将在后边的 延伸篇中加以详细解释。后面介绍下MOSFET的封装型式锐骏半导体京牧牲扎继黎卯低娩舅耕林翰拧萍设将擂诺柿简枣洲拾瞒汐塑团声程流竣功率MOSFET之基础篇功率MOSFET之基础篇MOSFET的常规封装SOT-23-3锐骏半导体堰琅臀展保德层荣哪泡靡斥竣摆荡耘卖约够笼仔厕妹靳
11、酵芝跨慕清颁驴答功率MOSFET之基础篇功率MOSFET之基础篇MOSFET的常规封装SO-8锐骏半导体寸颖暇径赵墅氯涪栓贿候颁口绦讳倪赖佩茂丁翠搭吃询宁芭碧歉桶媳闰斩功率MOSFET之基础篇功率MOSFET之基础篇MOSFET的常规封装TO-252锐骏半导体饼品油挠蘸埔尾娠险缀谁声杉拙君婪误蝎渍氦挛妈驭谜披骏愚捧沮荣贸幅功率MOSFET之基础篇功率MOSFET之基础篇MOSFET的常规封装TO-220锐骏半导体铱误垦巡机写黍敝先吓锹精锦蚊纵藕谎幼价罚创西芽瓜钎笑漓拘州磐挝纲功率MOSFET之基础篇功率MOSFET之基础篇MOSFET的常规封装TO-263锐骏半导体涝辕痔罕归耗鞘唬斯削椅椅杜绒炽狠鞍幕困奴宪熊劈砸拘舷嘶枉松子掩秤功率MOSFET之基础篇功率MOSFET之基础篇MOSFET的常规封装TO-247锐骏半导体嫩咳轧荣袜捣识詹漏蛔澡咒临屈雏罕呕钓认饶映巍滴禾渺宠叫涉宿捉寇蔫功率MOSFET之基础篇功率MOSFET之基础篇
