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技术参数详解,MOS管知识全录!

发布时间:2022/8/14 6:59:00

来源:http://www.szinter.com.cn/news852986.html

MOS管道,即金属材料(Metal)—金属氧化物(Oxide)—半导体材料(Semiconductor)场效晶体管是利用场效基本原理运行的半导体元件;与一般三极晶体三极管相比,MOS管道具有输入电阻高、噪音低、动态范围大、功能损耗小、集成方便等优点,在开关电源电路、电子镇流器、中频感应加热、高频率逆变焊机、通信电源等高压电源行业获得了更加广泛的运用。

MOS管道的类型和结构

MOS管是FET一个(另一个)JFET关键有两种结构形式:N沟型和P沟型;根据场效基本原理的不同,分为消耗光型(当网压为零时,泄漏电极电流相对较大)和增强型(当网压为零时,泄漏电极电流也为零,必须增加一定的网压才能有泄漏电流)。因而,MOS管道可制成P沟增强型,P沟通耗光,N沟通增强,N四种商品用于沟通消耗。

数据图表1 MOS管的4种种类

每一个MOS管道有三个电级:Gate栅极(表示G”)、Source源极S”)、Drain漏极(表示为D)。接线时,N通道的开关电源键入为D,导出为S;P通道开关电源的键入为S,导出为D;而且增强型、耗光型的接线方法基本相同。

数据图表2 MOS管内框架图

可以从框架图中找到,N通道场效管的源极和泄漏极连接到N型半导体,而P通道场效管的源极和泄漏极连接到P型半导体。场效管的输出电流由输入的工作电压(或现场工作电压)操作输入功率很小或没有电流输入,这促使该组件具有较高的输入电阻MOS管道被称为场效管的关键原因。

MOS管原理

1、N沟通增强型场效管基本原理

N沟道增强型MOSP型半导体将管道转化为一层SiO2塑料薄膜电缆护套,随后用光刻工艺蔓延2个高夹杂的N型区,从N型区引出来电级(漏极D、源极S);在源极和漏极之间SiO电缆护套上镀一层金属铝作为栅极G;P型半导体称为衬底,用标记B表示。因为栅极和其他电级之间有绝缘层,所以NMOS又称绝缘层格栅场效管。

在栅极G和源极S之间没有工作电压,即VGS=0时,因为漏极和源极有两个N P型衬底在型区中间隔,相当于两个背对背连接PN它们之间的电阻器达到1012Ω,即D、S中间没有导电沟,所以无论在泄漏和源极之间增加什么正负极工作电压,都不可能导致泄漏电流ID。

数据图表3 N沟道增强型MOS管结构示意图

当衬底B与源极S短路时,在栅极G和源极S之间加正工作电压VGS>0,如图3(a)由此可见,格栅极与衬底之间有一个从格栅极偏向衬底的静电场。在这种静电场的作用下,P如果衬底表面周围的空穴发生冲突,将向下运动。电子设备被静电场吸引到衬底表面进行健身运动,与衬底表面的电荷生耗尽层。

假如进一步提高VGS工作电压,使VGS达到工作电压VT时,P衬底表层中空穴所有被歧视和耗光,而自由电荷很多的被吸引住到表层,由量变到质变,使表层变成了自由电荷为多子的N型层,称之为“反型层”,如图形3(b)所显示。

反型层将漏极D和源极DS2个N 型区相连,形成泄漏和源极中间的N型导电沟。逐渐产生导电沟所需的VGS该值称为阈值电压或打开工作电压VGS(th)显而易见,只有VGS>VGS(th)而且VGS通道越大,通道越厚,通道关闭电阻越小,导电性越强;增强型一词也得到了。

数据图表4 由耗尽层和反形层引起的结构示意图

在VGS>VGS(th)如果在漏极D和源极S之间加上正工作电压,VDS,电流商品会流通导电沟。泄漏电极的电流从泄漏区域流入源区域。由于通道有一定的电阻,沿通道产生电流,从泄漏区域到源区域缓慢减少通道各点的电位差,靠近泄漏区域一端的工作电压VGD至少,它的值VGD=VGS-VDS,相应的沟超薄;靠近源区一端的工作电压较大,相当于VGS,对应的沟道较厚。

这促使沟道薄厚不再匀称,所有沟道都呈偏斜状。VDS随着,靠近漏区一端的沟越来越薄。

当VDS扩展到某个临界点,使其扩展到某个临界点VGD≤VGS(th)当漏端沟消退时,只剩下耗尽层,称之为沟预夹断,如数据图4(a)显示。再次扩大VDS[即VDS>VGS-VGS(th)],例如,数据图表4(b)所显示。

虽然夹断点在移动,但沟区(源极S到夹断点)的电流保持不变,仍相当于VGS-VGS(th)。因而,VDS不需要部分工作电压[VDS-(VGS-VGS(th))]所有降至夹断区,在夹断区产生强静电场。此时,电子设备从源极沿沟流入夹断区。当电子设备到达夹断区边缘时,夹断区强静电场的作用会迅速漂移到漏极。

数据图表5 预夹断和夹断区产生平面图

2、P沟通增强型场效管基本原理

P沟道增强型MOS管道以在N型衬底中转化为P型反型层而闻名,它以光刻和扩散的方式而闻名 或其他方法,在N型衬底(硅片)上制作两个混合P区,各自引出来电级(源极S和漏极)D),同时在漏极和源极之间SiO电缆护套上制作金属材料栅极G。其结构和原理与N沟通MOS管道相似;仅使用的栅-源和漏-源工作电压正负极与N沟MOS管反过来。

在常规业务中,P沟道增强型MOS管的衬底必须与源极相连,漏极对源极的工作电压VDS为了保证两个P区和衬底之间的负数PN同时,为了更好地在衬底顶表面周围产生导电通道,栅极对源极的工作电压也应为负。

数据图表6 P沟道增强型MOS管道结构示意图

当VDS=0点。由于电缆护套的存在,在栅源中间加载工作电压比,因此没有电流,但金属材料栅极被填充,聚集负电,N型半导体中的多子电子器件被负电阻挡到体内运动,表面留有正电荷的正离子,产生耗尽层。

伴随着G、S当间负工作电压升高时,耗尽层扩宽VDS当扩展到一定值时,衬底中的孔(少子)被栅极中的负电吸引到表面,并在耗尽层和电缆护套之间建立一个P层分析,称为反层,如数据图6(2)所示。

这种反型层在漏源中间形成导电沟,此时VGS称为打开工作电压VGS(th),做到VGS(th)然后升高,衬底表面磁感应的空穴越多,反形层越宽,耗尽层的总宽度不会改变,所以你可以使用它VGS导电沟的总宽度由尺寸控制。

数据图表7 P沟道增强型MOS管耗尽层和反型层产生平面图

当VDS≠0点。导电性沟产生后,D、S负向工作电压间加时,源极与漏极之间会有漏极电流ID商品流通,并且ID随VDS而增,ID沿沟造成的损失使沟上各点与栅极之间的工作电压不再相同。工作电压削弱了栅极中负电静电场的作用,如数据图7(1)所示,如数据图7(1)所示。

当VDS扩大到使VGD=VGS(即VDS=VGS-VGS(TH)),如数据图7(2)所示,在泄漏极周围发生预夹断。再再次扩大VDS,夹断区只有轻微延长,大部分通道电流在预夹断时保持标值,根本原因是预夹断发生时再次扩大VDS,VDS所有不必要的部分都添加极周围的夹紧区域,因此泄漏极的电流ID类似与VDS不相干。

数据图表8 P沟道增强型MOS管预夹断和夹断区产生平面图

3、N沟通耗光型场效管基本原理

N沟道耗光型MOS管道的结构特征和增强型MOS管道结构相似,只有一点不同,那就是N沟耗光型MOS管道在栅极工作电压VGS=0时,沟道已经存在。这是因为N沟在生产过程中提前选择了离子注入法D、S中间衬底的表,栅极下方SiO大量金属材料共价键混合在电缆护套中,也称为原始通道。

当VGS=0时,这个共价键已经磁感应了反型层,产生了沟,所以如果有漏源工作电压,就会有漏极电流;当VGS>0时,将使ID进一步提升;VGS伴随0时VGS减少,直到漏极电流缓慢减少,ID=0。相匹配ID=0的VGS标记工作电压或阈值电压VGS(off)或Up表明。

因为耗光型MOSFET在VGS=0时,漏源中间的沟已经存在,所以只需添加VDS,就会有ID商品流通。如果提升正方向栅压力VGS,栅极与衬底中间的静电场将使沟道中磁感应大量的电子器件,沟道增厚,沟道的氧化还原电位扩大。

假如在栅极加载工作电压(即VGS80),会在相对应的衬底表面磁感应正电,与N通道中的电子设备相抵,然后在衬底表面造成耗尽层,减少通道,减少通道氧化还原电位。当负栅压扩大到工作电压时VGS(off)当消耗区域扩展到所有通道时,通道完全被切断(消耗)VDS它仍然存在,不会引起漏极电流,即ID=0。

数据图表9 N沟道耗光型MOS管结构(左)及迁移特征(右)平面图

4、P沟通耗光型场效管基本原理

P沟道耗光型MOS管道原理和N沟消耗光型MOS管道完全一致,但导电性自由电子不同,配电工作电压正负极不同。

5、耗光型与增强型MOS管的差别

耗光型和增强型的关键区别取决于耗光型MOS管在G端(Gate)导电有工作电压时,工作电压时,而增强型MOS管道只有打开后才会发生导电沟;两者的调节方法不同,耗光型MOS管的VGS(栅极工作电压)可用正、零、负工作电压操作关闭,而增强型MOS管务必促使VGS>VGS(th)(栅极阈值电压)。

因为耗光N沟MOS管在SiO2电缆护套中掺入了大量的电缆护套Na 或K 共价键(生产制造P沟耗光型MOS当管道与空气负离子混合时,当VGS=0时,这个共价键引起的电场可以在P型衬底中磁感应足够的电子设备,产生N型导电通道;当VGS>0点,会造成很大的影响ID(漏极电流)VGS<0,它会削弱共价键建立的静电场,使N通道变小,然后使ID减少。

这一特点促进了耗光型MOS当机械设备启动时,管道可能会误开MOS管道,整体无效;不易控制,很少使用。

因此,每个人每天都能看到NMOS、PMOS多见增强型MOS管;在其中,PMOS作为高端推广可以很方便。但是PMOS由于断电阻大、价格贵、更换类型少等问题,在高端推广中通常或应用NMOS这也是目前市场上的增强型,无论是应用还是产品品种NMOS管道更常见的关键原因,特别是在使用开关电源电路和电机驱动器时,通常使用NMOS管。

MOS管关键特点

1、关断特点

关闭的实际意义是作为电源开关,相当于关闭电源开关。NMOS的特点,VGS如果超过一定值,将关闭适用于源极接地装置(中低端驱动)的情况。只需将栅极极工作电压V或10V就可以了。PMOS的特征是,VGS如果低于一定值,将关闭适用源的极端VCC时间条件(高动)。

2、损害特点

无论是NMOS或是PMOS,关断后都是有关断电阻器存有,电流量便会被电阻器耗费动能,这一部分耗费的动能称为关断耗损。小输出功率MOS管导通电阻器一般在几毫欧到几十毫欧之间,选择关闭小电阻器MOS管道可减少关闭损耗。

MOS当管道进行导通和截止时,两侧的工作电压有一个着陆全过程,通过的电流有一个升高的全过程,在此期间,MOS管道损坏是工作电压和电流的乘以,称为电源开关损坏。通常,电源开关的损坏远大于导通损坏,电源开关工作频率越快,损坏越大。

工作电压和电流的相乘性越大,损坏就越大。减少定时开关可以减少每次关闭时的损坏;减少电源开关的工作频率和单位时间内的电源开关频率。这两种方法可以减少电源开关的损坏。

3.分布电容的特点

与双正负极晶体三极管相比,MOS管必须GS只有当工作电压高于一定值时,才能关闭,并规定快速关闭率。MOS可以看到管道的结构,在GS、GD中间有分布式电容器,中间有分布式电容器MOS理论上,管道的推动是给电容器的电池充电。

电容器的电池充电必须有电流,因为电容器可以作为短路故障充电,所以电流会非常大。选择/设计方案MOS推管时首先要注意的是能带来瞬间短路容量的尺寸;二是广泛应用于高档推广NMOS,必须超过源极工作电压。

而高档推动的MOS管导通时源极工作电压和漏极工作电压(VCC)同样,此时栅极关闭工作电压比VCC高4V或10V,工作电压越高,关闭速率越快,关断电阻器也越小。

数据图表10 4种MOS管特点较为平面图

4、生存二极管

漏极和源极中间有一个生存二极管,即“体二极管”,在推动交流电流(如电机、汽车继电器)运用中,适用于维护控制回路。但是体二极管只在单独一个MOS管内存有,在集成电路芯片內部通常是沒有的。

数据图表11 生存二极管部位平面图

5、不一样抗压MOS管特性

不一样抗压的MOS管,其关断电阻器中各一部分电阻器占比遍布不一样。如抗压30V的MOS管,其外延性层电阻器仅为总导通电阻器的29%,抗压600V的MOS管的外延性层电阻器则是总导通电阻器的96.5%。

不一样抗压MOS管的差异关键取决于,耐髙压的MOS管其反应速率比耐低电压的MOS管要慢,因而,他们的特征在具体运用中也主要表现出了不一样之处,如耐中低电压MOS管只必须非常低的栅极正电荷就可以达到强劲电流量和功率大的解决工作能力,除电源开关速度更快以外,还具备开关损耗低的特性,尤其融入PWM输出模式应用;而耐高压MOS管具有输入阻抗高的特性,在电子镇流器、电子变压器、开关电源方面应用较多。

图表12 不同耐压MOS管特点一览表

MOS管与三极管、IBGT的差别

1、MOS管与三极管的差别

三极管全称为半导体三极管,它的主要作用就是将微小的信号中止放大。MOS管与三极管有着许多相近的地方,也有许多不同之处。

首先是开关速度的不同。三极管工作时,两个PN结都会感应出电荷,当开关管处于导通状态时,三极管处于饱和状态,假设这时三极管截至,PN结感应的电荷要恢复到平衡状态,这个过程需求时间。而MOS由于工作方式不同,不需要恢复时间,因此可以用作高速开关管。

其次是控制方式不同。MOS管是电压控制元件,而三级管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用MOS管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用三极管。

接着是载流子种类数量不同。电力电子技术中提及的单极器件是指只靠一种载流子导电的器件,双极器件是指靠两种载流子导电的器件。MOS管只应用了一种多数载流子导电,所以也称为单极型器件;而三极管是既有多数载流子,也应用少数载流子导电;是为双极型器件。

第三是灵活性不同。有些MOS管的源极和漏极可以互换运用,栅压也可正可负,灵活性比三极管好。

第四是集成能力不同。MOS管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多MOS管集成在一块硅片上,因此MOS管在大范围集成电路中得到了普遍的应用。

第五是输入阻抗和噪声能力不同。MOS管具有较高输入阻抗和低噪声等优点,被普遍应用于各种电子设备中,特别用MOS管做整个电子设备的输入级,可以获得普通三极管很难达到的性能。

最后是功耗损耗不同。同等情况下,采用MOS管时,功耗损耗低;而选用三极管时,功耗损耗要高出许多。

当然,在使用成本上,MOS管要高于三极管,因此根据两种元件的特性,MOS管常用于高频高速电路、大电流场所,以及对基极或漏极控制电流比较敏感的中央区域;而三极管则用于低成本场所,达不到效果时才会考虑替换选用MOS管。

表13 MOS管与三极管主要差异比较一览

2、MOS管与IBGT的差别

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由 ** T(双极型三极管)和MOS绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和功率晶体管(GTR)的低导通压降两方面的优点。

GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。常见的IGBT又分为单管和模块两种,单管的外观和MOS管有点相像,常见生产厂家有富士电机、仙童半导体等,模块产品一般为内部封装了数个单个IGBT,由内部联接成适合的电路。

由于IGBT原理为先开通MOS管,再驱动三极管开通,该原理决定了IGBT的开关速度比MOS管慢,但比三极管快。

制造成本上,IGBT要比MOS管高很多,这是因为IGBT的制作多了薄片背面离子注入、薄片低温退火(如激光退火)工序,而这两个工序都需要专门针对薄片工艺的昂贵机台。

在低压下,低压MOS管的导通压降通常都控制在0.5V以下(基本不会超过1V的),比如IR4110低压MOS管,其内阻为4mΩ,给它100A的导通电流,导通压降是0.4V左右。电流导通压降低,意味着导通损耗小,同时兼具开关损耗小的特性,因此,IGBT相对MOS管在电性能没有优势,加上在性价比上MOS管更具优势,所以基本上看不到低压IGBT。

MOS管的最大劣势是随着耐压升高,内阻迅速增大,所以高压下内阻很大,致使MOS管不能做大功率应用。

在高压领域,MOS管的开关速度仍是最快的,但高压下MOS管的导通压降很大(内阻随耐压升高而迅速升高),即便是耐压600V的COOLMOS管,导通电阻可高达几欧姆,致使耐流很小。

而IGBT在高耐压下,导通压降几乎没明显增大(IGBT的导通电流通过三极管处理),所以高压下IGBT优势明显,既有高开关速度,又有三极管的大电流特性;另外,在新一代IGBT产品中,开关速度高(纳秒级),导通压降、开关损耗等也有了长足进步,使得IGBT耐脉冲电流冲击力更强,且耐压高、驱动功率小等优点更加突出。

在需要耐压超过150V的使用条件下,MOS管已经基本没有优势。以典型的IRFS4115与第四代IGBT型SKW30N60对比中,在150V、20A连续工况下运行,前者开关损耗为6mJ/pulse,而后者只有1.15mJ/pulse,不足前者的1/5;若用极限工作条件,二者功率负荷相差将更悬殊!

目前,诸如冶金、钢铁、高速铁路、船舶等有大功率需求的领域已较少见到MOS管,而是广泛应用IGBT元器件。

总的来说,IGBT更适用于高压、大电流、低频率(20KHZ左右)场所,电压越高,IGBT越有优势,在600v以上,IGBT的优势非常明显;而MOSFET更适用于低电压、小电流、低频率(几十KHz~几MHz)领域,电压越低,MOS管越有优势。

MOS管主要参数

场效应管的参数很多,包括极限参数、动态电特性参数和静态电特性参数,其中重要的参数有:饱和漏源电流IDSS、夹断电压Up、开启电压VT(加强型绝缘栅管)、跨导gM、漏源击穿电压BVDS、最大耗散功率PD ** 和最大漏源电流ID ** 等。

1、最大额定参数

最大额定参数,要求所有数值取得条件为Ta=25℃。

图表14 MOS管的绝对最大额定值示例

VDS/VDSS 最大漏源电压

在栅源短接,漏源额定电压VDSS[或写作V(BR)DSS]是指漏-源未发生雪崩击穿前所能施加的最大电压。根据温度的不同,实际雪崩击穿电压可能低于额定VDSS。

VGS/ VGSS 最大栅源电压

VGS[或写作V(BR)GSS]额定电压是栅源两极间可以施加的最大电压。设定该额定电压的主要目的是防止电压过高导致的栅氧化层损伤。实际栅氧化层可承受的电压远高于额定电压,但是会随制造工艺的不同而改变,因此保持VGS在额定电压以内可以保证应用的可靠性。

ID 连续漏电流

ID定义为芯片在最大额定结温TJ( ** x)下,管表面温度在25℃或者更高温度下,可允许的最大连续直流电流。该参数为结与管壳之间额定热阻RθJC和管壳温度的函数:

ID中并不包含开关损耗,并且实际使用时保持管表面温度在25℃(Tcase)也很难。因此,硬开关应用中实际开关电流通常小于ID 额定值@ TC=25℃的一半,通常在1/3~1/4。

注:采用热阻JA可以估算出特定温度下的ID,这个值更有现实意义。

IDM/ID ** 脉冲漏极电流/最大漏源电流

该参数反映了器件可以处理的脉冲电流的高低,脉冲电流要远高于连续的直流电流。定义IDM的目的在于:线的欧姆区。对于一定的栅-源电压,MOSFET导通后,存在最大的漏极电流,如图表15所示,对于给定的一个栅-源电压,如果工作点位于线性区域内,漏极电流的增大会提高漏-源电压,由此增大导通损耗。长时间工作在大功率之下,将导致器件失效。因此,在典型栅极驱动电压下,需要将额定IDM设定在区域之下,区域的分界点在VGS和曲线相交点。

图表15 MOSFET导通后,存在最大的漏极电流

因此需要设定电流密度上限,防止芯片温度过高而烧毁。这本质上是为了防止过高电流流经封装引线,因为在某些情况下,整个芯片上最“薄弱的连接”不是芯片,而是封装引线。

考虑到热效应对于IDM的限制,温度的升高依赖于脉冲宽度,脉冲间的时间间隔,散热状况,RDS(on)以及脉冲电流的波形和幅度。单纯满足脉冲电流不超出IDM上限并不能保证结温不超过最大允许值。可以参考热性能与机械性能中关于瞬时热阻的讨论,来估计脉冲电流下结温的情况。

PD ** 最大耗散功率

亦即容许沟道总功耗,标定了器件可以消散的最大功耗,可以表示为最大结温和管壳温度为25℃时热阻的函数。

TJ、TSTG 工作温度和存储环境温度的范围

这两个参数标定了器件工作和存储环境所允许的结温区间。设定这样的温度范围是为了满足器件最短工作寿命的要求。如果确保器件工作在这个温度区间内,将极大地延长其工作寿命。

EAS 单脉冲雪崩击穿能量

如果电压过冲值(通常由于漏电流和杂散电感造成)未超过击穿电压,则器件不会发生雪崩击穿,因此也就不需要消散雪崩击穿的能力。雪崩击穿能量标定了器件可以容忍的瞬时过冲电压的安全值,其依赖于雪崩击穿需要消散的能量。

定义额定雪崩击穿能量的器件通常也会定义额定EAS。额定雪崩击穿能量与额定UIS具有相似的意义。EAS标定了器件可以安全吸收反向雪崩击穿能量的高低。

L是电感值,ID为电感上流过的电流峰值,其会突然转换为测量器件的漏极电流。电感上产生的电压超过MOSFET击穿电压后,将导致雪崩击穿。雪崩击穿发生时,即使MOSFET处于关断状态,电感上的电流同样会流过MOSFET器件。电感上所储存的能量与杂散电感上存储,由MOSFET消散的能量类似。

MOSFET并联后,不同器件之间的击穿电压很难完全相同。通常情况是:某个器件率先发生雪崩击穿,随后所有的雪崩击穿电流(能量)都从该器件流过。

EAR 重复雪崩能量

重复雪崩能量已经成为“工业标准”,但是在没有设定频率、其它损耗以及冷却量的情况下,该参数没有任何意义。散热(冷却)状况经常制约着重复雪崩能量。对于雪崩击穿所产生的能量高低也很难预测。

额定EAR的真实意义在于标定了器件所能承受的反复雪崩击穿能量。该定义的前提条件是:不对频率做任何限制,从而器件不会过热,这对于任何可能发生雪崩击穿的器件都是现实的。在验证器件设计的过程中,最好可以测量处于工作状态的器件或者热沉的温度,来观察MOSFET器件是否存在过热情况,特别是对于可能发生雪崩击穿的器件。

IAR 雪崩击穿电流

对于某些器件,雪崩击穿过程中芯片上电流集边的倾向要求对雪崩电流IAR进行限制。这样,雪崩电流变成雪崩击穿能量规格的“精细阐述”;其揭示了器件真正的能力。

图表16 雪崩破坏耐量测定电路和波形

SOA 安全工作区

每种MOS管都会给出其安全工作区域,功率MOS管不会表现出二次击穿,因此安全运行区域只简单从导致结温达到最大允许值时的耗散功率定义。

2、静态电特性

图表17 静态电特性及参数一览表

V(BR)DSS/VBDSS 漏源击穿电压(破坏电压)

或叫BVDS,是指在特定的温度和栅源短接情况下,流过漏极电流达到一个特定值时的漏源电压。这种情况下的漏源电压为雪崩击穿电压。

V(BR)DSS是正温度系数,其漏源电压的最大额定值随着温度的下降而降低,在-50℃时,V(BR)DSS大约是25℃时最大漏源额定电压的90%。

BVGS 栅源击穿电压

在增加栅源电压过程中,使栅极电流IG由零开端剧增时的VGS。

VGS(th)阈值电压

也用VT表示,是指加的栅源电压能使漏极开始有电流,或关断MOSFET时电流消失时的电压,测试的条件(漏极电流、漏源电压、结温)也是有规格的。正常情况下,所有的MOS栅极器件的阈值电压都会有所不同。因此,VGS(th)的变化范围是规定好的。VGS(th)是负温度系数,当温度上升时,MOSFET将会在比较低的栅源电压下开启。

VGS(off) 夹断电压

也用Up表示,是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,使漏源间刚截止时的栅极电压。

RDS(on) 导通电阻

是指在特定的漏电流(通常为ID电流的一半)、栅源电压和25℃的情况下测得的漏-源电阻。

RGS 栅源电阻

即在栅、源极之间加的电压与栅极电流之比,这一特性有时以流过栅极的栅流表示MOS管的RGS能够很容易地超越1010Ω。

IDSS 零栅压漏极电流

也称为饱和漏源电流,是指在当栅源电压VGS=0时,在特定的漏源电压下的漏源之间泄漏电流。既然泄漏电流随着温度的增加而增大,IDSS在室温和高温下都有规定。漏电流造成的功耗可以用IDSS乘以漏源之间的电压计算,通常这部分功耗可以忽略不计。

IGSS 栅源漏电流

是指在特定的栅源电压情况下流过栅极的漏电流。

3、动态电特性

图表18 动态电特性及参数一览表

Ciss 输入电容

将漏源短接,用交流信号测得的栅极和源极之间的电容就是输入电容。Ciss是由栅漏电容Cgd和栅源电容Cgs并联而成,或者Ciss=Cgs+Cgd。当输入电容充电致阈值电压时器件才能开启,放电致一定值时器件才可以关断。因此驱动电路和Ciss对器件的开启和关断延时有着直接的影响。

Coss 输出电容

将栅源短接,用交流信号测得的漏极和源极之间的电容就是输出电容。Coss是由漏源电容Cds和栅漏电容Cgd并联而成,或者Coss=Cds+Cgd,对于软开关的应用,Coss非常重要,因为它可能引起电路的谐振

Crss 反向传输电容

在源极接地的情况下,测得的漏极和栅极之间的电容为反向传输电容。反向传输电容等同于栅漏电容。Cres=Cgd,反向传输电容也常叫做米勒电容,对于开关的上升和下降时间来说是其中一个重要的参数,他还影响这关断延时时间。电容随着漏源电压的增加而减小,尤其是输出电容和反向传输电容。

Eoss 输出电容存储能量

表示输出电容Coss在MOS管存储的能量大小。由于MOS管的输出电容Coss有非常明显的非线性特性,随VDS电压的变化而变化。所以如果Datasheet提供了这个参数,对于评估MOS管的开关损耗很有帮助。并非所有的MOS管手册中都会提供这个参数,事实上大部分Datasheet并不提供。

di/dt 电流上升率

该参数反应了MOSFET体二极管的反向恢复特性。因为二极管是双极型器件,受到电荷存储的影响,当二极管反向偏置时,PN结储存的电荷必须清除,上述参数正反映了这一特性。

图表19 寄生电容结构和电路示意图

Qgs、Qgd和Qg(栅极电荷值)

Qg栅极电荷值,也叫栅极总充电电量,反应存储在端子间电容上的电荷,既然开关的瞬间,电容上的电荷随电压的变化而变化,所以设计栅驱动电路时经常要考虑栅电荷的影响。

Qgs为从0电荷开始到第一个拐点处,Qgd是从第一个拐点到第二个拐点之间部分(也叫做“米勒”电荷),Qg是从0点到VGS等于一个特定的驱动电压的部分。

图表20 Qgs、Qgd和Qg参数含义示意图

漏电流和漏源电压的变化对栅电荷值影响比较小,而且栅电荷不随温度的变化。测试条件是规定好的。栅电荷的曲线图体现在数据表中,包括固定漏电流和变化漏源电压情况下所对应的栅电荷变化曲线。在上图中,平台电压VGS(pl)随着电流的增大增加的比较小(随着电流的降低也会降低)。平台电压也正比于阈值电压,所以不同的阈值电压将会产生不同的平台电压。详解见下图:

图表21 Qgs、Qgd和Qg参数含义分解

td(on) 导通延时时间

是从当栅源电压上升到10%栅驱动电压时到漏电流升到规定电流的90%时所经历的时间。

td(off) 关断延时时间

是从当栅源电压下降到90%栅驱动电压时到漏电流降至规定电流的10%时所经历的时间。这显示电流传输到负载之前所经历的延迟。

Tr 上升时间

上升时间是漏极电流从10%上升到90%所经历的时间。

Tf 下降时间

下降时间是漏极电流从90%下降到10%所经历的时间。

NF 低频噪声系数

单位为分贝(dB),噪声是由管子内部载流子运动的不规则性所引起的,由于它的存在,可使放大器即便在没有信号输人时,输出端也会出现不规则的电压或电流变化。噪声系数NF数值越小,代表管子所产生的噪声越小,场效应管的噪声系数约为几个分贝,比双极性三极管的要小。

gM 跨导

是表示栅源电压VGS对漏极电流ID的控制能力,即漏极电流ID变化量与栅源电压VGS变化量的比值,是权衡场效应管放大才能的重要参数。

4、其他重要参数

除以上介绍的参数之外,MOS管还有很多重要的参数,明细如下。

表22 MOS管其他重要参数列表

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