文章主要介绍 mosfet 的主要参数，通过这些参数来理解设计时候的考量 一、场效应管的参数有很多，一般的MOS datasheet 都包含如下关键参数： 1 极限参数： I D ：最大漏源电流。是指场效应管正常工作时，漏源间所允许通过的连续电流。场效应管的工作电流不应超过 ID 。此电流参数会随结温度的上升而有所减小。 I DM ：最大脉冲漏源电流。此电流参数会随结温度的上升而有所减小。 P D ：最大耗散功率。是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率。使用时场效应管实际功耗应小于 PDSM 并留有一定余量。此参数会随结温度的上升而有所减小。该值越大越好，由于该值测试模似的是理想环境，所以测试出来跟实际应用值比较差异性特别大，此值参考意义有限。 V GS ：最大栅源电压范围，输入电压必须在规格电压范围内，MOS的栅极也是MOS管最薄弱地方。 Tj ：最大工作结温。通常为 150 ℃ 或 175 ℃ ，器件设计的工作条件下应必须避免超过这个温度，而且要留有一定裕量。 T STG ：存储温度范围。 2 静态参数 V (BR)DSS ：漏源击穿电压。是指栅源电压 V GS 为 0 时，场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压。这是一项极限参数，加在场效应管上的工作电压必须小于 V (BR)DSS 。 它具有正温度特性。因此此参数在低温条件下的值作为设计安全考虑。 △ V (BR)DSS/ △ Tj ：漏源击穿电压的温度系数，一般为 0.1V/ ℃。正温度系数，反应的是V (BR)DSS 温度稳定性，其值越小，反应温度稳定性越好。 R DS(on) ：特定的 V GS （一般为 10V ）、结温及漏极电流的条件下， MOSFET 导通时漏源间的最大阻抗。这个导通电阻是一个非常重要的参数，决定MOSFET 导通时的消耗功率。此参数一般会随结温度的上升而有所增大。 因此此参数在最高工作结温条件下的值作为损耗及压降计算。 VGS(th) ：开启电压（阀值电压）。当外加栅极控制电压 V GS 超过 V GS(th) 时，漏区和源区的表面反型层形成了连接的沟道。应用中，常将漏极短接条件下 I D 等于 1 毫安时的栅极电压称为开启电压。此参数一般会随结温度的上升而有所降低。VGS(th) 越高，MOS管的米勒平台就越高，开启越慢，开关损耗越小，进而产生的温升越小，MOS实际工作电压值必须大于平台电压值，如果驱动电压值长期工作在平台电压值附件，会导致器件不能完全打开，会内阻急剧上升，从面器件会产生相应的热失效现象。 I DSS ：饱和漏源电流，栅极电压 V GS =0 、 V DS 为一定值时的漏源电流。电流一般在微安级。该参数正温度系数，I DSS值越大，MOS管关断时损耗越大，会导致相应温升效应。 I GSS ：栅源驱动电流或反向电流。由于 MOSFET 输入阻抗很大， 电流一般在纳安级。 3 动态参数 g fs ：跨导，是指漏极输出电流的变化量与栅源电压变化量之比，是栅源电压对漏极电流控制能力大小的量度。 g fs 与 V GS 的转移关系图如图 1 所示。g fs过小，会导致MOST关断速度降低，关断能力减弱。g fs过大，关断能力过快，EMI特性更差，同时关断时会在漏源产生更大的关断尖峰电压。 Q g ：栅极总充电电量， MOSFET 是电压型驱动器件，驱动的过程就是栅极电压的建立过程，这是通过对栅源及栅漏之间的电容充电来实现的，下面将有此方面的说明。 Q gs ：栅源充电电量。 Q gd ：栅漏充电（考虑到 Miller 效应）电量。 T d(on) ：导通延迟时间。从有输入电压上升到 10% 开始到 V DS 下降到其幅值 90% 的时间 ( 参考图 4) 。 Tr ：上升时间。输出电压 V DS 从 90% 下降到其幅值 10% 的时间。 T d(off) ：关断延迟时间。输入电压下降到 90% 开始到 V DS 上升到其关断电压时 10%的时间。 T f ：下降时间。输出电压 V DS 从 10% 上升到其幅值 90% 的时间 ( 参考图 4) 。 上面这些动态参数是与时间相互关联的参数，开关速度越快对应的开关损耗越小，效率越高，温度越低。但对的缺点是EMI特性差，MOS管的关断电压尖峰电压越高 C iss ：输入电容， C iss = C GD + C GS （ C DS 短路）。该参数影响MOS管的开关时间，该值越大同样驱动能力下，开通时间及关断时间越慢，开关损耗也就越大，但较慢的开关速度对应会带来较好的EMI特性。 C oss ：输出电容。 C oss = C DS +C GD 。 C rss ：反向传输电容。 C rss = C GD 。 这两项参数对MOS管关断时间略有景响，其中Cgd会影响到漏极有异常高压时，传输到MOS管栅极电压能量大小，会对雷击测试项目有一定的影响。  图 1 MOSFET 的极间电容 MOSFET 之感生电容被大多数制造厂商分成输入电容，输出电容以及反馈电容。所引述的值是在漏源电压为某固定值的情况下。此些电容随漏源电压的变化而变化（见图 2的一典型关系曲线）。电容数值的作用是有限的。输入电容值只给出一个大概的驱动电路所需的充电说明。而栅极充电信息更为有用。它表明为达到一个特定的栅源电压栅极所必须充的电量。  图 2 结电容与漏源电压之关系曲线 4 雪崩击穿特性参数 这些参数是 MOSFET 在关断状态能承受过压能力的指标。如果电压超过漏源极限电压将导致器件处在雪崩状态。 E AS ：单次脉冲雪崩击穿能量。这是个极限参数，说明 MOSFET 所能承受的最大雪崩击穿能量。 I AR ：雪崩电流。 E AR ：重复雪崩击穿能量。 5 热阻 RθJC：结点到封装的热阻。该参数表明在发热相同条件下器件散热能力的强弱，热阻越小散热能力越快。 RθCS：外壳到散热器的热阻，意义同上。 RθJA：结点到周围环境的热阻，意义同上。 6 体内二极管参数 I S ：连续最大续流电流（从源极）。 I SM ：脉冲最大续流电流（从源极）。 V SD ：二极管源漏压降。该参数如果过大，在桥式或LLC系统会导致系统里损耗过大，MOS管的温度会过高。 Trr ：反向恢复时间。该参数如果过大，在在桥式或LLC系统会导致系统里损耗过大，温度越高，同时加重系统直参赛风险。 Qrr ：反向恢复充电电量。该参数与充电时间成正比，一般越小越好。 Ton ：正向导通时间。（基本可以忽略不计）。  图 3 gfs----VGS 曲线图  图 4 MOSFET 开通时间和关断时间定义 二 ，在应用过程中，以下几个特性是经常需要考虑： 1、 V （ BR ） DSS 的正温度系数特性。这一特性使得其在正常工作温度升高后变得更可靠。但也需要留意其在低温冷启机时的可靠性。 2、 V （ GS ） th 的负温度系数特性。栅极门槛电位随着结温的升高会有一定的减小。一些辐射也会使得此门槛电位减小，甚至可能低于 0 电位。这一特性需要工程师注意MOSFET 在此些情况下的干扰误触发，尤其是低门槛电位的 MOSFET 应用。因这一特性，有时需要将栅极驱动的关闭电位设计成负值（指 N 型， P 型类推）以避免干扰误触发。 3、 V DSon /R DSon 的正温度系数特性。 V DSon /R DSon 随着结温的升高而略有增大的特性使得 MOSFET 的直接并联使用变得可能。双极型器件在此方面恰好相反，故其并联使用变得相当复杂化。 R DSon 也会随着 I D 的增大而略有增大，这一特性以及结和面 R DSon 正温度特性使MOSFET 避免了象双极型器件那样的二次击穿。但要注意此特性效果相当有限，在并联使用、推挽使用或其它应用时不可完全依赖此特性的自我调节，仍需要一些根本措施。这一特性也说明了导通损耗会在高温时变得更大。故在损耗计算时应特别留意参数的选择。 4、 I D 的负温度系数特性。 |
