明明电流不大啊！为什么我的MOS管还会发热？

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经常听到有伙伴说：

“为什么我的MOS管会发热，明明我的电流并不大啊？”

MOS管发热问题是MOS管应用时常见的问题，那么今天就来简单的带大家了解MOS管发热问题以及如何应对这样的情况

我们先来了解MOS工作发热的基本情况。

MOSFET工作原理
什么是MOSFET？MOSFET是全称为Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，即金属氧化物半导体场效应晶体管的半导体。

它可分为NPN型和PNP型。NPN型通常称为N沟道型，PNP型通常称P沟道型。如图1所示，对于N沟道型的场效应管其源极和漏极接在N型半导体上，同样对于P沟道的场效应管，如图2所示，其源极和漏极则接在P型半导体上。无论N型或者P型MOS管，其工作原理是一样的，都是由加在输入端栅极的电压来控制输出端漏极的电流 (或称输入回路的电场效应)，故可以认为输入电流极小或没有输入电流，这使得该器件有很高的输入阻抗，同时这也是我们称之为场效应管的原因。

当MOSFET处于工作状态时，MOSFET截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。P基区与N漂移区之间形成的PN结J1反偏，漏源极之间无电流流过。导电：在栅源极间加正电压UGS，栅极是绝缘的，所以不会有栅极电流流过。

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图1 N沟道型MOSFET

图2 P沟道型MOSFET

在MOS管中有几个重要的参数：导通阻抗RDS （ON ），栅极/驱动电压VGS以及流经开关的电流漏源极电流ID.

其中。导通阻抗RDS （ON ）

与栅极（或驱动） 电压VGS以及流经开关的电流有关

在充分的栅极驱动的情况下， RDS （ON ）是一个相对静态参数。MOS管在持续的导通情况下容易产生热量，导致发热，由此慢慢升高的结温使RDS （ON ）也逐渐增加，此时功率管的损耗也跟着增加，导致MOS管的发热发烫。

总结下来， MOS管发热大致可以分为以下几个因素：

1. 电路设计问题

MOS管工作主要在于线性的工作状态，而不是在开关状态，MOS管导通过程时间过长会导致发热

2.MOS管驱动频率太高，频率与导通损耗就会成正比。因此在发热时，可以看看频率选择的是否过高。此外，过分追求体积，也会导致频率提高，MOS管上的损耗增大。

3.如果没有做足够好的散热设计，通过漏极和源极的导通电流ID就会过大，不过，ID小于最大电流，也可能发热严重，因此需要足够的辅助散热片来帮助MOS管很好的散热。

4.MOS管的选型时关键，我们在前面提到了RDS （ON ）这个关键参数，它的变化是导致发热的主要原因。因此选择低导通电阻的MOS管是至关重要的，不过这里需要注意的是，内阻越小，cgs和cgd电容越大，具体应用时要选择内阻合适的MOS管。

发热炸管子？！MOS管发热到底要怎么解决？

一个MOS管最大电流是100a ，电池电压96V ，开通后刚进入米勒平台时，MOS管发热功率是P=V*I ，由于电流达到最大，所有功率都在MOS管上：P=96*100 =9600w 。

此时它的发热功率最大，随后迅速降低直到完全导通，功率变成了100*100*0.003=30w ，假设这个MOS管的内阻是3毫欧姆，那这个开关过程的发热功率是十分惊人的。

以上是在网上看到的示例。

我们知道，实际操作中过慢的充电是可以减小振荡，但会延长开关。

如果开通时间慢，意味着从9600W到30W的发热过渡会很慢，这会导致MOS管的结温严重升高，烧毁MOS管。上升时间过长会导致MOS管工作为线性状态，非开关状态。

我们可以选择降低MOS限流，例如限制50a ，或者降低电池电压到48V ，这样损耗会降低一半，避免管子烧毁。

这也是高压控管子烧毁的原因，但是低压控的开关损耗不一样，它的导通损耗主要是MOS管的内阻决定的。

这个内阻也会随着Vgs电压的升高而减小，所以不要认为只要超过了Vgs的阈值电压就可以顺利导通MOS管，特别是在大功率的应用场景，高Vgs是非常有必要的，因此MOS管的散热非常重要。

那么，充电时间越快越好吗？

当然不是，过快的充电会导致激烈的米勒振荡。

此外，管子小电流发热，主要由以下造成：频率太高、散热设计、选型、电路设计。

频率太高：过份追求体积，导致频率提高， MOS管损耗增加，加大了发热。

散热设计：电流太高，没有做好散热设计，当ID小于最大电流时，发热可能会严重

选型有差：功率判断不一，没有充分考虑MOS管的内阻，开关阻抗增大。

电路设计：让MOS管工作线上性的工作状态，并非开关状态。

NMOS和PMOS在这里还有作区别。

当NMOS做开关，G极的电压需要比电源高几V才能完全导通，但PMOS则相反。

因为没有完全打开而压降过大，造成了功率消耗，等效直流阻抗比较大，压降增大，所以U*I也增大，损耗意味着发热。

MOS管的导通过程

一般解决方法：

1.MOS管选型：选择适当的内阻，并非内阻越小越好，cgs和cgd电容越大；

2.良好的散热设计，添加足够的辅助散热片；

这里还有一个问题（网上看到的）， MOS管一般会有两个电流连续漏级电流和脉冲电流，但是实际应用中，是不是电流的峰值不能超过连续电流?

其实MOS管的脉冲电流，是瞬间而不能持续的电流，例如开关瞬间的冲击电流，一般MOS管的脉冲均匀会非常大，如果是持续输出，且输出的时间比较长，关注散热也是有必要的。

这里注意下，如果无法使用外置散热器，可以尽量使用大封装，其散热性能会更好。