MOS管的工作原理及电气特性(二)

MOS管的工作原理及电气特性(二)使用MOSFET有没有特殊注意事项?对于MOSFET,最大允许电流、电压、功耗和其它特性都有规定的最大额定值。最大额定值为绝对最大值,在任何情况

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使用MOSFET有没有特殊注意事项?

对于MOSFET,最大允许电流、电压、功耗和其它特性都有规定的最大额定值。最大额定值为绝对最大值,在任何情况下都不得有瞬间超过最大额定值。器件可能无法从超过规定的最大额定值的应力中恢复。不得超出任何绝对最大额定值。因此,应注意供电电压的反弹、电子元件特性的变化、电路调整期间可能承受的高于最大额定值的应力、环境温度变化、输入信号波动以及其它此类因素。请根据应用选择合适的器件。

在印刷电路板(PCB)上安装MOSFET时,请注意以下几点。

【贴片式器件】

  1. 即使对于相同的封装类型,安装方法也会因芯片尺寸和框架设计等因素而有所不同。
  2. 清洁电路板以清除助焊剂时,务必确保未残留钠或氯等任何反应离子。如果不清洁此类器件,则助焊剂可能会导致引线之间的微小泄漏或迁移,具体取决于助焊剂的等级。
  3. 在板上涂覆防潮涂层时,请选择对器件产生的应力最小的涂膜树脂。

【引线插入器件】

  1. 用螺丝将产品固定到散热片上时,请在规定的扭矩值范围内拧紧螺丝。
  2. 安装产品的散热片表面应平整、无毛刺和凹凸不平。
  3. 当使用硅脂降低与散热片的接触热阻时,请使用非挥发性硅脂。
  4. 根据硅脂类型,基础油可能会渗入产品中并显著缩短器件的使用寿命。

安全工作区内的虚线标注为“此区域受RDS(ON)限制。”这是什么意思?

MOS管的工作原理及电气特性(二)

该线表示区域受到MOSFET导通时发生的导通损耗的限制。由于其电气特性,MOSFET无法在高于RDS(ON)限制的线的区域内工作。

用图中②所示的直线表示。
用表达式ID=VDS/RDS(ON) 最大值计算该直线。

绝对最大额定值表中所列的“漏极电流(直流)(硅极限)”定义是什么?

这表示硅芯片的电流传导能力;可用作比较不同器件的参考指数。但是,额定最大漏极电流不允许流至芯片。
实际上,允许的漏极电流将受限于器件封装的电流能力、最大结温、安全工作区(SOA)和芯片的其它性能特性。

功耗的定义是什么?

功耗是指MOSFET在指定的热条件下可以连续耗散的最大功率。当安装无穷大散热片时,定义了通道(ch)与外壳(c)或通道(ch)与环境空气(a)之间的功耗。
当散热片链接到MOSFET时,根据以下各项的总和计算出功耗:1)通道与外壳之间的热阻(内部热阻);2)绝缘体的热阻;3)接触热阻;及4)散热片的热阻。对于封装在贴片式封装中的MOSFET,如果安装在板上,则有指定的功耗。关于板的尺寸,详见单独的技术数据表。

允许的功耗随使用MOSFET的条件(例如,环境温度和散热条件)相应变化。实际上,在最终应用环境中应根据通道至环境的热阻来计算功耗

什么是雪崩能力?

由于电路的杂散电感,MOSFET的浪涌电压会在关断时叠加在漏源电压上;如果漏源电压超过器件的最大额定值,则其可能会击穿。
然而,当能量和漏极电流在一定限值内且温度低于额定结温Tch时,即使电压超过VDSS(额定电压),MOSFET也不会击穿损坏。这称为雪崩能力。允许的能量称为雪崩能量(EAS),电流称为雪崩电流(IAR)。

作为绝对最大额定值的一部分规定的雪崩能力是什么?

绝对最大额定电压是指不得超过的电压,哪怕只是瞬时超过也不行。
但是,如今的应用通常会在上电时产生超过绝对最大额定电压的短暂尖锋电压。对于这些应用,雪崩电阻可以用作代替绝对最大额定电压的限制参数。
雪崩能力的适用条件是:1)仅当上电时超过绝对最大额定电压时(在稳态操作时不得超过),2)雪崩电流低于绝对最大额定电流时。雪崩能力因结温而下降。
雪崩能力的使用范围因不同器件而异。

能否在栅极与源极之间使用齐纳二极管吸收浪涌?

栅极与源极之间的齐纳二极管用于静电击穿保护。请确认是否在实际状态下对栅极施加了过电压。

为何不规定工作温度范围?

分立半导体器件对工作温度无任何限制。
这是因为,不同于IC的情况,元件中产生的热量会随着用户的使用条件而发生变化。根据施加在器件上的电压和电流等计算器件的结温。对于MOSFET的分立半导体器件,规定了该结温的最大值。
尽管可在最高结温Tch(最大值)或更低的温度下使用,但必须考虑性能下降和寿命等可靠性问题。性能下降等降级会随着结温的升高而加速。
为保持您的设备上的长期稳定性能,请在设计降额最大结温Tch(最大值)。

能否将漏极与源极之间的体二极管(寄生二极管)用于特定用途?

可以。实际上,这种二极管已普遍用于电机驱动电路、电源电路等。关于适合这些应用的MOSFET,体二极管的规格详见数据表。

(指定的特性因产品而异。Ta=25℃,除非另有规定。)

MOS管的工作原理及电气特性(二)

数据表说明

特性

符号

测试条件

最小值

典型值

最大值

单位

二极管正向电压

VDSF

IDR=30.8A,VGS=0V

-1.7

V

反向恢复时间

trr

IDR=15.4A,VGS=0V
-dIDR/dt=100A/μs

135

220

ns

二极管反向恢复电荷

Qrr

0.6

μC

二极管反向恢复峰值电流

Irr

10

A

二极管dv/dt能力

dv/dt

IDR=15.4A,VGS=0V,VDD=400V

50

V/ns

对于这种二极管的使用,最高结温(Tch (最大值))规格也适用。

MOSFET驱动电流是否有必要?

对于双极晶体管,需要较大的基极电流以维持低导通电压。然而,由于MOSFET为电压控制器件,因此其可用足以为栅极充电的小功率驱动。但由于功率MOSFET的输入电容(Ciss)对于高速开关而言相当大,因此必须使用低阻抗驱动电路对输入电容进行快速充电。

为指示充电所需的栅极电流,可以简单地通过使用数据表上规定的Qg特性来计算驱动电流。所需的开关时间为“ t(目标值)”(例如,ton或toff),其表达式如下。
Ig=Qg/t(目标值)

MOSFET的导通电阻是否取决于温度?

MOS管的工作原理及电气特性(二)

MOSFET具有正温度系数。由于系数值取决于漏源击穿电压和工艺,因此必须通过数据表等进行确认。在进行热设计/电路设计时,请考虑该温度波动。

MOS对静电敏感。您如何防止MOSFET受静电影响?

MOS管的工作原理及电气特性(二)

如果在安装板时对栅极施加静电,可能会损坏栅极氧化层。因此,某些MOSFET产品栅极G与源极S之间带有一个二极管,用于防止的的静电影响。
请查阅数据表。

另外,在测量或安装时,请使用防静电手环等用具处理静电放电。
具有静电防护功能的齐纳二极管

我听说MOSFET在漏极与源极之间有一个二极管。这是哪种二极管?

MOS管的工作原理及电气特性(二)

由于MOSFET的结构,在源极与漏极之间形成了一个寄生二极管(体二极管)。

有关说明,详见FAQ“MOSFET的电气特性(体二极管IDR/IDRP/VDSF/trr/Qrr/dv/dt)”。

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