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功(gong)率(lv)MOS管主要参数

在使(shi)用(yong)MOS管(guan)设计开(kai)关电(dian)(dian)源(yuan)或者马达(da)驱动电(dian)(dian)路(lu)的(de)时候(hou)，一(yi)般都要考(kao)虑MOS的(de)导通电(dian)(dian)阻(zu)，最(zui)大电(dian)(dian)压(ya)等(deng)，最(zui)大电(dian)(dian)流等(deng)因素。

MOS管(guan)导(dao)通特性(xing)

导(dao)通的意思(si)是(shi)作为开关，相当于开关闭(bi)合。

NMOS的(de)(de)特性(xing)，Vgs大于一定(ding)的(de)(de)值就(jiu)会导通，适合用于源极(ji)接地时的(de)(de)情况(低端驱动(dong))，只要栅极(ji)电(dian)压(ya)达到一定(ding)电(dian)压(ya)（如4V或10V, 其(qi)他电(dian)压(ya)，看手(shou)册）就(jiu)可以了。

PMOS的特性，Vgs小于(yu)(yu)一(yi)定(ding)的值就会导通，适合用于(yu)(yu)源(yuan)极接(jie)VCC时的情况(kuang)(高端(duan)驱动)。但是，虽(sui)然PMOS可以很方便(bian)地用作高端(duan)驱动，但由于(yu)(yu)导通电阻大，价格贵，替换种(zhong)类少等原因，在(zai)高端(duan)驱动中，通常还是使用NMOS。

MOS开关(guan)管损失

不管是(shi)(shi)NMOS还是(shi)(shi)PMOS，导(dao)(dao)通后都有(you)导(dao)(dao)通电(dian)(dian)阻(zu)存在(zai)，因而在(zai)DS间(jian)流(liu)过电(dian)(dian)流(liu)的同时(shi)，两(liang)端还会(hui)有(you)电(dian)(dian)压(ya)，这样电(dian)(dian)流(liu)就会(hui)在(zai)这个电(dian)(dian)阻(zu)上消耗(hao)(hao)能量，这部分消耗(hao)(hao)的能量叫做导(dao)(dao)通损耗(hao)(hao)。选择导(dao)(dao)通电(dian)(dian)阻(zu)小的MOS管会(hui)减小导(dao)(dao)通损耗(hao)(hao)。现在(zai)的小功率MOS管导(dao)(dao)通电(dian)(dian)阻(zu)一般(ban)在(zai)几毫欧，几十毫欧左右。

MOS在导(dao)通(tong)和截止(zhi)的(de)(de)(de)时(shi)候(hou)，一(yi)定不是在瞬间(jian)(jian)完(wan)成的(de)(de)(de)。MOS两端的(de)(de)(de)电压有(you)(you)一(yi)个(ge)下降的(de)(de)(de)过(guo)程，流(liu)过(guo)的(de)(de)(de)电流(liu)有(you)(you)一(yi)个(ge)上(shang)升的(de)(de)(de)过(guo)程，在这段时(shi)间(jian)(jian)内，MOS管的(de)(de)(de)损失(shi)(shi)(shi)是电压和电流(liu)的(de)(de)(de)乘积，叫做开(kai)关(guan)(guan)损失(shi)(shi)(shi)。通(tong)常(chang)开(kai)关(guan)(guan)损失(shi)(shi)(shi)比导(dao)通(tong)损失(shi)(shi)(shi)大(da)得多，而(er)且开(kai)关(guan)(guan)频率(lv)(lv)越快，导(dao)通(tong)瞬间(jian)(jian)电压和电流(liu)的(de)(de)(de)乘积很大(da)，造(zao)成的(de)(de)(de)损失(shi)(shi)(shi)也就很大(da)。降低(di)开(kai)关(guan)(guan)时(shi)间(jian)(jian)，可(ke)以减小每(mei)次导(dao)通(tong)时(shi)的(de)(de)(de)损失(shi)(shi)(shi)；降低(di)开(kai)关(guan)(guan)频率(lv)(lv)，可(ke)以减小单位时(shi)间(jian)(jian)内的(de)(de)(de)开(kai)关(guan)(guan)次数。这两种(zhong)办法都(dou)可(ke)以减小开(kai)关(guan)(guan)损失(shi)(shi)(shi)。

MOS管驱(qu)动

MOS管(guan)导(dao)通不(bu)需要电流，只要GS电压高于(yu)一定(ding)的值(zhi)，就(jiu)可以了。但是(shi)，我们还需要速度。

在(zai)MOS管(guan)的(de)(de)结构(gou)中可以看到，在(zai)GS，GD之间存在(zai)寄(ji)生电容(rong)(rong)，而(er)MOS管(guan)的(de)(de)驱动(dong)，实际上就是对电容(rong)(rong)的(de)(de)充放电。对电容(rong)(rong)的(de)(de)充电需要一(yi)(yi)个电流，因为对电容(rong)(rong)充电瞬(shun)间可以把电容(rong)(rong)看成短路(lu)，所以瞬(shun)间电流会比较大。选择(ze)/设计MOS管(guan)驱动(dong)时第(di)一(yi)(yi)要注意的(de)(de)是可提(ti)供瞬(shun)间短路(lu)电流的(de)(de)大小。

Mosfet参数含义说明(ming)

最大额定参数

最大额定参(can)数，所(suo)有数值取得条件(Ta=25℃)

VDSS 最大漏-源电压

在(zai)栅源(yuan)短(duan)接，漏(lou)-源(yuan)额(e)定电压(ya)(VDSS)是指漏(lou)-源(yuan)未发生雪(xue)崩(beng)(beng)击穿(chuan)前所能施加的(de)(de)最(zui)大电压(ya)。根据温(wen)度的(de)(de)不同，实(shi)际雪(xue)崩(beng)(beng)击穿(chuan)电压(ya)可能低于(yu)额(e)定VDSS。关于(yu)V(BR)DSS的(de)(de)详细描述(shu)请(qing)参见静电学特性(xing)。

VGS 最大栅源电压

VGS额(e)(e)定电(dian)压(ya)(ya)(ya)是(shi)(shi)栅源两极间可(ke)(ke)以(yi)施(shi)加(jia)的(de)(de)最大电(dian)压(ya)(ya)(ya)。设(she)定该额(e)(e)定电(dian)压(ya)(ya)(ya)的(de)(de)主要目的(de)(de)是(shi)(shi)防止(zhi)电(dian)压(ya)(ya)(ya)过高导(dao)致的(de)(de)栅氧(yang)化层(ceng)损伤(shang)。实(shi)际(ji)栅氧(yang)化层(ceng)可(ke)(ke)承(cheng)受(shou)的(de)(de)电(dian)压(ya)(ya)(ya)远高于额(e)(e)定电(dian)压(ya)(ya)(ya)，但是(shi)(shi)会随(sui)制造(zao)工艺的(de)(de)不同而改变，因(yin)此保(bao)持VGS在额(e)(e)定电(dian)压(ya)(ya)(ya)以(yi)内可(ke)(ke)以(yi)保(bao)证应用的(de)(de)可(ke)(ke)靠性。

ID - 连续漏电流

ID定(ding)义为(wei)(wei)芯片在(zai)最大额定(ding)结温(wen)TJ(max)下，管表(biao)面温(wen)度(du)在(zai)25℃或者更高温(wen)度(du)下，可允许的最大连(lian)续直(zhi)流电流。该参数为(wei)(wei)结与管壳之间额定(ding)热(re)阻RθJC和(he)管壳温(wen)度(du)的函数：

ID中(zhong)并(bing)不包含(han)开(kai)关损耗，并(bing)且实(shi)际使用(yong)(yong)时保(bao)持管表面温度在25℃（Tcase）也很难(nan)。因此，硬开(kai)关应用(yong)(yong)中(zhong)实(shi)际开(kai)关电流通常小于(yu)ID 额定值@ TC = 25℃的一半，通常在1/3～1/4。补充，如(ru)果(guo)采用(yong)(yong)热(re)阻(zu)JA的话可以估算出特定温度下的ID，这个值更有现实(shi)意义。

IDM - 脉冲漏极电流

该参(can)数(shu)反映(ying)了器(qi)件可以处理的(de)(de)(de)脉冲(chong)(chong)电(dian)流(liu)的(de)(de)(de)高低，脉冲(chong)(chong)电(dian)流(liu)要远高于连续(xu)的(de)(de)(de)直流(liu)电(dian)流(liu)。定(ding)义IDM的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)在(zai)于：线的(de)(de)(de)欧姆区(qu)。对(dui)于一定(ding)的(de)(de)(de)栅-源电(dian)压，MOSFET导通后，存在(zai)最大(da)的(de)(de)(de)漏极电(dian)流(liu)。如(ru)图所示(shi)，对(dui)于给定(ding)的(de)(de)(de)一个栅-源电(dian)压，如(ru)果工(gong)作(zuo)点位于线性区(qu)域内，漏极电(dian)流(liu)的(de)(de)(de)增大(da)会(hui)提高漏-源电(dian)压，由此增大(da)导通损耗。长时(shi)间工(gong)作(zuo)在(zai)大(da)功率之(zhi)下(xia)，将(jiang)导致器(qi)件失效(xiao)。因此，在(zai)典型栅极驱动电(dian)压下(xia)，需要将(jiang)额定(ding)IDM设定(ding)在(zai)区(qu)域之(zhi)下(xia)。区(qu)域的(de)(de)(de)分界(jie)点在(zai)Vgs和曲线相(xiang)交点。

因此需(xu)要(yao)设定(ding)电(dian)流密度上限，防止芯(xin)片(pian)温度过(guo)高(gao)而(er)烧毁。这本质上是为了(le)防止过(guo)高(gao)电(dian)流流经封(feng)装引线，因为在某些情(qing)况下，整个芯(xin)片(pian)上最“薄弱的连接”不(bu)是芯(xin)片(pian)，而(er)是封(feng)装引线。

考虑(lv)到(dao)热效应对于(yu)IDM的(de)限制，温(wen)度的(de)升高(gao)依(yi)赖于(yu)脉(mai)(mai)冲宽度，脉(mai)(mai)冲间的(de)时间间隔，散热状况，RDS(on)以及脉(mai)(mai)冲电流的(de)波(bo)形(xing)和幅(fu)度。单纯满(man)足脉(mai)(mai)冲电流不(bu)超出(chu)IDM上限并不(bu)能保证(zheng)结温(wen)不(bu)超过最大允许值。可以参考热性能与机械性能中关于(yu)瞬时热阻的(de)讨论，来估(gu)计(ji)脉(mai)(mai)冲电流下结温(wen)的(de)情况。

PD - 容许沟道总功耗

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(shi)为最大结(jie)温和(he)管壳温度为25℃时(shi)热阻(zu)的函数。

TJ, TSTG - 工作温度和存储环境温度的范围

这两个(ge)参(can)数标定了器件工(gong)作和存储环境所允许的结(jie)温(wen)区间(jian)。设定这样的温(wen)度(du)范围(wei)是为了满(man)足器件最短工(gong)作寿命的要求。如果确保器件工(gong)作在这个(ge)温(wen)度(du)区间(jian)内，将(jiang)极大地(di)延长其工(gong)作寿命。

EAS - 单脉冲雪崩击穿能量

如(ru)果电(dian)(dian)(dian)压(ya)过冲值(通常(chang)由(you)于漏电(dian)(dian)(dian)流和杂散电(dian)(dian)(dian)感造成)未(wei)超过击(ji)穿电(dian)(dian)(dian)压(ya)，则器件不会发生雪崩(beng)(beng)击(ji)穿，因此也(ye)就不需要消散雪崩(beng)(beng)击(ji)穿的(de)(de)能(neng)力。雪崩(beng)(beng)击(ji)穿能(neng)量标定了(le)器件可(ke)以容忍的(de)(de)瞬(shun)时过冲电(dian)(dian)(dian)压(ya)的(de)(de)安全(quan)值，其依赖(lai)于雪崩(beng)(beng)击(ji)穿需要消散的(de)(de)能(neng)量。

定(ding)义(yi)(yi)额(e)定(ding)雪崩击(ji)穿(chuan)能(neng)量(liang)的器件(jian)通常也会定(ding)义(yi)(yi)额(e)定(ding)EAS。额(e)定(ding)雪崩击(ji)穿(chuan)能(neng)量(liang)与额(e)定(ding)UIS具有相似的意义(yi)(yi)。EAS标定(ding)了器件(jian)可以安全(quan)吸(xi)收反(fan)向雪崩击(ji)穿(chuan)能(neng)量(liang)的高低(di)。

L是电(dian)(dian)感(gan)值(zhi)，iD为(wei)电(dian)(dian)感(gan)上(shang)(shang)(shang)流(liu)过(guo)的(de)(de)电(dian)(dian)流(liu)峰值(zhi)，其会(hui)(hui)突然转(zhuan)换为(wei)测(ce)量(liang)器件的(de)(de)漏极电(dian)(dian)流(liu)。电(dian)(dian)感(gan)上(shang)(shang)(shang)产生的(de)(de)电(dian)(dian)压超过(guo)MOSFET击穿电(dian)(dian)压后(hou)，将导致雪崩击穿。雪崩击穿发生时，即使(shi) MOSFET处于关断(duan)状态，电(dian)(dian)感(gan)上(shang)(shang)(shang)的(de)(de)电(dian)(dian)流(liu)同(tong)样会(hui)(hui)流(liu)过(guo)MOSFET器件。电(dian)(dian)感(gan)上(shang)(shang)(shang)所储存(cun)的(de)(de)能(neng)量(liang)与杂散(san)电(dian)(dian)感(gan)上(shang)(shang)(shang)存(cun)储，由MOSFET消(xiao)散(san)的(de)(de)能(neng)量(liang)类(lei)似(si)。

MOSFET并联后，不(bu)同器件(jian)(jian)之(zhi)间的(de)击(ji)穿电(dian)压很难完全(quan)相同。通(tong)常情况是(shi)：某(mou)个器件(jian)(jian)率(lv)先发生雪崩(beng)击(ji)穿，随后所有的(de)雪崩(beng)击(ji)穿电(dian)流(能量)都从该器件(jian)(jian)流过(guo)。

EAR - 重复雪崩能量

重复(fu)雪(xue)崩(beng)能(neng)量(liang)已经成为“工业标准(zhun)”，但是在没(mei)有(you)设定频率(lv)，其它损耗(hao)以及冷却(que)量(liang)的情况(kuang)(kuang)下，该(gai)参(can)数没(mei)有(you)任何(he)意义。散热(re)(冷却(que))状况(kuang)(kuang)经常制约着重复(fu)雪(xue)崩(beng)能(neng)量(liang)。对于雪(xue)崩(beng)击穿所(suo)产生的能(neng)量(liang)高低(di)也很难预测(ce)。

额定EAR的(de)(de)真实意义在(zai)于(yu)标(biao)定了器(qi)件(jian)(jian)所能承受的(de)(de)反复雪崩(beng)击穿能量。该定义的(de)(de)前提(ti)条件(jian)(jian)是：不(bu)对频率做(zuo)任何限制，从而器(qi)件(jian)(jian)不(bu)会过(guo)热(re)，这对于(yu)任何可能发生(sheng)(sheng)雪崩(beng)击穿的(de)(de)器(qi)件(jian)(jian)都是现实的(de)(de)。在(zai)验证器(qi)件(jian)(jian)设(she)计的(de)(de)过(guo)程中，最好可以(yi)测量处(chu)于(yu)工作(zuo)状态的(de)(de)器(qi)件(jian)(jian)或者热(re)沉的(de)(de)温度，来观(guan)察MOSFET器(qi)件(jian)(jian)是否存在(zai)过(guo)热(re)情况，特(te)别(bie)是对于(yu)可能发生(sheng)(sheng)雪崩(beng)击穿的(de)(de)器(qi)件(jian)(jian)。

IAR - 雪崩击穿电流

对(dui)于某些(xie)器件，雪(xue)崩击穿过程中芯片上电流集(ji)边的(de)倾向要求(qiu)对(dui)雪(xue)崩电流IAR进(jin)行(xing)限制。这样(yang)，雪(xue)崩电流变成雪(xue)崩击穿能量规(gui)格的(de)“精细阐述”；其揭(jie)示了(le)器件真正(zheng)的(de)能力(li)。

静态(tai)电(dian)特性

V(BR)DSS：漏-源击穿电压(破坏电压)

V(BR)DSS（有时候叫做VBDSS）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，温度低时V(BR)DSS小于25℃时的漏源电压的最大额定值。在-50℃, V(BR)DSS大约是25℃时最大漏源额定电压的90%。

VGS(th)，VGS(off)：阈值电压

VGS(th) 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。

RDS(on)：导通电阻

RDS(on) 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。

IDSS：零栅压漏极电流

IDSS 是指在当栅源电压为零时，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

IGSS是指在特定的栅源电压情况下流过栅极的漏电流。

动态电特性

Ciss：输入电容

将漏源(yuan)短接(jie)，用交流信号测得的(de)(de)栅(zha)极(ji)(ji)和(he)(he)源(yuan)极(ji)(ji)之间(jian)的(de)(de)电(dian)(dian)容就是输入电(dian)(dian)容。Ciss是由栅(zha)漏电(dian)(dian)容Cgd和(he)(he)栅(zha)源(yuan)电(dian)(dian)容Cgs并联而(er)成(cheng)，或者Ciss = Cgs +Cgd。当输入电(dian)(dian)容充电(dian)(dian)致阈值电(dian)(dian)压(ya)时(shi)器(qi)件才能开启，放(fang)电(dian)(dian)致一定值时(shi)器(qi)件才可以关(guan)断。因此驱动电(dian)(dian)路(lu)和(he)(he)Ciss对(dui)器(qi)件的(de)(de)开启和(he)(he)关(guan)断延时(shi)有着直接(jie)的(de)(de)影响。

Coss：输出电容

将栅(zha)源短接，用交(jiao)流信号(hao)测得的(de)漏极和源极之间的(de)电(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)就是输出电(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)。Coss是由漏源电(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)Cds和栅(zha)漏电(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)Cgd并(bing)联而(er)成(cheng)，或者Coss = Cds +Cgd对于软开关的(de)应用，Coss非常重要，因为它(ta)可能引起电(dian)(dian)路(lu)的(de)谐振

Crss：反向传输电容

在(zai)源极接地(di)的(de)(de)(de)情况(kuang)下(xia)，测得的(de)(de)(de)漏(lou)极和栅极之间的(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)为反向(xiang)传(chuan)(chuan)输(shu)(shu)电(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)。反向(xiang)传(chuan)(chuan)输(shu)(shu)电(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)等同于(yu)栅漏(lou)电(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)。Cres =Cgd，反向(xiang)传(chuan)(chuan)输(shu)(shu)电(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)也常叫做米勒(le)电(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)，对于(yu)开关(guan)的(de)(de)(de)上升和下(xia)降时间来说是其中一个(ge)重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)参数，他还影响这关(guan)断(duan)延时时间。电(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)随着(zhe)漏(lou)源电(dian)(dian)(dian)压(ya)的(de)(de)(de)增加而减小，尤其是输(shu)(shu)出电(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)和反向(xiang)传(chuan)(chuan)输(shu)(shu)电(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)。

Qgs,Qgd,和Qg：栅电荷栅电荷值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从0电荷(he)开始到(dao)第(di)一(yi)(yi)个(ge)拐点处，Qgd是(shi)从第(di)一(yi)(yi)个(ge)拐点到(dao)第(di)二个(ge)拐点之间部分（也叫做“米勒”电荷(he)），Qg是(shi)从0点到(dao)VGS等于一(yi)(yi)个(ge)特定的驱动电压的部分。

漏电(dian)(dian)(dian)流和漏源(yuan)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)的(de)(de)变化对栅(zha)电(dian)(dian)(dian)荷(he)(he)值(zhi)影响比(bi)较(jiao)小，而且栅(zha)电(dian)(dian)(dian)荷(he)(he)不(bu)随(sui)温度的(de)(de)变化。测试条件是规定好的(de)(de)。栅(zha)电(dian)(dian)(dian)荷(he)(he)的(de)(de)曲线(xian)图体现在(zai)数据表中(zhong)，包括固定漏电(dian)(dian)(dian)流和变化漏源(yuan)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)情况下(xia)所对应的(de)(de)栅(zha)电(dian)(dian)(dian)荷(he)(he)变化曲线(xian)。在(zai)图中(zhong)平台电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)VGS(pl)随(sui)着(zhe)电(dian)(dian)(dian)流的(de)(de)增大增加的(de)(de)比(bi)较(jiao)小（随(sui)着(zhe)电(dian)(dian)(dian)流的(de)(de)降低也(ye)会(hui)降低）。平台电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)也(ye)正比(bi)于阈值(zhi)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)，所以不(bu)同(tong)的(de)(de)阈值(zhi)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)将会(hui)产生(sheng)不(bu)同(tong)的(de)(de)平台电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)。

下面(mian)这(zhei)个图更(geng)加详(xiang)细，应用一下：

td(on)：导通延时时间

导通延时时间是(shi)从当栅源电(dian)(dian)压(ya)上升到10%栅驱动电(dian)(dian)压(ya)时到漏电(dian)(dian)流升到规定电(dian)(dian)流的(de)10%时所经(jing)历的(de)时间。

td(off)：关断延时时间

关断延(yan)时(shi)(shi)时(shi)(shi)间是从当(dang)栅(zha)源电(dian)压下降到(dao)(dao)90%栅(zha)驱动电(dian)压时(shi)(shi)到(dao)(dao)漏电(dian)流降至(zhi)规(gui)定电(dian)流的90%时(shi)(shi)所(suo)经(jing)历的时(shi)(shi)间。这显示电(dian)流传输到(dao)(dao)负载之前所(suo)经(jing)历的延(yan)迟。

tr：上升时间

上(shang)升(sheng)时(shi)间是漏极电流从10%上(shang)升(sheng)到90%所经历的(de)时(shi)间。

tf：下降时间

下(xia)降时(shi)间是漏极电流从90%下(xia)降到10%所(suo)经(jing)历(li)的时(shi)间。

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