功率mosfet之基础篇

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1、功率MOSFET之基础篇老梁头2015年1月锐骏半导体简介自从上世纪90年代，功率MOSFET技术取得重大进步，极大地促进了电子工业的发展，尤其是开关电源工业。由于MOSFET比双极型晶体管具有更快的开关速度，使用MOSFET时开关频率可以达到几百KHz，甚至上MHz。使得开关电源的功率密度越来越高，体积越来小。锐骏半导体MOSFET的类型MOSFET的主要两种类型为增强型MOSFET和耗尽型MOSFET。增强型和耗尽型MOSFET都有N沟道和P沟道两种形式。具体电路符号如图一所示锐骏半导体MOSFET的工作原理对于N沟道增强型MOS

2、FET，当栅源极间电压为零时，漏源极间电流为零。它需要一个正的栅源极间电压（VG>VS)来建立漏源极间电流。对于P沟道增强型MOSFET，当栅源极间电压为零时，漏源极间电流为零。它需要一个负的栅源极间电压（VGVS)来关断漏源极间电流。耗尽型MOSFET一般不用做功率晶体管，也

3、很少用在单管小电流电路中，多用于对电路中重要器件的敏感输入端的接地保护电路中。而增强型MOSFET多用于功率晶体管，常用的以N沟道的最多。所以后续章节只介绍增强型功率MOSFET。锐骏半导体MOSFET的等效电路当栅源极间加一个电压时，MOSFET导通，漏源极间可等效为一电阻，此电阻与温度有关，温度升高，该电阻变大。它还和栅源极间电压的大小有关系，电压升高该电阻变小。等效电路如图二所示。锐骏半导体MOSFET的等效电路当栅源极间电压为零时，MOSFET关闭，漏源极间可等效为一二极管。此二极管为MOSFET的体二极管，一般情况下特性很差

4、，尽量避免使用。等效电路如图三所示。锐骏半导体MOSFET的主要参数漏源电压VDSSVDSS是器件在断开状态下漏极和源极所能承受的最大电压。VDSS因温度的变化而产生波动。漏源通态电阻RDS(ON)RDS(ON)是器件在给定栅源电压以及25℃的结温这两个条件下最大的阻抗。RDS(ON)因温度和栅源电压变化而变化。以上两个参数可以说明器件最关键的性能，一般是选择MOSFET的第一考虑因素锐骏半导体MOSFET的主要参数漏极电流IDID在沟道损耗容限内，可在漏极连续通入的直流电流最大值。一般数据说明书中给定两个值，一个是在背板温度为25℃

5、时，另一个是在背板温度为100℃时。这两个数据在实际应用中数据说明书中给定的条件很难达到，所以电流值在实际运行中很难达到。因此最大电流降额作为背板温度的函数，所引用的两个值是降额曲线上的两个点。降额曲线如图四所示以RU4090L为例，在背板温度为25℃，ID=90A；在背板温度为100℃，ID=73A；数据说明书中有降额曲线，如图五所示锐骏半导体MOSFET的主要参数锐骏半导体MOSFET的主要参数锐骏半导体MOSFET的主要参数最大耗散功率PDPD表示在规定的背板温度下，可在MOSFET连续消耗损耗的最大值。一般数据说明书中也会给定

6、两个值，一个是在背板温度为25℃时，另一个是在背板温度为100℃时。这两个数据在实际应用中也很难达到数据说明书中给定的条件，所以也需要降额使用。降额曲线如图六所示。以RU4090L为例，在背板温度为25℃，PD=107W；在背板温度为100℃，PD=53.5W。数据说明书中也有降额曲线，如图七所示锐骏半导体MOSFET的主要参数锐骏半导体MOSFET的主要参数锐骏半导体MOSFET的主要参数栅源电压VGSSVGSS是在栅极和源极间允许加的最大电压。一旦超过这个电压值，即使在极短的时间内也会对栅极氧化层产生永久性损害。VGSS一般为±2

7、0V，也有±30V或是更小的结温TJTJ是PN结间的最大温度，超过此温度可能会造成MOSFET永久损坏。一般TJ为150℃或175℃锐骏半导体MOSFET的主要参数热阻RθJCRθJC表示热传导的难易程度。热阻值越小，散热性能越好。各个电容CiSSCossCrss输入电容CiSS、输出电容Coss及反向传输电容Crss存在如下关系CiSS=Cgs+CgdCoss=Cds+CgdCrss=Cgd其中Cgs：栅极与源极之间的电容Cds：漏极与源极之间的电容Cgd：栅极与漏极之间的电容容量值越小，QG越小，开关速度越快，开关损耗就越小。锐骏

8、半导体MOSFET的主要参数电荷量QGQGSQGDQG：栅极总的电荷量QGS：栅极与源极间所需电荷量QGD：栅极与漏极间所需电荷量电荷量Q=C*V开关时间t=Q/I所以电荷量越大，所需开关时间t就越长，开关损耗越大。以上