最新PowerMOSFETBasicandApplication概述教学讲义PPT.ppt

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1、PowerMOSFETBasicandApplication概述PowerMOSFET内容功率MOSFET内部结构MOSFET工作原理MOSFET重要参数DrainSourceGateDrainGateSourceCircuitSymbolPackagePinLayoutMOSFET内部结构横向导电(信号MOSFET）/垂直导电（功率MOSFET）垂直导电：平面型和沟槽型Trench(U型沟槽和V型沟槽）功率MOSFET为多单元集成结构PowerMOSFET横向导电:平面型垂直导电:V型沟槽垂直导电:平面型垂直导电:U型沟槽Powe

2、rMOSFETAOS的MOSFETAOS开发出的性能可靠产量高的密集沟槽型MOSFETX射线显示的AOSMOSFET物理结构U型沟槽多个单元并联BondingPowerMOSFETMOSFET工作原理：功率MOSFET的基本特性静态特性；其转移特性和输出特性。漏极电流ID和栅源间电压UGS的关系称为MOSFET的转移特性，ID较大时，ID与UGS的关系近似线性，曲线的斜率定义为跨导GfsMOSFET的漏极伏安特性（输出特性）：截止区（对应于GTR的截止区）；饱和区（对应于GTR的放大区）；非饱和区（对应于GTR的饱和区）。电力MOS

3、FET工作在开关状态，即在截止区和非饱和区之间来回转换。电力MOSFET漏源极之间有寄生二极管，漏源极间加反向电压时器件导通。电力MOSFET的通态电阻具有正温度系数，对器件并联时的均流有利。转移特性输出特性DSGTracerwaveform结温升高，BV线性增加PowerMOSFETMOSFET的avalanche击穿电压总是大于标注的额定电压由于正常生产中的余量控制为了保证可靠性，在最坏的工作条件下，工作电压不要大于额定值。最大的电压不要超过额定值的70~90%，降额使用。MOSFET的静态参数PowerMOSFETTj必须总低

4、于150ºC。大多可靠性测试在最大结温进行如HTRBHighTemperatureReversedBias和HTFBHighTemperatureForwardBias。这些测试结果用作计算不同可靠性模式的加速因子的输入信息。如由理论模式，减小结温30°C将提高MTBF一个数量级。代表最小的器件使用时间。在此条件下工作保证结温低于Tjmax可提高长时间工作的寿命。由Ptot和Rdson及线直径限制（避免fuse效应）MOSFET的静态参数PowerMOSFET热阻此参数表明热量从A点到B点流动的难易程度。小RTH表明热量从A点流动到

5、B点时，产生很小的温度差异。大的RTH表明当同样的热量从A点流动到B点时，产生很大的温度差异。热阻定义为：从硅片到空气热链路：硅片-封装-散热器-空气。硅片-封装热链路：硅片-框架-封装。封装-散热器加绝缘片,封装-散热器-空气热链路：封装-绝缘片-散热器-空气Rjc:针对有铜片e-Pad的封装,如Ultra-SO8,DFN5*6，热阻是从晶元到铜片RjL:针对fq无铜片e-Pad的封装,如SO8,SOT23，热阻是从晶元到管脚DSGRDS(on）有正温度系数RDS(on）对于Id并不恒定PowerMOSFETNormalizedM

6、aximumTransientThermalImpedanceMaximumForwardBiasedSafeOperatingAreaV=Ron(@Tj)*IVI=(Tj-Tc)/ZthZth=kRthPowerMOSFETMOSFET的SOADSG阈值电压VGS(th）漏极开始流通电流的最小栅极电压VGS(th）有负的温度系数PowerMOSFETDSGGfs=didsdvgsVds=constTPowerMOSFETMOSFET工作原理：动态特性温度变化对其影响小PowerMOSFETDSG用来决定电荷数量Qg，要求将Ciss

7、从0V充电到10VDSGPowerMOSFETPowerMOSFETParasiticcapacitancesCiss=Cgs+CgdCrss=CgdCoss=Cgd+CdsN+SubstrateNepi总栅极电荷：Qg栅-源电荷：Qgs栅-漏电荷：QgdPowerMOSFETCiss=CGD+CGSCoss=CDS+CGDCrss=CGDN沟道增强型MOSFET中的寄生器件PowerMOSFET阻性负载开关VG=0124VDID=0VT500432100143256VDS[V]IDS[A]PowerMOSFETISDIrrmQrr

8、~0.5trr*IrrmPowerMOSFETMOSFET结构所附带的本征二极管具有一定的雪崩能力。通常用单次雪崩能力和重复雪崩能力来表达。当反向di/dt很大时，二极管会承受一个速度非常快的脉冲尖刺，它有可能进入雪崩区，一旦超越其雪