MOS管的選型，這篇很全面~

• 來源：宇芯電子 更新時(shí)間：2023-10-30 11:03:15點(diǎn)擊：6次

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  MOS管的選型，這篇很全面~

  
  

  
  

  

  
  

  
  

  一、MOSFET的簡介

   

         金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，簡稱MOSFET。是一種可以廣泛使用的在模擬電路與數(shù)字電路的場(chǎng)效晶體管。MOSFET依照其“通道”(工作載流子)的極性不同，可分為“N型”與“P型”的兩種類型，通常又稱為N-MOSFET與P-MOSFET，MOSFET廣泛應(yīng)用于電路電子開關(guān)。

   

   

  二、MOSFET的選用技巧

   

  1、選用N溝道還是P溝道，在低壓側(cè)開關(guān)中，應(yīng)采用N溝道MOSFET，這是出于對(duì)關(guān)閉或?qū)ㄆ骷桦妷旱目紤]。當(dāng)MOSFET連接到總線及負(fù)載接地時(shí)，就要用高壓側(cè)開關(guān)。通常是出于對(duì)電壓驅(qū)動(dòng)的考慮；

   

  2、額定電壓越大，器件的成本就越高，VDS必須覆蓋電路額定工作電壓范圍并且注意溫度曲線；

   

  3、確定額定電流，額定電流應(yīng)是負(fù)載在所有情況下能夠承受的最大電流；

   

  4、選好額定電流后，還必須計(jì)算導(dǎo)通損耗。MOSFET在“導(dǎo)通”時(shí)就像一個(gè)可變電阻，由器件的RDS(ON)所確定，并隨溫度而顯著變化。器件功率損耗可由IIoad2 x RDS(ON)計(jì)算也會(huì)隨之按比例變化。對(duì)MOSFET施加的電壓VGS越高，RDS(ON)就會(huì)越小，反之RDS(ON)就會(huì)要折中權(quán)衡的地方。對(duì)便攜式設(shè)計(jì)來說，采用較設(shè)計(jì)，可采用較高的電壓。注意RDS(ON)電阻會(huì)隨著電流輕微上升；

   

  5、決定開關(guān)性能，是柵極/漏極、柵極/源極及漏極源極電容。這些電容會(huì)在器件中產(chǎn)生開關(guān)損耗，因?yàn)樵诿看伍_關(guān)時(shí)都要低，器件效率也下降。為計(jì)算開關(guān)過程中器件的總損耗，設(shè)計(jì)人員必須計(jì)算開通過程中的損耗(Eon)和關(guān)閉過程中的損耗(Eoff)。

   

   

  三、MOSFET的主要參數(shù)

   

  1、極限參數(shù)：

  
  

  ID：最大漏源電流。是指場(chǎng)效應(yīng)管正常工作時(shí)，漏源間所允許通過的最大電流。場(chǎng)效應(yīng)管的工作電流不應(yīng)超過 ID 。此參數(shù)會(huì)隨結(jié)溫度的上升而有所減額

  
  

  IDM：最大脈沖漏源電流。此參數(shù)會(huì)隨結(jié)溫度的上升而有所減額

  
  

  PD：最大耗散功率。是指場(chǎng)效應(yīng)管性能不變壞時(shí)所允許的最大漏源耗散功率。使用時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管實(shí)際功耗應(yīng)小于 PDSM 并留有一定余量。此參數(shù)一般會(huì)隨結(jié)溫度的上升有所減額

   

  VGS：最大柵源電壓

  
  

  Tj：最大工作結(jié)溫。通常為 150 ℃ 或 175 ℃ ，器件設(shè)計(jì)的工作條件下須確應(yīng)避免超過這個(gè)溫度，并留有一定裕量

  
  

  TSTG：存儲(chǔ)溫度范圍

  
  

  2、靜態(tài)參數(shù)

  
  

  V(BR)DSS：漏源擊穿電壓。是指柵源電壓VGS 為 0 時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管正常工作所能承受的最大漏源電壓。這是一項(xiàng)極限參數(shù)，加在場(chǎng)效應(yīng)管上的工作電壓必須小于 V(BR)DSS 。它具有正溫度特性。故應(yīng)以此參數(shù)在低溫條件下的值作為安全考慮?！?V(BR)DSS/ △ Tj ：漏源擊穿電壓的溫度系數(shù)，一般為 0.1V/ ℃

  
  

  RDS(on)：在特定的 VGS （一般為 10V）、結(jié)溫及漏極電流的條件下， MOSFET 導(dǎo)通時(shí)漏源間的最大阻抗。它是一個(gè)非常重要的參數(shù)，決定了 MOSFET 導(dǎo)通時(shí)的消耗功率。此參數(shù)一般會(huì)隨結(jié)溫度的上升而有所增大。故應(yīng)以此參數(shù)在最高工作結(jié)溫條件下的值作為損耗及壓降計(jì)算

  
  

  VGS(th)：開啟電壓（閥值電壓）。當(dāng)外加?xùn)艠O控制電壓 VGS 超過 VGS(th) 時(shí)，漏區(qū)和源區(qū)的表面反型層形成了連接的溝道。應(yīng)用中，常將漏極短接條件下 ID 等于 1 毫安時(shí)的柵極電壓稱為開啟電壓。此參數(shù)一般會(huì)隨結(jié)溫度的上升而有所降低

  
  

  IDSS：飽和漏源電流，柵極電壓 VGS=0 、 VDS 為一定值時(shí)的漏源電流。一般在微安級(jí)

  
  

  IGSS：柵源驅(qū)動(dòng)電流或反向電流。由于MOSFET輸入阻抗很大，IGSS 一般在納安級(jí)

  
  

  3、動(dòng)態(tài)參數(shù)

  
  

  gfs ：跨導(dǎo)。是指漏極輸出電流的變化量與柵源電壓變化量之比，是柵源電壓對(duì)漏極電流控制能力大小的量度。gfs 與 VGS 的轉(zhuǎn)移關(guān)系注意看圖表

  
  

  Qg ：柵極總充電電量。MOSFET 是電壓型驅(qū)動(dòng)器件，驅(qū)動(dòng)的過程就是柵極電壓的建立過程，這是通過對(duì)柵源及柵漏之間的電容充電來實(shí)現(xiàn)的，下面將有此方面的詳細(xì)論述

  
  

  Qgs ：柵源充電電量

  
  

  Qgd ：柵漏充電（考慮到 Miller 效應(yīng)）電量

  
  

  Td(on) ：導(dǎo)通延遲時(shí)間。從有輸入電壓上升到 10% 開始到 VDS 下降到其幅值 90% 的時(shí)間

  
  

  Tr ：上升時(shí)間，輸出電壓 VDS 從 90% 下降到其幅值 10% 的時(shí)間

  
  

  Td(off) ：關(guān)斷延遲時(shí)間，輸入電壓下降到 90% 開始到 VDS 上升到其關(guān)斷電壓時(shí) 10% 的時(shí)間

  
  

  Tf ：下降時(shí)間，輸出電壓 VDS 從 10% 上升到其幅值 90% 的時(shí)間

  
  

  Ciss ：輸入電容， Ciss= CGD + CGS （ CDS 短路）

  
  

  Coss ：輸出電容，Coss = CDS +CGD

  
  

  Crss ：反向傳輸電容，Crss = CGD

  
  

  MOS管的極間電容，MOSFET 之感生電容被大多數(shù)制造廠商分成輸入電容，輸出電容以及反饋電容。所引述的值是在漏源電壓為某固定值的情況下。此些電容隨漏源電壓的變化而變化，電容數(shù)值的作用是有限的。輸入電容值只給出一個(gè)大概的驅(qū)動(dòng)電路所需的充電說明，而柵極充電信息更為有用。它表明為達(dá)到一個(gè)特定的柵源電壓柵極所必須充的電量。

  
  

  
  

  四、MOSFET的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

  
  

         1、場(chǎng)效應(yīng)晶體管是電壓控制元件，而雙極結(jié)型晶體管是電流控制元件。在只允許從取較少電流的情況下，應(yīng)選用場(chǎng)效應(yīng)管；而在信號(hào)電壓較低，又允許從信號(hào)源取較多電流的條件下，應(yīng)選用雙極晶體管。

  
  

         2、有些場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極可以互換使用，柵壓也可正可負(fù)，靈活性比雙極晶體管好。

  
  

         3、場(chǎng)效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，所以稱之為單極型器件，而雙極結(jié)型晶體管是即有多數(shù)載流子，也利用少數(shù)載流子導(dǎo)電。因此被稱之為雙極型器件。

  
  

         4、場(chǎng)效應(yīng)管能在很小電流和很低電壓的條件下工作，而且它的制造工藝可以很方便地把很多場(chǎng)效應(yīng)管集成在一塊硅片上，因此場(chǎng)效應(yīng)管在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。

  
  

  
  

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