看懂MOSFET数据表系列第 2 部分——安全工作区 (SOA)

嗨，我的FET狂热爱好者同行们，欢迎回到“看懂MOSFET数据表”博客系列的第2部分！作为一名功率MOSFET的产品营销工程师，在FET数据表的所有内容中，除了电流额定值（本博客系列中的下一篇文章，这么看来，也不算是巧合）之外，我被问到的最多的问题可能就是安全工作区 (SOA) 曲线了。这是一片需要某些技巧和手段才能完全了解的地带，这是因为每个供应商都有各自生成SOA曲线的方法，并且在提供有用信息方面，这个曲线所具有的价值与阅读数据表的人对于读到的信息的理解能力直接相关。虽然FET也许在热插拔应用中能够发挥其最大价值（在这些应用中，FET特意地在其线性区域内运行），不过，我们看到越来越多的电机控制、甚至是电源用户将这个图用作总体稳健耐用性，以及FET处理大量功率能力的指示器。

如图1所示，可以用5个完全不同的限制条件来绘制整个SOA，每个限制条件规定了整个曲线的形状，TI的100V D2PAK CSD19536KTT的SOA与产品数据表内的曲线看起来一样。可以用已知的FET参数来轻松绘制出其中四条曲线—RDS(on) 限值、电流限值、最大功率限值，以及BVDSS限值。只有散热不稳定性区域出现了一个问题。很明显，这个部分的SOA曲线偏离了恒定功率线，这条线必须是电流与电压双对数坐标内斜率为-1的曲线，这个偏离表示会出现了热失控，并且斜坡越陡，说明FET越有可能在更高的击穿电压时进入这个散热失控情况。当FET供货商试图计算这个值时，往往倾向于夸大这个区域内的FET电流能力或者在这一点上有所保留，这是因为在不对这条线进行测量的情况下是根本无法知晓这条线的斜率的。

 

 

图1：的数据表SOA

TI拥有市面上其中一款最强大的SOA测试器；这个测试器能够在低至100µs的时间内，在脉冲持续时间内，让数千瓦的功率流经一个FET。为了产生数据表曲线，在一定的电压范围内，在每个脉冲持续时间内，FET被一次又一次地推到断线点，从中获得的数据如下面图2中所示。每个点代表一个被强制出现故障的CSD19536KTT器件，根据这些数据，就可以确定热失控线的斜率和高度。

 

 

图2： CSD19536KTT测得的故障点

作为我们SOA曲线可靠性的最终保证，根据我们看到的部件到部件偏差，我们在任意位置上将每一条测得的热失控线线的额定值降低30%-40%。这样的话，当你把我们FET的数据表与我们竞争对手的产品进行比较时，需要注意的一点是，他们也许不像我们一样守规矩。我们已经认识到某些供应商的真面目。我们也看到其它一些供应商发布了真实的故障点，并且将其宣称为一定能够实现的SOA。在这一方面没有行业标准，而事实是，在没有基础数据表明部件实际上在何处出现故障的情况下，单单从数据表SOA曲线上是无法知晓那个部件更加可靠。

在“看懂MOSFET数据表”的第3部分中，我将讲解出现在所有MOSFET数据表首页上的这些让人头疼的电流限值，演示得到这些限值的方法，并说明它们对于设计人员的实际用途。与此同时，请观看视频“NexFET™：世界上最低Rdson 80和100V TO-220 MOSFET”，并在下次设计中考虑使用TI的NexFET功率MOSFET产品。