MOSFET特性参数详解

1 绝对最大额定值

任何情况下都不允许超过的最大值。

1.1 额定电压

VDSS:漏极(D)与源极(S)之间所能施加的最大电压值。

VGSS :栅极(G)与源极(S)之间所能施加的最大电压值。

1.2 额定电流

ID(DC):漏极允许通过的最大直流电流值。

此值受到导通阻抗、封装和内部连线等的制约。

TC =25℃ (假定封装紧贴无限大散热板)。

lD(Pulse) :漏极允许通过的最大脉冲电流值。

此值还受到脉冲宽度和占空比等的制约。

1.3 额定功耗

PT：芯片所能承受的最大功耗，其测定条件有以下两种：

①TC=25°C的条件…紧接无限大放热板，封装

C: Case的简写  背面温度为25°C (图1)

②TA=25°C的条件.…直立安装不接散热板

A: Ambient的简写  环境温度为25°C(图2)

1.4 额定温度

Tch：MOSFET的沟道的上限温度：

一般Tch≤150°C  (例)

Tstg：MOSFET器件本身或者使用了MOSFET的产品，其保存温度范围为：

最低-55°C，最高150°C(例)

1.5 热阻

表示热传导的难易程度。热阻值越小，散热性能越好。如果使用手册上没有注明热阻值时，可根据额定功耗PT及Tch将其算出。

①沟道/封装之间的热阻 (有散热板的条件)

②热阻Rth的计算

例1：计算2SK3740沟道 /封装之间的热阻

2SK3740的额定功耗PT（TC= 25°C)

PT=[ 100 ](W)

因此

例2:计算2SK3740沟道/环境之间的热阻

2SK3740的额定功耗PT (Ta= 25°C)

PT=[ 1.5 ](W)

因此

③沟道温度Tch的计算，利用热阻抗计算沟道温度

有散热板的情况下：

直立安装无散热板的情况下：

例：计算2SK3740在以下条件下的沟道温度Tch

条件：有散热板，且封装背面温度Tc=50 °C

现在功耗Pt = 2W

（额定功耗PT(Tc=25°C) =100W）

则计算结果如下：

1.6 安全动作区SOA

SOA = Safe Operating Area 

或

AOS = Area of Safe Operating

①正偏压时的安全动作区

1.7 抗雪崩能力保证

对马达、线圈等电感性负载进行开关动作时，关断的瞬间会有感生电动势产生。

①电路比较

(1)以往产品(无抗雪崩保证)的电路必须有吸收电路以保证瞬间峰值电压不会超过VDSS。

(2)有抗雪崩能力保证的产品，MOSFET自身可以吸收瞬间峰值电压而无需附加吸收电路。

②实际应用例

额定电压VDSS为600V的MOSFET的雪崩波形(开关电源)

③抗雪崩能力保证定义

单发雪崩电流IAS：下图中的峰值漏极电流

单发雪崩能量EAS：一次性雪崩期间所能承受的能量，以Tch≤150°C为极限

连续雪崩能量EAR：所能承受的反复出现的雪崩能量，以Tch≤150°C为极限

④怎样选择MOSFET的额定值

器件的额定

电压值 应高于实际最大电压值20%

电流值 应高于实际最大电流值20%

功耗值 应高于实际最大功耗的50%

而实际沟道温度不应超过-125 °C

上述为推荐值。实际设计时应考虑最坏的条件。如沟道温度Tch从50°C提高到100°C时，推算故障率降提高20倍。

2 电参数

2.1 漏电流

IDSS：漏极与源极之间的漏电流。VGS= 0时，D与S之间加VDSS。

IGSS：栅极与源极之间的漏电流。VDS=0时，G与S之间加VGSS。

2.2 栅极阈值电压VGS(off)或VGS(th)

MOSFET的VDS= 10V

1D=1mA 时的栅极电压VGS

①阈值电压的温度特性

MOSFET具有负的温度特性，而且变化率比双极型晶体管大。

如：双极型晶体管约为-2.2mV/°C,MOSFET约为-5mV/°C

2.3  正向传到系数yfs

单位VGS的变化所引起的漏极电流ID的变化。单位为S。

例如:3S时，VGs变化1V，那么漏极电流会增加3A。

在作为负载开关用时，若是电容性负载，则进入ON状态时，因为给电容。

充电需要过渡电流，如果yfs太小，有时会出现开关不动作的现象。

2.4 漏极/源极间的导通阻抗RDs(on)

MOSFET处于导通状态下的阻抗。导通阻抗越大，则开启状态时的损耗越大。因此，要尽量减小MOSFET的导通阻抗。

①导通阻抗的各种相关性

2.5 内部容量

容量值越小，QG越小，开关速度越快，开关损耗就越小。

开关电源、DC/DC变换器等应用，要求较小的QG值。

2.6 电荷量

QG：栅极的总电荷量，VGS=10V时，达到导通状态所需的电荷量

QGS：栅极/源极间所要电荷量

QGD：栅极/漏极间所需电荷量

电荷量 Q=CXV,而开关时间 t=Q/I。

电荷的容量越大，所需开关时间t就越大，开关损失也越大。

2.7 开关时间

2.8 内部二极管

栅极/源极电压VGS=0时，内部二极管的正向电压-电压特性。

栅极/源极间加正向偏压时，即MOSFET导通状态时，与导通阻抗的特性一致。

2.9 内部二极管的反向恢复时间trr、反向恢复电荷量Qrr

二极管可视为一种电容。积累的电荷Qrr完全放掉需要时间为trr。

另外，由于反向恢复时，处于短路状态，损耗很大。因此内部寄生二极管的电容特性使MOSFET开关频率受到限制。

　　审核编辑：汤梓红