MOSFET的绝对最大额定值相关参数

本篇是读懂MOSFET datasheet系列第三篇，主要介绍绝对最大额定值相关的参数。 主要包括VDS、VGS、ID、IDM、IAS、EAS、PD、TJ、TSTG几个参数，参数列表如下所示。

1、漏-源极电压（VDS）

VDS是指MOSFET的漏-源极的绝对最大值电压，在管子工作时，这两端的电压应力不能超过最大值。 在MOSFET选型时，VDS电压都要降额80%选用。

1、1 VDS电源的测试方法

① 浮动示波器的机箱接地。 不建议采用这种方法，因为其安全性非常差，容易对用户造成人身伤害，损坏被测设备和示波器。

②使用两个传统无源探头，其地线相互连接，同时使用示波器的通道数学运算功能。 这种测量称为“准差分”方法。 但是，与示波器放大器结合使用的无源探头缺乏足够的共模抑制比(CMRR)来充分阻塞任何共模电压。 这种设置不能充分测量电压，但可以使用现有探头。

③使用商用探头隔离器，隔离示波器的机箱接地。 探头的地线不再位于接地电位，探头可以直接连接到测试点上。 探头隔离器是一种有效的解决方案，但成本较高，其成本是差分探头的2~5倍。

④ 在宽带示波器上使用真正的差分探头（VDS电压一般比较高，注意差分探头的电压范围），精确测量VDS。

1、2 VDS电压的测试case

测量电源在稳态、动态、OC、short状态下的VDS电压值

1、3 VDS电压的spec来源于MOSFET的datasheet

1、4 VDS的电压通常要降额80%或90%进行使用。 所以在测试用例中spec要乘以0.8/0.9

1、5 VDS电压测试的注意事项

①带宽选择：通常VDS电压推荐使用100M以上的示波器带宽和探头带宽。

AC-DC 开关电源测量Vds电压推荐使用100MHz以上的示波器系统带宽，低压 DC-DC 开关电源测量Vds电压推荐使用350MHz以上的示波器系统带宽 。

②采样率要满足带宽需求：示波器实际采样率要大于要求带宽的4倍，如果采样率达不到测试所需带宽的4倍以上，同样会使测试结果变小，因此进行Vds电压测试时要合适设置示波器水平时基。

③地线要越短越好：长地线对测试结果的影响主要是因为地线寄生电感会使探头带宽降低，同时可能会使信号造成震荡。

④无源探头要校准

无源探头补偿不当对Vds电压测试结果影响非常大，探头过补偿，会使测试结果偏大，工程师会根据错误的测试结果选择耐压更高（当然也更贵）的开关管，会造成产品成本提高； 但是，相比过补偿，探头欠补偿带来的后果更为严重，因为探头欠补偿都会造成peak电压测试结果偏低，可能会使本来已经超过耐压的信号在示波器上显示出来还能符合元器件使用要求。

⑤电压电流不要同时测

在测量 MOSFET 安全工作区（SOA）时，需要电流探头与电压探头同时进行测试以绘制电流和电压交叉点，但是要注意，电流探头测量时需要破坏开关管原来的走线，同时在串入一根更长的线，由于寄生电感的影响，这根线会使 Vds 瞬态电压明显变高，影响测试结果。 因此，在测量 Vds peak电压时一定要保证待测开关管相关布线为初始状态。

2、 栅-源极电压（VGS）

VGS是指MOSFET的栅-源极的工作驱动电压，在工作中，这两端的电压不能超过最大值。 注：这里的±20V代表的是VGS电压可以使用正电压导通，负电压关断。 一般MOS采用0电压就可以关断，负电压为了提高关断的可靠性。 IGBT虽与MOS类似，但是IGBT明确了要使用负电压进行关断。

3、漏极持续工作电流( ID )

ID 是指 MOSFET 的持续工作电流，它可由下列公式计算得出：

TJ = 结温

TC =壳温

RDS(ON) = 漏-源极导通电阻

RθJC = 结-壳热阻

K = 导通电阻-结温系数

注：ID中并不包含开关损耗，并且实际使用时保持管表面温度在25℃（Tcase）也很难。 因此，硬开关应用中实际开关电流通常小于ID 额定值@ TC = 25℃的一半，通常在1/3～1/4。

4、 脉冲漏极电流( IDM )

IDM 是代表 MOSFET 安全工作区域的电流最大值，MOSFET 只有在安全工作区域运行，才能确保电源系统的稳定性。

5、单脉冲雪崩电流( IAS )

测试 MOSFET 的 UIS 电路时，MOSFET 导通，使电感充电。 当 MOSFET 关闭，电感瞬间放电，导致 MOSFET 上的 Lx(di/dt)的电压摆幅超过 MOSFET 的 BVDS，导致 MOSFET 进入雪崩效应，这个电感瞬间放电的电流，即为雪崩电流 IAS。

6、单脉冲雪崩能量( EAS )

针对确认 MOSFET 的强固性，UIL (非嵌位电感负载) 或 UIS (非嵌位感性开关) 测试是非常重要的。 EAS 表示超过 VDS 时任一脉冲的最大能量。 当 MOSFET 处于关闭状态时，电感上累积的电压超过 MOSFET 击穿电压 BVDS 后，导致雪崩击穿，雪崩击穿发生时，电感瞬间放电流会流过关闭的 MODFET，导致高功率损耗。 当周遭线路有电感负载或瞬间负载运行时，这个参数是要考虑的。

UIS 测试电路，当提供 VGS 驱动信号给待测 MOSFET，待测 MOSFET 导通，电流开始储存在电感 L，电流线性增长，如上图所示。 当 ID 达到 IAS 时，待测 MOSFET 此时开始关闭的，导致电感将储存的能量释放出来，强迫使待测 MOSFET 达到击穿电压值(BVDS)。 而待测 MOSFET 保持(BVDS)电压击穿模式，直到所有能量释放完了。 IAS 与 BVDS 交迭的蓝色区域为 EAS(单次雪崩能量)。

7 、总耗散功率( PD )

PD 是指 MOSFET 的最大耗散功率，此外，此功率的大小由不同的温度条件决定。

在壳温 (TC) 条件下，PD公式如下：

在环境温度(TA)条件下，PD 公式如下：

TJ = 结温

TC = 壳温

RθJC = 结-壳热阻

RθJA = 结-环境热阻

8 、工作结温和存储温度范围 ( TJ , TSTG )

TJ 是指 MOSFET 最大的工作结温，MOSFET 工作时要避免出现超过结温规格值的情况。

TSTG 是指存储或运输 MOSFET 的温度范围，它是存储的限定温度值。