mos管并联均流技术

电子常识

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描述

  mos管是金属(metal)—氧化物(oxide)—半导体(semiconductor)场效应晶体管,或者称是金属—绝缘体(insulator)—半导体。MOS管的source和drain是可以对调的,他们都是在P型backgate中形成的N型区。在多数情况下,这个两个区是一样的,即使两端对调也不会影响器件的性能。这样的器件被认为是对称的。

  定义

  双极型晶体管把输入端电流的微小变化放大后,在输出端输出#FormatImgID_0#N沟道mos管符号一个大的电流变化。双极型晶体管的增益就定义为输出输入电流之比(beta)。另一种晶体管,叫做场效应管(FET),把输入电压的变化转化为输出电流的变化。FET的增益等于它的transconductance, 定义为输出电流的变化和输入电压变化之比。市面上常有的一般为N沟道和P沟道,详情参考右侧图片(N沟道耗尽型MOS管)。而P沟道常见的为低压mos管。

  场效应管通过投影#FormatImgID_1#P沟道mos管符号一个电场在一个绝缘层上来影响流过晶体管的电流。事实上没有电流流过这个绝缘体,所以FET管的GATE电流非常小。最普通的FET用一薄层二氧化硅来作为GATE极下的绝缘体。这种晶体管称为金属氧化物半导体(MOS)晶体管,或,金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)。因为MOS管更小更省电,所以他们已经在很多应用场合取代了双极型晶体管。

  MOS管并联均流技术分析

  普通的功率MOSFET因为内阻低、耐压高、电流大、驱动简易等优良特性而得到了广泛应用。当单个MOSFET的电流或耗散功率不满足设计的需求时就遇到了并联mos管的问题。并联mos管的两大问题,其一就是mos管的选型,其二就是mos管参数的筛选。

  首先我们测试从某网店购买的IRF4905型PMOS管。从图中可见此PMOS管的字符与常见的IR公司器件有较大差异,遂使用DF-80A型二极管正向压降测试仪对此mos管进行实际的ID-VDS曲线测试。先从官网下载IRF4905的ID-VDS曲线,可见当Vgs为-6.5V时,Id约在90A时恒流。

  用二极管测试仪DF-80A连接待测MOS管,测试仪输出正极接IRF4905的S极,测试仪的负极接IRF4905的D极,用线性稳压电源加电位器接到IRF4905的G极,调节电位器,使Vgs=-6.5V。

  实际测试:ID扫描范围:0-100A,测试脉宽300微秒。可得到一个奇怪的测试曲线,与数据手册中的曲线并不一致,在85A附近类似恒流趋势,但是随后曲线发生转折,变成了近似恒压曲线。敲开该mos管发现,内部晶片仅芝麻粒大小。

  从手册上可得该PMOS管的电流可达74A,显然此批料为假货。如果购料后没经过测试即上机,几乎必然出现炸管事故。

  我们再从本地电子市场购买一管IRF4905。再次用DF-80A型二极管正向特性测试仪测量ID-VDS曲线。参数同上:ID扫描范围:0-100A,300us脉冲宽度。测量结果如下:该曲线与数据手册的描述相符。

  进一步解剖结果显示,该PMOS管晶片面积大,且金属部分呈紫铜色,与假芯片MOS管形成了鲜明对比。而且使用DF-80A型二极管正向压降测试仪测试时,ID电流均是脉冲形式,平均功率很低,所以待测MOS管均不明显发热,保护器件不受损。

  选定了MOS管的供应商后将挑选参数尽量一致的MOS管。我们用16只IRF4905管并联做并联分流,这些MOS管源极并联,栅极通过电阻网络连接,漏极悬空待测。测试方法同上。利用该软件的Excel数据导出功能,可以很方便的比较每个MOS管的特性曲线。

  图为16只MOS管的ID-VDS曲线,使用Excel的绘制折线图功能生成。该曲线清晰展示了有4只mos管的导通电阻小于其余的MOS管,这些MOS管工作时将流过更大的电流,易受损。因此将这四只MOS管换新后,16条ID-VDS曲线近乎完美重合,达到了并联使用要求。

  并联均流

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