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场效应管的技术参数有哪些?其有什么含义?

场效应管可应用于放大。由于场效应管放大器的输入阻抗很高,因此耦合电容可以容量较小,不必使用电解电容器。

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以下是场效应管(FET,包括MOSFET、JFET等)的主要技术参数及其含义的中文解释:


一、 核心电气参数

  1. 漏源击穿电压(V<sub>DS(BR)</sub> / V<sub>DSS</sub>)

    • 含义:FET漏极(D)与源极(S)之间所能承受的最大反向电压,超过此电压会导致器件击穿损坏。
    • 设计意义:需确保实际电路电压低于此值(通常需保留20-50%裕量)。
  2. 栅源击穿电压(V<sub>GS(BR)</sub>)

    • 含义:栅极(G)与源极(S)之间绝缘层(如MOSFET的氧化层)能承受的最大电压,超压会永久损坏栅极。
    • 设计意义:驱动电路输出必须限制在此值以下。
  3. 连续漏极电流(I<sub>D</sub>)

    • 含义:在指定温度(常为25℃)和散热条件下,允许长期通过的漏极电流最大值。
    • 设计意义:决定FET的电流承载能力,需结合散热设计考虑。
  4. 脉冲漏极电流(I<sub>DM</sub>)

    • 含义:短时脉冲(如μs~ms级)允许的峰值漏极电流,通常远高于连续电流。
    • 设计意义:用于应对启动、短路等瞬态过流场景。

二、 导通特性参数

  1. 导通电阻(R<sub>DS(on)</sub>)

    • 含义:FET完全导通时,漏极到源极之间的等效电阻。
    • 意义
      • 直接影响效率:RDS(on)越小,导通损耗越低(损耗 = I²·R)。
      • 与温度相关:温度升高时RDS(on)会显著增大(尤其硅基器件)。
  2. 栅极阈值电压(V<sub>GS(th)</sub>)

    • 含义:使FET开始导通(产生微小漏极电流,如250μA)所需的最小栅源电压。
    • 意义
      • 驱动需求:驱动电压必须高于VGS(th)以保证完全导通(常需高出2-10V)。
      • 类型区分
      • 增强型FET:VGS(th) > 0(如+2V)。
      • 耗尽型FET:VGS(th) < 0(如-2V)。

三、 开关特性参数

  1. 输入电容(C<sub>iss</sub>)

    • 计算公式:Ciss = Cgs + Cgd(栅源电容 + 栅漏电容)
    • 意义:影响栅极充电时间,驱动电路需提供足够电流为其充电。
  2. 输出电容(C<sub>oss</sub>)

    • 计算公式:Coss = Cds + Cgd(漏源电容 + 栅漏电容)
    • 意义:开关过程中产生容性损耗(Eoss = ½CossV²),影响高频效率。
  3. 反向传输电容(C<sub>rss</sub>)

    • 等同:Cgd(栅漏电容)
    • 意义:米勒电容,通过米勒效应延长开关时间,易引起振荡,需优化驱动阻抗。
  4. 栅极总电荷(Q<sub>g</sub>)

    • 含义:使FET从关断到完全导通所需的总栅极电荷量。
    • 意义
      • 驱动功耗:驱动损耗 = Qg × VGS × f(开关频率)。
      • 选型关键:高频应用中优先选择低Qg的FET以降低损耗。
  5. 开关时间(t<sub>d(on)</sub>/t<sub>d(off)</sub>、t<sub>r</sub>/t<sub>f</sub>)

    • 包含:开启延迟、关断延迟、上升时间、下降时间。
    • 意义:决定开关速度,影响高频应用的效率与EMI。

四、 功率与热参数

  1. 最大功耗(P<sub>D</sub>)

    • 含义:器件允许的最大功率耗散值(需在指定散热条件下实现)。
    • 计算公式:PD = (Tj(max) - Tc) / RθJC(Tc为壳温)。
  2. 热阻(R<sub>θJA</sub>、R<sub>θJC</sub>)

    • RθJC:结到壳的热阻(单位℃/W),由器件本身决定。
    • RθJA:结到环境的热阻(含散热器),决定实际散热能力。
    • 设计公式:Tj = Ta + Ploss × RθJA(Tj需低于最大结温)。

五、 二极管特性(体二极管参数)

  1. 体二极管正向压降(V<sub>SD</sub>)

    • 含义:FET内部寄生二极管导通时的正向压降(在同步整流等应用中至关重要)。
  2. 反向恢复时间(t<sub>rr</sub>)与电荷(Q<sub>rr</sub>)

    • 意义:体二极管从导通到关断时,反向电流消失的时间与电荷量,影响开关噪声和损耗。

六、 频率特性

  1. 特征频率(f<sub>T</sub>)
    • 含义:电流增益降为1时的频率,反映器件的理论最高工作频率。
    • 公式:fT ≈ gm / (2π·Ciss)。

七、 其他参数

  1. 跨导(g<sub>m</sub>)

    • 含义:漏极电流变化量与栅源电压变化量之比(ΔID/ΔVGS),反映电压控制电流的能力。
    • 意义:gm越高,同等驱动电压下控制电流能力越强。
  2. 雪崩能量(E<sub>AS</sub>)

    • 含义:FET在雪崩击穿状态下能承受的单次脉冲能量(应对感性负载关断时的电压尖峰)。

参数选择关键点总结

提示:参数值会随温度、电压变化,需查阅器件手册中的曲线图(如RDS(on) vs Tj、Qg vs VGS等)进行精确设计。

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