MOS管的种类及构造
MOS管是FET的一种(另一种为JFET结型场效应管),紧张有两种构造形式:N沟道型和P沟道型;又根据场效应事理的不同,分为耗尽型(当栅压为零时有较大漏极电流)和增强型(当栅压为零,漏极电流也为零,必须再加一定的栅压之后才有漏极电流)两种。因此,MOS管可以被制构成P沟道增强型、P沟道耗尽型、N沟道增强型、N沟道耗尽型4种类型产品。

图表1 MOS管的4种类型

每一个MOS管都供应有三个电极:Gate栅极(表示为“G”)、Source源极(表示为“S”)、Drain漏极(表示为“D”)。接线时,对付N沟道的电源输入为D,输出为S;P沟道的电源输入为S,输出为D;且增强型、耗尽型的接法基本一样。
图表2 MOS管内部构造图
从构造图可创造,N沟道型场效应管的源极和漏极接在N型半导体上,而P沟道型场效应管的源极和漏极则接在P型半导体上。场效应管输出电流由输入的电压(或称场电压)掌握,其输入的电流极小或没有电流输入,使得该器件有很高的输入阻抗,这也是MOS管被称为场效应管的主要缘故原由。
MOS监工作事理
1N沟道增强型场效应管事理
N沟道增强型MOS管在P型半导体上天生一层SiO2薄膜绝缘层,然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区,从N型区引出电极(漏极D、源极S);在源极和漏极之间的SiO2绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G;P型半导体称为衬底,用符号B表示。由于栅极与其它电极之间是相互绝缘的,以是NMOS又被称为绝缘栅型场效应管。
当栅极G和源极S之间不加任何电压,即VGS=0时,由于漏极和源极两个N+型区之间隔有P型衬底,相称于两个背靠背连接的PN结,它们之间的电阻高达1012Ω,即D、S之间不具备导电的沟道,以是无论在漏、源极之间加何种极性的电压,都不会产生漏极电流ID。
图表3 N沟道增强型MOS管构造示意图
当将衬底B与源极S短接,在栅极G和源极S之间加正电压,即VGS>0时,如图表3(a)所示,则在栅极与衬底之间产生一个由栅极指向衬底的电场。在这个电场的浸染下,P衬底表面附近的空穴受到排斥将向下方运动,电子受电场的吸引向衬底表面运动,与衬底表面的空穴复合,形成了一层耗尽层。
如果进一步提高VGS电压,使VGS达到某一电压VT时,P衬底表面层中空穴全部被排斥和耗尽,而自由电子大量地被吸引到表面层,由量变到质变,使表面层变成了自由电子为多子的N型层,称为“反型层”,如图表3(b)所示。
反型层将漏极D和源极S两个N+型区相连通,构成了漏、源极之间的N型导电沟道。把开始形成导电沟道所需的VGS值称为阈值电压或开启电压,用VGS(th)表示。显然,只有VGS>VGS(th)时才有沟道,而且VGS越大,沟道越厚,沟道的导通电阻越小,导电能力越强;“增强型”一词也由此得来。
图表4 耗尽层与反型层产生的构造示意图
在VGS>VGS(th)的条件下,如果在漏极D和源极S之间加上正电压VDS,导电沟道就会有电流流利。漏极电流由漏区流向源区,由于沟道有一定的电阻,以是沿着沟道产生电压降,使沟道各点的电位沿沟道由漏区到源区逐渐减小,靠近漏区一真个电压VGD最小,其值为VGD=VGS-VDS,相应的沟道最薄;靠近源区一真个电压最大,即是VGS,相应的沟道最厚。
这样就使得沟道厚度不再是均匀的,全体沟道呈倾斜状。随着VDS的增大,靠近漏区一真个沟道越来越薄。
当VDS增大到某一临界值,使VGD≤VGS(th)时,漏真个沟道消逝,只剩下耗尽层,把这种情形称为沟道“预夹断”,如图表4(a)所示。连续增大VDS[即VDS>VGS-VGS(th)],夹断点向源极方向移动,如图表4(b)所示。
只管夹断点在移动,但沟道区(源极S到夹断点)的电压降保持不变,仍即是VGS-VGS(th)。因此,VDS多余部分电压[VDS-(VGS-VGS(th))]全部降到夹断区上,在夹断区内形成较强的电场。这时电子沿沟道从源极流向夹断区,当电子到达夹断区边缘时,受夹断区强电场的浸染,会很快的漂移到漏极。
图表5 预夹断及夹断区形成示意图
2P沟道增强型场效应管事理
P沟道增强型MOS管因在N型衬底中天生P型反型层而得名,其通过光刻、扩散的方法或其他手段,在N型衬底(基片)上制作出两个掺杂的P区,分别引出电极(源极S和漏极D),同时在漏极与源极之间的SiO2绝缘层上制作金属栅极G。其构造和事情事理与N沟道MOS管类似;只是利用的栅-源和漏-源电压极性与N沟道MOS管相反。
在正常事情时,P沟道增强型MOS管的衬底必须与源极相连,而漏极对源极的电压VDS应为负值,以担保两个P区与衬底之间的PN结均为反偏,同时为了在衬底顶表面附近形成导电沟道,栅极对源极的电压也应为负。
图表6 P沟道增强型MOS管的构造示意图
当VDS=0时。在栅源之间加负电压比,由于绝缘层的存在,故没有电流,但是金属栅极被补充电而聚拢负电荷,N型半导体中的多子电子被负电荷排斥向体内运动,表面留下带正电的离子,形成耗尽层。
随着G、S间负电压的增加,耗尽层加宽,当VDS增大到一定值时,衬底中的空穴(少子)被栅极中的负电荷吸引到表面,在耗尽层和绝缘层之间形成一个P型薄层,称反型层,如图表6(2)所示。
这个反型层就构成漏源之间的导电沟道,这时的VGS称为开启电压VGS(th),达到VGS(th)后再增加,衬底表面感应的空穴越多,反型层加宽,而耗尽层的宽度却不再变革,这样我们可以用VGS的大小掌握导电沟道的宽度。
图表7 P沟道增强型MOS管耗尽层及反型层形成示意图
当VDS≠0时。导电沟道形成往后,D、S间加负向电压时,那么在源极与漏极之间将有漏极电流ID流利,而且ID随VDS而增,ID沿沟道产生的压降使沟道上各点与栅极间的电压不再相等,该电压削弱了栅极中负电荷电场的浸染,使沟道从漏极到源极逐渐变窄,如图表7(1)所示。
当VDS增大到使VGD=VGS(即VDS=VGS-VGS(TH)),沟道在漏极附近涌现预夹断,如图表7(2)所示。再连续增大VDS,夹断区只是稍有加长,而沟道电流基本上保持预夹断时的数值,其缘故原由是当涌现预夹断时再连续增大VDS,VDS的多余部分就全部加在漏极附近的夹断区上,故形成的漏极电流ID近似与VDS无关。
图表8 P沟道增强型MOS管预夹断及夹断区形成示意图
3N沟道耗尽型场效应管事理
N沟道耗尽型MOS管的构造与增强型MOS管构造类似,只有一点不同,便是N沟道耗尽型MOS管在栅极电压VGS=0时,沟道已经存在。这是由于N沟道是在制造过程中采取离子注入法预先在D、S之间衬底的表面、栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量的金属正离子,该沟道亦称为初始沟道。
当VGS=0时,这些正离子已经感应出反型层,形成了沟道,以是只要有漏源电压,就有漏极电流存在;当VGS>0时,将使ID进一步增加;VGS<0时,随着VGS的减小,漏极电流逐渐减小,直至ID=0。对应ID=0的VGS称为夹断电压或阈值电压,用符号VGS(off)或Up表示。
由于耗尽型MOSFET在VGS=0时,漏源之间的沟道已经存在,以是只要加上VDS,就有ID流利。如果增加正向栅压VGS,栅极与衬底之间的电场将使沟道中感应更多的电子,沟道变厚,沟道的电导增大。
如果在栅极加负电压(即VGS<0),就会在相对应的衬底表面感应出正电荷,这些正电荷抵消N沟道中的电子,从而在衬底表面产生一个耗尽层,使沟道变窄,沟道电导减小。当负栅压增大到某一电压VGS(off)时,耗尽区扩展到全体沟道,沟道完备被夹断(耗尽),这时纵然VDS仍存在,也不会产生漏极电流,即ID=0。
图表9 N沟道耗尽型MOS管构造(左)及转移特性(右)示意图
4P沟道耗尽型场效应管事理
P沟道耗尽型MOS管的事情事理与N沟道耗尽型MOS管完备相同,只不过导电的载流子不同,供电电压极性也不同。
5耗尽型与增强型MOS管的差异
耗尽型与增强型的紧张差异在于耗尽型MOS管在G端(Gate)不加电压时有导电沟道存在,而增强型MOS管只有在开启后,才会涌现导电沟道;两者的掌握办法也不一样,耗尽型MOS管的VGS(栅极电压)可以用正、零、负电压掌握导通,而增强型MOS管必须使得VGS>VGS(th)(栅极阈值电压)才行。
由于耗尽型N沟道MOS管在SiO2绝缘层中掺有大量的Na+或K+正离子(制造P沟道耗尽型MOS管时掺入负离子),当VGS=0时,这些正离子产生的电场能在P型衬底中感应出足够的电子,形成N型导电沟道;当VGS>0时,将产生较大的ID(漏极电流);如果使VGS<0,则它将削弱正离子所形成的电场,使N沟道变窄,从而使ID减小。
这些特性使得耗尽型MOS管在实际运用中,当设备开机时可能会误触发MOS管,导致整机失落效;不易被掌握,使得其运用极少。
因此,日常我们看到的NMOS、PMOS多为增强型MOS管;个中,PMOS可以很方便地用作高端驱动。不过PMOS由于存在导通电阻大、价格贵、更换种类少等问题,在高端驱动中,常日还是利用NMOS替代,这也是市情上无论是运用还是产品种类,增强型NMOS管最为常见的主要缘故原由,尤其在开关电源和马达驱动的运用中,一样平常都用NMOS管。
MOS管主要特性
1导通特性
导通的意义是作为开关,相称于开关闭合。NMOS的特性,VGS大于一定的值就会导通,适用于源极接地时的情形(低端驱动),只需栅极电压达到4V或10V就可以了。PMOS的特性是,VGS小于一定的值就会导通,适用于源极接VCC时的情形(高端驱动)。
2丢失特性
不管是NMOS还是PMOS,导通后都有导通电阻存在,电流就会被电阻花费能量,这部分花费的能量叫做导通损耗。小功率MOS管导通电阻一样平常在几毫欧至几十毫欧旁边,选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。
MOS管在进行导通和截止时,两端的电压有一个降落过程,流过的电流有一个上升的过程,在这段韶光内,MOS管的丢失是电压和电流的乘积,这称之为开关丢失。常日开关丢失比导通丢失大得多,而且开关频率越快,丢失也越大。
导通瞬间电压和电流的乘积越大,构成的丢失也就越大。缩短开关韶光,可以减小每次导通时的丢失;降落开关频率,可以减小单位韶光内的开关次数。这两种办法都可以减小开关丢失。
3寄生电容驱动特性
跟双极性晶体管比较,MOS管须要GS电压高于一定的值才能导通,而且还哀求较快的导通速率。在MOS管的构造中可以看到,在GS、GD之间存在寄生电容,而MOS管的驱动,理论上便是对电容的充放电。
对电容的充电须要一个电流,由于对电容充电瞬间可以把电容算作短路,以是瞬间电流会比较大。选择/设计MOS管驱动时第一个要留神的是可供应瞬间短路电流的大小;第二个要留神的是,普遍用于高端驱动的NMOS,导通时须要栅极电压大于源极电压。
而高端驱动的MOS管导通时源极电压与漏极电压(VCC)相同,以是这时栅极导通电压要比VCC高4V或10V,而且电压越高,导通速率越快,导通电阻也越小。
图表10 4种MOS管特性比较示意图
4寄生二极管
漏极和源极之间有一个寄生二极管,即“体二极管”,在驱动感性负载(如马达、继电器)运用中,紧张用于保护回路。不过体二极管只在单个MOS管中存在,在集成电路芯片内部常日是没有的。
图表11 寄生二极管位置示意图
5不同耐压MOS管特点
不同耐压的MOS管,其导通电阻中各部分电阻比例分布不同。如耐压30V的MOS管,其外延层电阻仅为总导通电阻的29%,耐压600V的MOS管的外延层电阻则是总导通电阻的96.5%。
不同耐压MOS管的差异紧张在于,耐高压的MOS管其反应速率比耐低压的MOS管要慢,因此,它们的特性在实际运用中也表现出了不一样之处,如耐中低压MOS管只须要极低的栅极电荷就可以知足强大电流和大功率处理能力,除开关速率快之外,还具有开关损耗低的特点,特殊适应PWM输出模式运用;而耐高压MOS管具有输入阻抗高的特性,在电子镇流器、电子变压器、开关电源方面运用较多。
图表12 不同耐压MOS管特点一览表
MOS管与三极管、IBGT的差别
1MOS管与三极管的差别
三极管全称为半导体三极管,它的紧张浸染便是将眇小的旗子暗记中止放大。MOS管与三极管有着许多附近的地方,也有许多不同之处。
首先是开关速率的不同。三极监工作时,两个PN结都会感应出电荷,当开关管处于导通状态时,三极管处于饱和状态,假设这时三极管截至,PN结感应的电荷要规复到平衡状态,这个过程需求韶光。而MOS由于事情办法不同,不须要规复韶光,因此可以用作高速开关管。
其次是掌握办法不同。MOS管是电压掌握元件,而三级管是电流掌握元件。在只许可从旗子暗记源取较少电流的情形下,应选用MOS管;而在旗子暗记电压较低,又许可从旗子暗记源取较多电流的条件下,应选用三极管。
接着是载流子种类数量不同。电力电子技能中提及的单极器件是指只靠一种载流子导电的器件,双极器件是指靠两种载流子导电的器件。MOS管只运用了一种多数载流子导电,以是也称为单极型器件;而三极管是既有多数载流子,也运用少数载流子导电;是为双极型器件。
第三是灵巧性不同。有些MOS管的源极和漏极可以互换利用,栅压也可正可负,灵巧性比三极管好。
第四是集成能力不同。MOS管能在很小电流和很低电压的条件下事情,而且它的制造工艺可以很方便地把很多MOS管集成在一块硅片上,因此MOS管在大范围集成电路中得到了普遍的运用。
第五是输入阻抗和噪声能力不同。MOS管具有较高输入阻抗和低噪声等优点,被普遍运用于各种电子设备中,特殊用MOS管做全体电子设备的输入级,可以得到普通三极管很难达到的性能。
末了是功消耗耗不同。同等情形下,采取MOS管时,功消耗耗低;而选用三极管时,功消耗耗要赶过许多。
当然,在利用本钱上,MOS管要高于三极管,因此根据两种元件的特性,MOS管常用于高频高速电路、大电流场所,以及对基极或漏极掌握电流比较敏感的中心区域;而三极管则用于低本钱场所,达不到效果时才会考虑更换选用MOS管。
表13 MOS管与三极管紧张差异比较一览
2MOS管与IGBT的差别
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和功率晶体管(GTR)的低导通压降两方面的优点。
GTR饱和压降落,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速率快,但导通压降大,载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降落。常见的IGBT又分为单管和模块两种,单管的外不雅观和MOS管有点相像,常见生产厂家有富士电机、仙童半导体等,模块产品一样平常为内部封装了数个单个IGBT,由内部联接成适宜的电路。
由于IGBT事理为先开通MOS管,再驱动三极管开通,该事理决定了IGBT的开关速率比MOS管慢,但比三极管快。
制造本钱上,IGBT要比MOS管高很多,这是由于IGBT的制作多了薄片背面离子注入、薄片低温退火(如激光退火)工序,而这两个工序都须要专门针对薄片工艺的昂贵机台。
在低压下,低压MOS管的导通压降常日都掌握在0.5V以下(基本不会超过1V的),比如IR4110低压MOS管,其内阻为4mΩ,给它100A的导通电流,导通压降是0.4V旁边。电流导通压降落,意味着导通损耗小,同时兼具开关损耗小的特性,因此,IGBT相对MOS管在电性能没有上风,加上在性价比上MOS管更具上风,以是基本上看不到低压IGBT。
MOS管的最大劣势是随着耐压升高,内阻迅速增大,以是高压下内阻很大,致使MOS管不能做大功率运用。
在高压领域,MOS管的开关速率仍是最快的,但高压下MOS管的导通压降很大(内阻随耐压升高而迅速升高),即便是耐压600V的COOLMOS管,导通电阻可高达几欧姆,致使耐流很小。
而IGBT在高耐压下,导通压降险些没明显增大(IGBT的导通电流利过三极管处理),以是高压下IGBT上风明显,既有高开关速率,又有三极管的大电流特性;其余,在新一代IGBT产品中,开关速率高(纳秒级),导通压降、开关损耗等也有了长足进步,使得IGBT耐脉冲电流冲击力更强,且耐压高、驱动功率小等优点更加突出。
在须要耐压超过150V的利用条件下,MOS管已经基本没有上风。以范例的IRFS4115与第四代IGBT型SKW30N60比拟中,在150V、20A连续工况下运行,前者开关损耗为6mJ/pulse,而后者只有1.15mJ/pulse,不敷前者的1/5;若用极限事情条件,二者功率负荷相差将更悬殊!
目前,诸如冶金、钢铁、高速铁路、船舶等有大功率需求的领域已较少见到MOS管,而是广泛运用IGBT元器件。
总的来说,IGBT更适用于高压、大电流、低频率(20KHZ旁边)场所,电压越高,IGBT越有上风,在600v以上,IGBT的上风非常明显;而MOSFET更适用于低电压、小电流、低频率(几十KHz~几MHz)领域,电压越低,MOS管越有上风。
MOS管紧张参数
场效应管的参数很多,包括极限参数、动态电特性参数和静态电特性参数,个中主要的参数有:饱和漏源电流IDSS、夹断电压Up、开启电压VT(加强型绝缘栅管)、跨导gM、漏源击穿电压BVDS、最大耗散功率PDSM和最大漏源电流IDSM等。
1最大额定参数
最大额定参数,哀求所有数值取得条件为Ta=25℃。
图表14 MOS管的绝对最大额定值示例
VDS/VDSS 最大漏源电压
在栅源短接,漏源额定电压VDSS[或写作V(BR)DSS]是指漏-源未发生雪崩击穿前所能施加的最大电压。根据温度的不同,实际雪崩击穿电压可能低于额定VDSS。
VGS/ VGSS 最大栅源电压
VGS[或写作V(BR)GSS]额定电压是栅源两极间可以施加的最大电压。设定该额定电压的紧张目的是防止电压过高导致的栅氧化层损伤。实际栅氧化层可承受的电压远高于额定电压,但是会随制造工艺的不同而改变,因此保持VGS在额定电压以内可以担保运用的可靠性。
ID 连续泄电流
ID定义为芯片在最大额定结温TJ(max)下,管表面温度在25℃或者更高温度下,可许可的最大连续直流电流。该参数为结与管壳之间额定热阻RθJC和管壳温度的函数:
ID中并不包含开关损耗,并且实际利用时保持管表面温度在25℃(Tcase)也很难。因此,硬开关运用中实际开关电流利常小于ID 额定值@ TC=25℃的一半,常日在1/3~1/4。
注:采取热阻JA可以估算出特定温度下的ID,这个值更有现实意义。
IDM/IDSM 脉冲漏极电流/最大漏源电流
该参数反响了器件可以处理的脉冲电流的高低,脉冲电流要远高于连续的直流电流。定义IDM的目的在于:线的欧姆区。对付一定的栅-源电压,MOSFET导通后,存在最大的漏极电流,如图表15所示,对付给定的一个栅-源电压,如果事情点位于线性区域内,漏极电流的增大会提高漏-源电压,由此增大导通损耗。永劫光事情在大功率之下,将导致器件失落效。因此,在范例栅极驱动电压下,须要将额定IDM设定在区域之下,区域的分界点在VGS和曲线相交点。
图表15 MOSFET导通后,存在最大的漏极电流
因此须要设定电流密度上限,防止芯片温度过高而烧毁。这实质上是为了防止过高电流流经封装引线,由于在某些情形下,全体芯片上最“薄弱的连接”不是芯片,而是封装引线。
考虑到热效应对付IDM的限定,温度的升高依赖于脉冲宽度,脉冲间的韶光间隔,散热状况,RDS(on)以及脉冲电流的波形和幅度。纯挚知足脉冲电流不超出IDM上限并不能担保结温不超过最大许可值。可以参考热性能与机器性能中关于瞬时热阻的谈论,来估计脉冲电流下结温的情形。
PDSM 最大耗散功率
亦即容许沟道总功耗,标定了器件可以消散的最大功耗,可以表示为最大结温和管壳温度为25℃时热阻的函数。
TJ、TSTG 事情温度和存储环境温度的范围
这两个参数标定了器件事情和存储环境所许可的结温区间。设定这样的温度范围是为了知足器件最短事情寿命的哀求。如果确保器件事情在这个温度区间内,将极大地延长其事情寿命。
EAS 单脉冲雪崩击穿能量
如果电压过冲值(常日由于泄电流和杂散电感造成)未超过击穿电压,则器件不会发生雪崩击穿,因此也就不须要消散雪崩击穿的能力。雪崩击穿能量标定了器件可以容忍的瞬时过冲电压的安全值,其依赖于雪崩击穿须要消散的能量。
定义额定雪崩击穿能量的器件常日也会定义额定EAS。额定雪崩击穿能量与额定UIS具有相似的意义。EAS标定了器件可以安全接管反向雪崩击穿能量的高低。
L是电感值,ID为电感上流过的电流峰值,其会溘然转换为丈量器件的漏极电流。电感上产生的电压超过MOSFET击穿电压后,将导致雪崩击穿。雪崩击穿发生时,纵然MOSFET处于关断状态,电感上的电流同样会流过MOSFET器件。电感上所储存的能量与杂散电感上存储,由MOSFET消散的能量类似。
MOSFET并联后,不同器件之间的击穿电压很难完备相同。常日情形是:某个器件率先发生雪崩击穿,随后所有的雪崩击穿电流(能量)都从该器件流过。
EAR 重复雪崩能量
重复雪崩能量已经成为“工业标准”,但是在没有设定频率、其它损耗以及冷却量的情形下,该参数没有任何意义。散热(冷却)状况常常制约着重复雪崩能量。对付雪崩击穿所产生的能量高低也很难预测。
额定EAR的真实意义在于标定了器件所能承受的反复雪崩击穿能量。该定义的条件条件是:不对频率做任何限定,从而器件不会过热,这对付任何可能发生雪崩击穿的器件都是现实的。在验证器件设计的过程中,最好可以丈量处于事情状态的器件或者热沉的温度,来不雅观察MOSFET器件是否存在过激情亲切况,特殊是对付可能发生雪崩击穿的器件。
IAR 雪崩击穿电流
对付某些器件,雪崩击穿过程中芯片上电流集边的方向哀求对雪崩电流IAR进行限定。这样,雪崩电流变成雪崩击穿能量规格的“风雅阐述”;其揭示了器件真正的能力。
图表16 雪崩毁坏耐量测定电路和波形
SOA 安全事情区
每种MOS管都会给出其安全事情区域,功率MOS管不会表现出二次击穿,因此安全运行区域只大略从导致结温达到最大许可值时的耗散功率定义。
2静态电特性
图表17 静态电特性及参数一览表
V(BR)DSS/VBDSS 漏源击穿电压(毁坏电压)
或叫BVDS,是指在特定的温度和栅源短接情形下,流过漏极电流达到一个特定值时的漏源电压。这种情形下的漏源电压为雪崩击穿电压。
V(BR)DSS是正温度系数,其漏源电压的最大额定值随着温度的低落而降落,在-50℃时,V(BR)DSS大约是25℃时最大漏源额定电压的90%。
BVGS 栅源击穿电压
在增加栅源电压过程中,使栅极电流IG由零开端剧增时的VGS。
VGS(th)阈值电压
也用VT表示,是指加的栅源电压能使漏极开始有电流,或关断MOSFET时电流消逝时的电压,测试的条件(漏极电流、漏源电压、结温)也是有规格的。正常情形下,所有的MOS栅极器件的阈值电压都会有所不同。因此,VGS(th)的变革范围是规定好的。VGS(th)是负温度系数,当温度上升时,MOSFET将会在比较低的栅源电压下开启。
VGS(off) 夹断电压
也用Up表示,是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,使漏源间刚截止时的栅极电压。
RDS(on) 导通电阻
是指在特定的泄电流(常日为ID电流的一半)、栅源电压和25℃的情形下测得的漏-源电阻。
RGS 栅源电阻
即在栅、源极之间加的电压与栅极电流之比,这一特性有时以流过栅极的栅流表示MOS管的RGS能够很随意马虎地超越1010Ω。
IDSS 零栅压漏极电流
也称为饱和漏源电流,是指在当栅源电压VGS=0时,在特定的漏源电压下的漏源之间泄露电流。既然泄露电流随着温度的增加而增大,IDSS在室温和高温下都有规定。泄电流造成的功耗可以用IDSS乘以漏源之间的电压打算,常日这部分功耗可以忽略不计。
IGSS 栅源泄电流
是指在特定的栅源电压情形下流过栅极的泄电流。
3动态电特性
图表18 动态电特性及参数一览表
Ciss 输入电容
将漏源短接,用互换旗子暗记测得的栅极和源极之间的电容便是输入电容。Ciss是由栅泄电容Cgd和栅源电容Cgs并联而成,或者Ciss=Cgs+Cgd。当输入电容充电致阈值电压时器件才能开启,放电致一定值时器件才可以关断。因此驱动电路和Ciss对器件的开启和关断延时有着直接的影响。
Coss 输出电容
将栅源短接,用互换旗子暗记测得的漏极和源极之间的电容便是输出电容。Coss是由漏源电容Cds和栅泄电容Cgd并联而成,或者Coss=Cds+Cgd,对付软开关的运用,Coss非常主要,由于它可能引起电路的谐振
Crss 反向传输电容
在源极接地的情形下,测得的漏极和栅极之间的电容为反向传输电容。反向传输电容等同于栅泄电容。Cres=Cgd,反向传输电容也常叫做米勒电容,对付开关的上升和低落韶光来说是个中一个主要的参数,他还影响这关断延时时间。电容随着漏源电压的增加而减小,尤其是输出电容和反向传输电容。
Eoss 输出电容存储能量
表示输出电容Coss在MOS管存储的能量大小。由于MOS管的输出电容Coss有非常明显的非线性特性,随VDS电压的变革而变革。以是如果Datasheet供应了这个参数,对付评估MOS管的开关损耗很有帮助。并非所有的MOS管手册中都会供应这个参数,事实上大部分Datasheet并不供应。
di/dt 电流上升率
该参数反应了MOSFET体二极管的反向规复特性。由于二极管是双极型器件,受到电荷存储的影响,当二极管反向偏置时,PN结储存的电荷必须打消,上述参数正反响了这一特性。
图表19 寄生电容构造和电路示意图
Qgs、Qgd和Qg(栅极电荷值)
Qg栅极电荷值,也叫栅极总充电电量,反应存储在端子间电容上的电荷,既然开关的瞬间,电容上的电荷随电压的变革而变革,以是设计栅驱动电路时常常要考虑栅电荷的影响。
Qgs为从0电荷开始到第一个拐点处,Qgd是从第一个拐点到第二个拐点之间部分(也叫做“米勒”电荷),Qg是从0点到VGS即是一个特定的驱动电压的部分。
图表20 Qgs、Qgd和Qg参数含义示意图
泄电流和漏源电压的变革对栅电荷值影响比较小,而且栅电荷不随温度的变革。测试条件是规定好的。栅电荷的曲线图表示在数据表中,包括固定泄电流和变革漏源电压情形下所对应的栅电荷变革曲线。在上图中,平台电压VGS(pl)随着电流的增大增加的比较小(随着电流的降落也会降落)。平台电压也正比于阈值电压,以是不同的阈值电压将会产生不同的平台电压。详解见下图:
图表21 Qgs、Qgd和Qg参数含义分解
td(on) 导通延时时间
是从当栅源电压上升到10%栅驱动电压时到泄电流升到规定电流的90%时所经历的韶光。
td(off) 关断延时时间
是从当栅源电压低落到90%栅驱动电压时到泄电流降至规定电流的10%时所经历的韶光。这显示电流传输到负载之前所经历的延迟。
Tr 上升韶光
上升韶光是漏极电流从10%上升到90%所经历的韶光。
Tf 低落韶光
低落韶光是漏极电流从90%低落到10%所经历的韶光。
NF 低频噪声系数
单位为分贝(dB),噪声是由管子内部载流子运动的不规则性所引起的,由于它的存在,可使放大器即便在没有旗子暗记输人时,输出端也会涌现不规则的电压或电流变革。噪声系数NF数值越小,代表管子所产生的噪声越小,场效应管的噪声系数约为几个分贝,比双极性三极管的要小。
gM 跨导
是表示栅源电压VGS对漏极电流ID的掌握能力,即漏极电流ID变革量与栅源电压VGS变革量的比值,是权衡场效应管放大才能的主要参数。
4其他主要参数
除以上先容的参数之外,MOS管还有很多主要的参数,明细如下。
表22 MOS管其他主要参数列表
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