英飞凌MOSFET参数理解Word格式文档下载.docx

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设定该额定电压的主要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在额定电压以可以保证应用的可靠性。

ID-连续漏电流

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，可允许的最续直流电流。

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。

补充，如果采用热阻JA的话可以估算出特定温度下的ID，这个值更有现实意义。

IDM-脉冲漏极电流

该参数反映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。

对于一定的栅-源电压，MOSFET导通后，存在最大的漏极电流。

如图所示，对于给定的一个栅-源电压，如果工作点位于线性区域，漏极电流的增大会提高漏-源电压，由此增大导通损耗。

长时间工作在大功率之下，将导致器件失效。

因此，在典型栅极驱动电压下，需要将额定IDM设定在区域之下。

区域的分界点在Vgs和曲线相交点。

因此需要设定电流密度上限，防止芯片温度过高而烧毁。

这本质上是为了防止过高电流流经封装引线，因为在某些情况下，整个芯片上最“薄弱的连接”不是芯片，而是封装引线。

考虑到热效应对于IDM的限制，温度的升高依赖于脉冲宽度，脉冲间的时间间隔，散热状况，RDS（on）以及脉冲电流的波形和幅度。

单纯满足脉冲电流不超出IDM上限并不能保证结温不超过最大允许值。

可以参考热性能与机械性能中关于瞬时热阻的讨论，来估计脉冲电流下结温的情况。

PD-容许沟道总功耗

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-工作温度和存储环境温度的围

这两个参数标定了器件工作和存储环境所允许的结温区间。

设定这样的温度围是为了满足器件最短工作寿命的要求。

如果确保器件工作在这个温度区间，将极延长其工作寿命。

EAS-单脉冲雪崩击穿能量

如果电压过冲值（通常由于漏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，因此也就不需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，其依赖于雪崩击穿需要消散的能量。

定义额定雪崩击穿能量的器件通常也会定义额定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吸收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，其会突然转换为测量器件的漏极电流。

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，即使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全相同。

通常情况是：

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况下，该参数没有任何意义。

散热（冷却）状况经常制约着重复雪崩能量。

对于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。

该定义的前提条件是：

不对频率做任何限制，从而器件不会过热，这对于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，最好可以测量处于工作状态的器件或者热沉的温度，来观察MOSFET器件是否存在过热情况，特别是对于可能发生雪崩击穿的器件。

IAR-雪崩击穿电流

对于某些器件，雪崩击穿过程中芯片上电流集边的倾向要求对雪崩电流IAR进行限制。

这样，雪崩电流变成雪崩击穿能量规格的“精细阐述”；

其揭示了器件真正的能力。

第二部分静态电特性

V（BR）DSS：

漏-源击穿电压（破坏电压）

V（BR）DSS（有时候叫做BVDSS）是指在特定的温度和栅源短接情况下，流过漏极电流达到一个特定值时的漏源电压。

这种情况下的漏源电压为雪崩击穿电压。

V（BR）DSS是正温度系数，温度低时V（BR）DSS小于25℃时的漏源电压的最大额定值。

在-50℃,V（BR）DSS大约是25℃时最大漏源额定电压的90%。

VGS（th），VGS（off）：

阈值电压

VGS（th）是指加的栅源电压能使漏极开始有电流，或关断MOSFET时电流消失时的电压，测试的条件（漏极电流，漏源电压，结温）也是有规格的。

正常情况下，所有的MOS栅极器件的阈值电压都会有所不同。

因此，VGS（th）的变化围是规定好的。

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。

RDS（on）：

导通电阻

RDS（on）是指在特定的漏电流（通常为ID电流的一半）、栅源电压和25℃的情况下测得的漏-源电阻。

IDSS：

零栅压漏极电流

IDSS是指在当栅源电压为零时，在特定的漏源电压下的漏源之间泄漏电流。

既然泄漏电流随着温度的增加而增大，IDSS在室温和高温下都有规定。

漏电流造成的功耗可以用IDSS乘以漏源之间的电压计算，通常这部分功耗可以忽略不计。

IGSS―栅源漏电流

IGSS是指在特定的栅源电压情况下流过栅极的漏电流。

第三部分动态电特性

Ciss：

输入电容

将漏源短接，用交流信号测得的栅极和源极之间的电容就是输入电容。

Ciss是由栅漏电容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，用交流信号测得的漏极和源极之间的电容就是输出电容。

Coss是由漏源电容Cds和栅漏电容Cgd并联而成，或者Coss=Cds+Cgd对于软开关的应用，Coss非常重要，因为它可能引起电路的谐振

Crss：

反向传输电容

在源极接地的情况下，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漏电容。

Cres=Cgd，反向传输电容也常叫做米勒电容，对于开关的上升和下降时间来说是其中一个重要的参数，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。

Qgs,Qgd,和Qg：

栅电荷

栅电荷值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化而变化，所以设计栅驱动电路时经常要考虑栅电荷的影响。

Qgs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等于一个特定的驱动电压的部分。

漏电流和漏源电压的变化对栅电荷值影响比较小，而且栅电荷不随温度的变化。

测试条件是规定好的。

栅电荷的曲线图体现在数据表中，包括固定漏电流和变化漏源电压情况下所对应的栅电荷变化曲线。

在图中平台电压VGS（pl）随着电流的增大增加的比较小（随着电流的降低也会降低）。

平台电压也正比于阈值电压，所以不同的阈值电压将会产生不同的平台电压。

下面这个图更加详细，应用一下：

td（on）：

导通延时时间

导通延时时间是从当栅源电压上升到10%栅驱动电压时到漏电流升到规定电流的10%时所经历的时间。

td（off）：

关断延时时间

关断延时时间是从当栅源电压下降到90%栅驱动电压时到漏电流降至规定电流的90%时所经历的时间。

这显示电流传输到负载之前所经历的延迟。

tr：

上升时间

上升时间是漏极电流从10%上升到90%所经历的时间。

tf：

下降时间

下降时间是漏极电流从90%下降到10%所经历的时间。

数据表中的参数分为两类:

即最大额定值和电气特性值。

对于前者,在任何情况下都不能超过，否则器件将永久损害;

对于后者,一般以最小值、最大值、和典型值的形式给出，它们的值与测试方法和应用条件密切相关。

在实际应用中，若超出电气特性值，器件本身并不一定损坏，但如果设计裕度不足，可能导致电路工作失常。

　　在功率MOSFET的数据表给出的参数中,通常最为关心的基本参数为、、Qgs、和Vgs。

更为高级一些的参数,如ID、Rthjc、SOA、TransferCurve、EAS等，将在本文的下篇中再做介绍。

　　为了使每个参数的说明更具备直观性和易于理解，选用了英飞凌公司的功率MOSFET，型号为IPD90N06S4-04（.infineon./optimos-T）。

本文中所有的表格和图表也是从IPD90N06S4-04中摘录出来的。

下面就对这些参数做逐一的介绍。

:

通态电阻。

是和温度和Vgs相关的参数，是MOSFET重要的参数之一。

在数据表中，给出了在室温下的典型值和最大值，并给出了得到这个值的测试条件，详见下表。

　　除了表格以外，数据表中还给出了通态电阻随着结温变化的数据图。

从图中可以看出，结温越高，通态电阻越高。

正是由于这个特性，当单个功率MOSFET的电流容量不够时，可以采用多个同类型的功率MOSFET并联来进行扩流。

　　如果需要计算在指定温度下的，可以采用以下的计算公式。

　　上式中为与工艺技术有关的常数，对于英飞凌的此类功率MOSFET，可以采用0.4作为常数值。

如果需要快速的估算，可以粗略认为：

在最高结温下的通态电阻是室温下通态电阻的2倍。

下表的曲线给出了随环境温度变化的关系。

　　:

定义了MOSFET的源级和漏级的最大能购承受的直流电压。

在数据表中,此参数都会在数据表的首页给出。

注意给出的值是在室温下的值。

　　此外，数据表中还会给出在全温围（-55C…+175C） 

随着温度变化的曲线。

　　从上表中可以看出，是随着温度变化的，所以在设计中要注意在极限温度下的 

仍然能够满足系统电源对 

的要求。

　　Qgs：

数据表中给出了为了使功率MOSFET导通时在给定了的Vds电压下，当Qgs变化时的栅级电荷变化的曲线。

从图表中可以看出，为了使MOSFET完全导通，Qgs的典型值约等于10V，由于器件完全导通，可以减少器件的静态损耗。

　　Vgs:

描述了在指定了漏级电流下需要的栅源电压。

数据表中给出的是在室温下，当Vds=Vgs时，漏极电流在微安等级时的Vgs电压。

数据表中给出了最小值、典型值和最大值。

　　需要注意的是，在同样的漏极电流下，Vgs电压会随着结温的升高而减小。

在高结温的情况下，漏极电流已经接近达到了Idss 

（漏极电流）。

为此，数据表中还会给出一条比常温下指定电流大10倍的漏极电流曲线作为设计参考。

如下图所示。

　　以上介绍了在功率MOSFET数据表中最为设计者关心的基本参数、、Qgs、和Vgs。

　　为了更深入的理解功率MOSFET的其它一些参数，本文仍然选用英飞凌公司的功率MOSFET为例，型号为IPD90N06S4-04（.infineon./optimos-T）。

为了使每个参数的