MOS管知識-MOS管參數(極限參數與靜態(tài)參數)及作用解析-KIA MOS管
信息來源:本站 日期:2020-08-04
本文主要分析MOS管參數,講=MOS管即金屬氧化物半導體場應管,是電路設計中常用的功率開關器件,為壓控器件;MOS管有三個電極:
柵極G:
MOS管的控制端,全名為:GATE,在G端加入高低電平即可控制MOS管的開斷。對于NMOS管而言,要求Vgs>0時,MOS管導通,否則MOS管關斷;PMOS管,反之。
源極S:
全名為:Source,簡稱S。對于NMOS管來說,S是流出端,對于PMOS管來說,S是流入端。
漏極D:
全名為:Drain,簡稱D。對于NMOS管來說,D是流入端,對于PMOS管來說,D是流出端。
NMOS管的特性:Vgs大于一定的值就會導通,適用于源極接地時的情況(低端驅動),只要柵極電壓達到一定電壓就可以了;
PMOS管的特性:Vgs小于一定的值就會導通,適用于源極接VCC時的情況(高端驅動)。但是,雖然PMOS可以很方便地用作高端驅動,但由于導通電阻大,價格貴,替換種類少等原因,在高端驅動中,通常還是使用NMOS。
作用是:加在輸入端G(柵極)電壓,來控制D(漏極)輸出端電流。
導通特性:作為開關,相當于開關閉合。
MOS管重要參數(極限參數與靜態(tài)參數)如下詳解:
(一)極限參數
ID:最大漏源電流(最大連續(xù)電流)。是指場效應管正常工作時,漏源間所允許通過的最大電流。場效應管的工作電流不應超過 ID 。此參數會隨結溫度的上升而有所衰減。
IDM:最大脈沖漏源電流(所能承受瞬間最大電流)。此參數會隨結溫度的上升而有所減額。
PD:最大耗散功率。是指場效應管性能不變壞時所允許的最大漏源耗散功率。使用時,場效應管實際功耗應小于 PDSM 并留有一定余量。此參數一般會隨結溫度的上升而有所衰減。
BVDSS :漏源雪崩電壓.
特性:測量BVDSS就是功率MOSFET的D、S加電壓時,從原理上相當于內部的寄生二極管工作在反向特性區(qū)測量BVDSS就是功率MOSFET的D、S加電壓時,從原理上相當于內部的寄生二極管工作在反向特性區(qū)。
當測試的IDSS值越大,所得到的BVDSS電壓值越高。因此使用不同的測試標準時,實際的性能會有較大的差異,當改用更大的測試電流的時候,所得到的名義電壓更高,也就是采用不同的測量規(guī)范。
(1)功率MOSFET數據表中漏源擊穿電壓BVDSS的定義具有條件,不同的測試條件下,得到的名義耐壓不一樣,使用的漏電流越大,測量得到的名義耐壓越高。
(2)功率MOSFET的BVDSS具有正溫度系數高,其原因在于溫度越高,載流子運動的平均自由程減小。溫度越高,BVDSS增加并不能表明其安全性增加,功率MOSFET的安全性最終由其溫度來決定。
VGS:最大柵源電壓:指g和s之耐壓值,一般為±20V(需查看MOS管的規(guī)定值,如果電壓高于規(guī)定值,會存在Ids電流失控燒壞情況).是柵極相對于源極的電壓(柵極和源極之間的電壓降) ,該電壓決定了MOS管處于什么狀態(tài)?確定晶體管的工作狀態(tài):導通/截止,或者弱反/強反/速度飽和等。
Tj:最大工作結溫。通常為150℃或175℃ ,器件設計的工作條件下須確應避免超過這個溫度,并留有一定裕量。
TSTG :存儲溫度范圍。
(二)靜態(tài)參數
V(BR)DSS:漏源擊穿電壓。(D端-S端所能承受電壓值,受制于內藏二極管的耐壓,條件:VGS=0,ID=250uA時,與溫度成正比)。是指柵源電壓 VGS 為 0 時,場效應管正常工作所能承受的最大漏源電壓。這是一項極限參數,加在場效應管上的工作電壓必須小于 V(BR)DSS 。它具有正溫度特性,故應以此參數在低溫條件下的值作為安全考慮。△ V(BR)DSS/ △ Tj :漏源擊穿電壓的溫度系數,一般為0.1V/ ℃。
RDS(on) :在特定的 VGS (一般為 10V,4.5V,2.5V )、結溫及漏極電流的條件下,MOSFET 導通時漏源間的最大阻抗。(量測方法:GS給電壓,DS端給電流ID,量測VDS與ID,通過歐姆定律算出電阻:內阻)。它是一個非常重要的參數,決定了 MOSFET 導通時的DC消耗功率。此參數一般會隨結溫度的上升而有所增大。故應以此參數在最高工作結溫條件下的值作為損耗及壓降計算。
VGS(th) :開啟電壓(閥值電壓)。柵極閾值電壓是為使MOSFET導通,柵極與源極間必需的電壓。也就是說,VGS如果是閾值以上的電壓,則MOSFET導通。當外加柵極控制電壓VGS超過VGS(th)時,漏區(qū)和源區(qū)的表面反型層形成了連接的溝道。應用中,常將漏極短接條件下ID等于1毫安時的柵極電壓稱為開啟電壓。此參數一般會隨著溫度的上升而有所降低。
溫度特性可以看出VGS(th)隨著溫度的升高有下降趨勢。這表明當溫度上升時,VGS(th)變低,就是更低的VGS流過更多的ID。當然,也就是說,這與ID-VGS的溫度特性一致。另外,VGS(th)可用于推算Tj。VGS(th)的溫度特性中有直線性,因此可除以系數,根據VGS(th)的變化量計算溫度上升。
VFSD:內嵌二極管的正向導通壓降,VFSD=VS-VD。(測量方法:1.VGS=0V時,量測壓降;2.G腳Open時,量測壓降;)。
IDSS:指飽和漏源電流.是指結型或耗盡型絕緣柵場效應管中,柵極電壓VGS=0時的漏源電流,DS漏電流。(定義:當柵、源極之間的電壓等于零,而漏、源極之間的電壓大于夾斷電壓時,對應的漏極電流。)
方法:柵極電壓 VGS=0 、 VDS 為一定值時的漏源電流。一般在納安級。
IGSS:指柵漏電(GS漏電流),測量的時候通常其他電極都是接地的,只在柵上加一個特定的電壓,這個值越小越好,越小代表柵氧的質量越好。由于 MOSFET 輸入阻抗很大,IGSS 一般在納安級。
1.可應用于放大。由于場效應管放大器的輸入阻抗很高,因此耦合電容可以容量較小,不必使用電解電容器。
2.很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級放大器的輸入級作阻抗變換。
3.可以用作可變電阻。
4.可以方便地用作恒流源。
5.可以用作電子開關。
6.在電路設計上的靈活性大。柵偏壓可正可負可零,三極管只能在正向偏置下工作,電子管只能在負偏壓下工作。另外輸入阻抗高,可以減輕信號源負載,易于跟前級匹配。
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