圖文分享-了解MOSFET元器件的特性-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2022-05-05
1. 功率損耗
MOSFET 的功率損耗主要受限于 MOSFET 的結(jié)溫，基本原則就是任何情況下，結(jié)溫不能超過規(guī)格書里定義的最高溫度。而結(jié)溫是由環(huán)境溫度和 MOSFET 自身的功耗決定的。
下圖是典型的功率損耗與 MOSFET 表面結(jié)溫（Case temp.）的曲線圖。
一般 MOSFET 的規(guī)格書里面會定義兩個功率損耗參數(shù)，一個是歸算到芯片表面的功率損耗，另一個是歸算到環(huán)境溫度的功率損耗。
這兩個參數(shù)可以通過如下兩個公式獲得，重點強調(diào)一點，與功耗溫度曲線密切相關的重要參數(shù)熱阻，是材料和尺寸或者表面積的函數(shù)。隨著結(jié)溫的升高，允許的功耗會隨之降低。
根據(jù)最大結(jié)溫和熱阻，可以推算出 MOSFET 可以允許的最大功耗。
歸算到環(huán)境溫度的熱阻是布板，散熱片和散熱面積的函數(shù)，如果散熱條件良好，可以極大提升 MOSFET 的功耗水平。
2. 漏極（溝道）電流
規(guī)格書中會定義最大持續(xù)漏極電流和最大脈沖電流，如下圖。
一般規(guī)格書中最大脈沖電流會定義在最大持續(xù)電流的 4 倍，并且隨著脈沖寬度的增加，最大脈沖電流會隨之減少，主要原因就是 MOSFET 的溫度特性，這一點可以從之后講到的安全工作區(qū)圖形中清楚看到。
理想情況下，理論上最大持續(xù)電流只依賴于最大功耗，此時最大持續(xù)電流可以通過功率公式（P=I^2 R）推算出。
如下式：
然而實際中，其他條件會限制理論上計算出來的最大持續(xù)電流，比如銅線直徑，芯片工藝與組裝水平等。比如上式中計算的最大持續(xù)電流為 169A，但是考慮到其他約束條件，實際只能達到 100A。所以制造商的工藝水平某種程度上決定了設計余量，知名廠商往往強項就在于此。
下圖就是實際的持續(xù)電流與結(jié)溫的關系曲線圖，脈沖電流是由安全工作區(qū)決定的。
3. 安全工作區(qū)
安全工作區(qū)可以說是 MOSFET 最重要的數(shù)據(jù)，也是設計者最重要的設計參考。
下圖是典型的安全工作區(qū)圖形。
由上圖可知，MOSFET 的 SOA 實際上有 5 條限制線，這 5 條限制線決定了 SOA 的區(qū)域。
細節(jié)如下圖：
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