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  • MOS管知識-MOS管參數(shù)(極限參數(shù)與靜態(tài)參數(shù))與作用解析
    • 發(fā)布時(shí)間:2020-09-07 17:44:11
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    MOS管知識-MOS管參數(shù)(極限參數(shù)與靜態(tài)參數(shù))與作用解析
    本文主要分析MOS管參數(shù),講=MOS管即金屬氧化物半導(dǎo)體場應(yīng)管,是電路設(shè)計(jì)中常用的功率開關(guān)器件,為壓控器件;MOS管有三個(gè)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(shí),MOS管導(dǎo)通,否則MOS管關(guān)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(huì)導(dǎo)通,適用于源極接地時(shí)的情況(低端驅(qū)動(dòng)),只要柵極電壓達(dá)到一定電壓就可以了;
    PMOS管的特性:Vgs小于一定的值就會(huì)導(dǎo)通,適用于源極接VCC時(shí)的情況(高端驅(qū)動(dòng))。但是,雖然PMOS可以很方便地用作高端驅(qū)動(dòng),但由于導(dǎo)通電阻大,價(jià)格貴,替換種類少等原因,在高端驅(qū)動(dòng)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(dǎo)通特性:作為開關(guān),相當(dāng)于開關(guān)閉合。
    MOS管參數(shù)
    MOS管重要參數(shù)(極限參數(shù)與靜態(tài)參數(shù))如下詳解:
    (一)極限參數(shù)
    ID:最大漏源電流(最大連續(xù)電流)。是指場效應(yīng)管正常工作時(shí),漏源間所允許通過的最大電流。場效應(yīng)管的工作電流不應(yīng)超過 ID 。此參數(shù)會(huì)隨結(jié)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(shù)會(huì)隨結(jié)溫度的上升而有所減額。
    PD:最大耗散功率。是指場效應(yīng)管性能不變壞時(shí)所允許的最大漏源耗散功率。使用時(shí),場效應(yīng)管實(shí)際功耗應(yīng)小于 PDSM 并留有一定余量。此參數(shù)一般會(huì)隨結(jié)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(shí),從原理上相當(dāng)于內(nèi)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(shí),從原理上相當(dāng)于內(nèi)部的寄生二極管工作在反向特性區(qū)。
    MOS管,MOS管參數(shù)
    當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)時(shí),實(shí)際的性能會(huì)有較大的差異,當(dāng)改用更大的測試電流的時(shí)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(shù)據(jù)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(shù)高,其原因在于溫度越高,載流子運(yùn)動(dòng)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(huì)存在Ids電流失控?zé)龎那闆r).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(dǎo)通/截止,或者弱反/強(qiáng)反/速度飽和等。
    Tj:最大工作結(jié)溫。通常為150℃或175℃ ,器件設(shè)計(jì)的工作條件下須確應(yīng)避免超過這個(gè)溫度,并留有一定裕量。
    TSTG :存儲溫度范圍。
    (二)靜態(tài)參數(shù)
    V(BR)DSS:漏源擊穿電壓。(D端-S端所能承受電壓值,受制于內(nèi)藏二極管的耐壓,條件:VGS=0,ID=250uA時(shí),與溫度成正比)。是指柵源電壓 VGS 為 0 時(shí),場效應(yīng)管正常工作所能承受的最大漏源電壓。這是一項(xiàng)極限參數(shù),加在場效應(yīng)管上的工作電壓必須小于 V(BR)DSS 。它具有正溫度特性,故應(yīng)以此參數(shù)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(shù),一般為0.1V/ ℃。
    RDS(on) :在特定的 VGS (一般為 10V,4.5V,2.5V )、結(jié)溫及漏極電流的條件下,MOSFET 導(dǎo)通時(shí)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(nèi)阻)。它是一個(gè)非常重要的參數(shù),決定了 MOSFET 導(dǎo)通時(shí)的DC消耗功率。此參數(shù)一般會(huì)隨結(jié)溫度的上升而有所增大。故應(yīng)以此參數(shù)在最高工作結(jié)溫條件下的值作為損耗及壓降計(jì)算。
    VGS(th) :開啟電壓(閥值電壓)。柵極閾值電壓是為使MOSFET導(dǎo)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(dǎo)通。當(dāng)外加?xùn)艠O控制電壓VGS超過VGS(th)時(shí),漏區(qū)和源區(qū)的表面反型層形成了連接的溝道。應(yīng)用中,常將漏極短接條件下ID等于1毫安時(shí)的柵極電壓稱為開啟電壓。此參數(shù)一般會(huì)隨著溫度的上升而有所降低。
    MOS管,MOS管參數(shù)
    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(dāng)溫度上升時(shí),VGS(th)變低,就是更低的VGS流過更多的ID。當(dāng)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(shù),根據(jù)VGS(th)的變化量計(jì)算溫度上升。
    VFSD:內(nèi)嵌二極管的正向?qū)▔航?,VFSD=VS-VD。(測量方法:1.VGS=0V時(shí),量測壓降;2.G腳Open時(shí),量測壓降;)。
    IDSS:指飽和漏源電流.是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管中,柵極電壓VGS=0時(shí)的漏源電流,DS漏電流。(定義:當(dāng)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(shí),對應(yīng)的漏極電流。)
    方法:柵極電壓 VGS=0 、 VDS 為一定值時(shí)的漏源電流。一般在納安級。
    IGSS:指柵漏電(GS漏電流),測量的時(shí)候通常其他電極都是接地的,只在柵上加一個(gè)特定的電壓,這個(gè)值越小越好,越小代表柵氧的質(zhì)量越好。由于 MOSFET 輸入阻抗很大,IGSS 一般在納安級。
    MOS管的作用
    1.可應(yīng)用于放大。由于場效應(yīng)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(guān)。
    6.在電路設(shè)計(jì)上的靈活性大。柵偏壓可正可負(fù)可零,三極管只能在正向偏置下工作,電子管只能在負(fù)偏壓下工作。另外輸入阻抗高,可以減輕信號源負(fù)載,易于跟前級匹配。
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