理解功率MOSFET的RDS(ON)溫度系數(shù)特性
通常,許多資料和教材都認為,MOSFET的導通電阻具有正的溫度系數(shù),因此可以并聯(lián)工作。當其中一個并聯(lián)的MOSFET的溫度上升時,具有正的溫度系數(shù)導通電阻也增加,因此流過的電流減小,溫度降低,從而實現(xiàn)自動的均流達到平衡。同樣對于一個功率MOSFET器件,在其內(nèi)部也是有許多小晶胞并聯(lián)而成,晶胞的導通電阻具有正的溫度系數(shù),因此并聯(lián)工作沒有問題。但是,當深入理解功率MOSFET的傳輸特性和溫度對其傳輸特性的影響,以及各個晶胞單元等效電路模型,就會發(fā)現(xiàn),上述的理論只有在MOSFET進入穩(wěn)態(tài)導通的狀態(tài)下才能成立,而在開關(guān)轉(zhuǎn)化的瞬態(tài)過程中,上述理論并不成立,因此在實際的應用中會產(chǎn)生一些問題,本文將詳細地論述這些問題,以糾正傳統(tǒng)認識的局限性和片面性。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/188531.htm功率MOSFET傳輸特征
三極管有三個工作區(qū):截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū),而MOSFET對應的是關(guān)斷區(qū)、飽和區(qū)和線性區(qū)。MOSFET的飽和區(qū)對應著三極管的放大區(qū),而MOSFET的線性區(qū)對應著三極管的飽和區(qū)。MOSFET線性區(qū)也叫三極區(qū)或可變電阻區(qū),在這個區(qū)域,MOSFET基本上完全導通。
當MOSFET工作在飽和區(qū)時,MOSFET具有信號放大功能,柵極的電壓和漏極的電流基于其跨導保持一定的約束關(guān)系。柵極的電壓和漏極的電流的關(guān)系就是MOSFET的傳輸特性。
其中,μn為反型層中電子的遷移率,COX為氧化物介電常數(shù)與氧化物厚度比值,W和L分別為溝道寬度和長度。
溫度對功率MOSFET傳輸特征影響
在MOSFET的數(shù)據(jù)表中,通常可以找到它的典型的傳輸特性。注意到25℃和175℃兩條曲線有一個交點,此交點對應著相應的VGS電壓和ID電流值。若稱這個交點的VGS為轉(zhuǎn)折電壓,可以看到:在VGS轉(zhuǎn)折電壓的左下部分曲線,VGS電壓一定時,溫度越高,所流過的電流越大,溫度和電流形成正反饋,即MOSFET的RDS(ON)為負溫度系數(shù),可以將這個區(qū)域稱為RDS(ON)的負溫度系數(shù)區(qū)域。
圖1 MOSFET轉(zhuǎn)移特性
而在VGS轉(zhuǎn)折電壓的右上部分曲線,VGS電壓一定時,溫度越高,所流過的電流越小,溫度和電流形成負反饋,即MOSFET的RDS(ON)為正溫度系數(shù),可以將這個區(qū)域稱為RDS(ON)正溫度系數(shù)區(qū)域。
功率MOSFET內(nèi)部晶胞的等效模型
在功率MOSFET的內(nèi)部,由許多單元,即小的MOSFET晶胞并聯(lián)組成,在單位的面積上,并聯(lián)的MOSFET晶胞越多,MOSFET的導通電阻RDS(ON)就越小。同樣的,晶元的面積越大,那么生產(chǎn)的MOSFET晶胞也就越多,MOSFET的導通電阻RDS(ON)也就越小。所有單元的G極和S極由內(nèi)部金屬導體連接匯集在晶元的某一個位置,然后由導線引出到管腳,這樣G極在晶元匯集處為參考點,其到各個晶胞單元的電阻并不完全一致,離匯集點越遠的單元,G極的等效串聯(lián)電阻就越大。
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