MOSFET計算系統的散熱要求,設計人員必須考慮兩種不同的情況,即較壞情況和真實情況。建議采用針對較壞情況的計算結果,因為這 個結果提供更大的安全余量,能確保系統不會失效。在MOSFET的資料表上還有一些需要注意的測量數據;比如封裝器件的半導體結與環境之間的熱阻,以及較 大的結溫。開關損耗其實也是一個很重要的指標。導通瞬間的電壓電流乘積相當大,一定程度上決定了器件的開關性能。不過,如果系統對開關性能要求比較高,可以選擇柵極電荷QG比較小的功率MOSFET。在MOSFET器件應用時必須掌握在應用中如何保護器件,不使器件在瞬態變化中受損害。上海DUAL N-CHANNELMOSFET失效分析
當VGS繼續增大,負電荷增加,導電溝道擴大,電阻降低,ID也隨之增加,并且呈較好線性關系,如圖3所示。此曲線稱為轉換特性。因此在一定范圍內可以認為,改變VGS來控制漏源之間的電阻,達到控制ID的作用。由于這種結構在VGS=0時,ID=0,稱這種MOSFET為增強型。另一類MOSFET,在VGS=0時也有一定的ID(稱為IDSS),這種MOSFET稱為耗盡型。它的結構如圖4所示,它的轉移特性如圖5所示。VP為夾斷電壓(ID=0)。耗盡型與增強型主要區別是在制造SiO2絕緣層中有大量的正離子,使在P型襯底的界面上感應出較多的負電荷,即在兩個N型區中間的P型硅內形成一N型硅薄層而形成一導電溝道,所以在VGS=0時,有VDS作用時也有一定的ID(IDSS);當VGS有電壓時(可以是正電壓或負電壓),改變感應的負電荷數量,從而改變ID的大小。VP為ID=0時的-VGS,稱為夾斷電壓。杭州N-CHANNELMOSFET技術參數MOSFET本身的操作速度越來越快,幾乎成為各種半導體主動元件中極快的一種。
常用于MOSFET的電路符號有很多種變化, 常見的設計是以一條直線 通道,兩條和通道垂直的線 源極與漏極,左方和通道平行而且較短的線 柵極,如下圖所示。有時也會將 通道的直線以破折線代替,以區分增強型MOSFET(enhancement mode MOSFET)或是耗盡型MOSFET(depletion mode MOSFET)另外又分為NMOSFET和PMOSFET兩種類型,電路符號如圖所示(箭頭的方向不同)。由于集成電路芯片上的MOSFET為四端元件,所以除了柵極、源極、漏極外,尚有一基極(Bulk或是Body)。MOSFET電路符號中,從通道往右延伸的箭號方向則可表示此元件為N型或是P型的MOSFET。箭頭方向永遠從P端指向N端,所以箭頭從通道指向基極端的為P型的MOSFET,或簡稱PMOS( 此元件的通道為P型)
怎么選擇正確的MOSFET?1)溝道的選擇,為設計選擇正確器件的第1步是決定采用N溝道還是P溝道 MOSFET。在典型的功率應用中,當一個MOSFET接地,而負載連接到干線電壓上時,該MOSFET就構成了低壓側開關。在低壓側開關中,應采用N溝道MOSFET,這是出于對關閉或導通器件所需電壓的考慮。當MOSFET連接到總線及負載接地時,就要用高壓側開關。通常會在這個拓撲中采用P溝道 MOSFET,這也是出于對電壓驅動的考慮。2)電壓和電流的選擇,額定電壓越大,器件的成本就越高。就選擇MOSFET而言,必須確定漏極至源極間可能承受的較大電壓,即較大VDS。設計工程師需要考慮的其他安全因素包括由開關電子設備(如電機或變壓器)誘發的電壓瞬變。不同應用的額定電壓也有所不同;通常,便攜式設備為20V、FPGA電源 為20~30V、85~220VAC應用為450~600V。在連續導通模式下,MOSFET處于穩態,此時電流連續通過器件。脈沖尖峰是指有大量電涌(或尖峰電流)流過器件。一旦確定了這些條件下的電流,只需直接選擇能承受這個電流的器件便可。MOSFET的尺寸變小意味著柵極面積減少,如此可以降低等效的柵極電容。
功率MOSFET參數介紹:EAS-單脈沖雪崩擊穿能量,如果電壓過沖值(通常由于漏電流和雜散電感造成)未超過擊穿電壓,則器件不會發生雪崩擊穿,因此也就不需要消散雪崩擊穿的能力。雪崩擊穿能量標定了器件可以容忍的瞬時過沖電壓的安全值,其依賴于雪崩擊穿需要消散的能量。定義額定雪崩擊穿能量的器件通常也會定義額定EAS。額定雪崩擊穿能量與額定UIS具有相似的意義。EAS標定了器件可以安全吸收反向雪崩擊穿能量的高低。L是電感值,iD為電感上流過的電流峰值,其會突然轉換為測量器件的漏極電流。電感上產生的電壓超過MOSFET擊穿電壓后,將導致雪崩擊穿。雪崩擊穿發生時,即使 MOSFET處于關斷狀態,電感上的電流同樣會流過MOSFET器件。電感上所儲存的能量與雜散電感上存儲,由MOSFET消散的能量類似。MOSFET并聯后,不同器件之間的擊穿電壓很難完全相同。通常情況是:某個器件率先發生雪崩擊穿,隨后所有的雪崩擊穿電流(能量)都從該器件流過。MOSFET另外又分為NMOSFET和PMOSFET兩種類型。張家港低壓N+NMOSFET開關管
由于集成電路芯片上的MOSFET為四端元件,所以除了柵極、源極、漏極外,尚有一基極。上海DUAL N-CHANNELMOSFET失效分析
如何選擇用于熱插拔的MOSFET?當電源與其負載突然斷開時,電路寄生電感元件上的大電流擺動會產生巨大的尖峰電壓,對電路上的電子元件造成十分不利的影響。與電池保護應用類似,此處MOSFET可以將輸入電源與其他電路隔離開來。但此時,FET的作用并不是立即斷開輸入與輸出之間的連接,而是減輕那些具有破壞力的浪涌電流帶來的嚴重后果。這需要通過一個控制器來調節輸入電壓(VIN)和輸出電壓(VOUT)之間MOSFET上的柵源偏壓,使MOSFET處于飽和狀態,從而阻止可能通過的電流。上海DUAL N-CHANNELMOSFET失效分析
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