MOS管参数详解

MOS管参数详解

一、静态特性

1、V(BR)DSS漏源破坏电压

2、VGS(th)，VGS(off)：阈值电压

3、RDS(on)：导通电阻

4、IDSS：零栅压漏极电流

5、IGSS - 栅源漏电流

二、动态特性

1、Ciss输入电容

2、Coss：输出电容

3、Crss：米勒电容（反向传输电容）

4、Qg总栅极充电电荷与Qgs栅源充电电荷

5、td(on)：导通延时时间

6、td(off)：关断延时时间

三、*大额定值

1、VDSS *大漏-源电压

2、VGS *大栅源电压

3、ID 连续漏电流

4、IDM - 脉冲漏极电流

5、PD 允许沟道总功耗

6、TJ, TSTG  工作温度和存储环境温度的范围

7、EAS - 单脉冲雪崩击穿能量

8、EAR - 重复雪崩能量

9、IAR - 雪崩击穿电流 

1、V(BR)DSS漏源破坏电压

V(BR)DSS（有时候叫做VBDSS）指在特定的温度和栅源短接情况下，流过漏极电流达到一个特定值时的漏源电压。这种情况下的漏源电压为雪崩击穿电压。超过此值，管子面临损坏。

V(BR)DSS是正温度系数，在-50℃, V(BR)DSS大约是25℃时*大漏源额定电压的90%。

2、VGS(th)，VGS(off)：阈值电压

VGS(th)是指加的栅源电压能使漏极开始有电流，或关断MOSFET时电流消失时的电压，测试的条件（漏极电流，漏源电压，结温）也是有规格的。正常情况下，所有的MOS栅极器件的阈值电压都会有所不同。因此，VGS(th)的变化范围是规定好的。VGS(th)是负温度系数，当温度上升时，MOSFET将会在比较低的栅源电压下开启。

3、RDS(on)：导通电阻

RDS(on)是指在特定的漏电流（通常为ID电流的一半）、栅源电压和25℃的情况下测得的漏-源电阻，此时管子已经是导通的。

4、IDSS：零栅压漏极电流

IDSS是指在当栅源电压为零时，在特定的漏源电压下的漏源之间泄漏电流。既然泄漏电流随着温度的增加而增大，IDSS在室温和高温下都有规定。漏电流造成的功耗可以用IDSS乘以漏源之间的电压计算，通常这部分功耗可以忽略不计。

5、IGSS - 栅源漏电流

IGSS是指在特定的栅源电压情况下流过栅极的漏电流。 

二、动态电特性 

1、Ciss输入电容

将漏源短接，用交流信号测得的栅极和源极之间的电容就是输入电容。Ciss是由栅漏电容Cgd和栅源电容Cgs并联而成，或者Ciss = Cgs +Cgd。当输入电容充电致阈值电压时器件才能开启，放电致一定值时器件才可以关断。因此驱动电路和Ciss对器件的开启和关断延时有着直接的影响。

2、Coss：输出电容

将栅源短接，用交流信号测得的漏极和源极之间的电容就是输出电容。Coss是由漏源电容Cds和栅漏电容Cgd并联而成，或者Coss = Cds +Cgd对于软开关的应用，Coss非常重要，因为它可能引起电路的谐振。

3、Crss：反向传输电容

在源极接地的情况下，测得的漏极和栅极之间的电容为反向传输电容。反向传输电容等同于栅漏电容。Cres =Cgd，反向传输电容也常叫做米勒电容，对于开关的上升和下降时间来说是其中一个重要的参数，他还影响这关断延时时间。电容随着漏源电压的增加而减小，尤其是输出电容和反向传输电容。

4、Qg总栅极充电电荷与Qgs栅源充电电荷

栅电荷值反应存储在端子间电容上的电荷，既然开关的瞬间，电容上的电荷随电压的变化而变化，所以设计栅驱动电路时经常要考虑栅电荷的影响。

如下图所示，Qgs从0电荷开始到第一个拐点处，Qgd是从第一个拐点到第二个拐点之间部分（也叫做“米勒”电荷），Qg是从0点到VGS等于一个特定的驱动电压的部分。 
漏电流和漏源电压的变化对栅电荷值影响比较小，而且栅电荷不随温度的变化。测试条件是规定好的。栅电荷的曲线图体现在数据表中，包括固定漏电流和变化漏源电压情况下所对应的栅电荷变化曲线。在图中平台电压VGS(pl)随着电流的增大增加的比较小（随着电流的降低也会降低）。平台电压也正比于阈值电压，所以不同的阈值电压将会产生不同的平台电压。 

5、td(on)：导通延时时间

导通延时时间是从当栅源电压上升到10%栅驱动电压时到漏电流升到规定电流的10%时所经历的时间。

6、td(off)：关断延时时间

关断延时时间是从当栅源电压下降到90%栅驱动电压时到漏电流降至规定电流的90%时所经历的时间。这显示电流传输到负载之前所经历的延迟。

tr：上升时间

上升时间是漏极电流从10%上升到90%所经历的时间。

tf：下降时间

下降时间是漏极电流从90%下降到10%所经历的时间。

三、*大额定参数（取得条件：(Ta=25℃) ） 

1、VDSS *大漏-源电压

在栅源短接，漏-源额定电压(VDSS)是指漏-源未发生雪崩击穿前所能施加的*大电压。超过此值，管子被烧坏。根据温度的不同，实际雪崩击穿电压可能低于额定VDSS。

2、VGS *大栅源电压

VGS额定电压是栅源两极间可以施加的*大电压。设定该额定电压的主要目的是防止电压过高导致的栅氧化层损伤。实际栅氧化层可承受的电压远高于额定电压，但是会随制造工艺的不同而改变，因此保持VGS在额定电压以内可以保证应用的可靠性。

3、ID 连续漏电流

ID定义为芯片在*大额定结温TJ(max)下，管表面温度在25℃或者更高温度下，可允许的*大连续直流电流。该参数为结与管壳之间额定热阻RθJC和管壳温度的函数

ID中并不包含开关损耗，并且实际使用时保持管表面温度在25℃（Tcase）也很难。因此，硬开关用中实际开关电流通常小于ID 额定值@ TC = 25℃的一半，通常在1/3～1/4。补充，如果采用热阻JA的话可以估算出特定温度下的ID，这个值更有现实意义。

4、IDM - 脉冲漏极电流

该参数反映了器件可以处理的脉冲电流的高低，脉冲电流要远高于连续的直流电流。超过此值，管子面临损坏。定义IDM的目的在于：线的欧姆区。对于一定的栅-源电压，MOSFET导通后，存在*大的漏极电流。如图所示，对于给定的一个栅-源电压，如果工作点位于线性区域内，漏极电流的增大会提高漏-源电压，由此增大导通损耗。长时间工作在大功率之下，将导致器件失效。因此，在典型栅极驱动电压下，需要将额定IDM设定在区域之下。区域的分界点在Vgs和曲线相交点。 

因此需要设定电流密度上限，防止芯片温度过高而烧毁。这本质上是为了防止过高电流流经封装引线，因为在某些情况下，整个芯片上*“薄弱的连接”不是芯片，而是封装引线考虑到热效应对于IDM的限制，温度的升高依赖于脉冲宽度，脉冲间的时间间隔，散热状况，RDS(on)以及脉冲电流的波形和幅度。单纯满足脉冲电流不超出IDM上限并不能保证结温不超过*大允许值。可以参考热性能与机械性能中关于瞬时热阻的讨论，来估计脉冲电流下结温的情况。

5、PD  允许沟道总功耗

 允许沟道总功耗标定了器件可以消散的*大功耗，可以表示为*大结温和管壳温度为25℃时热阻的函数。超过此值，管子面临损坏的风险。

6、TJ, TSTG  工作温度和存储环境温度的范围

这两个参数标定了器件工作和存储环境所允许的结温区间。设定这样的温度范围是为了满足器件*短工作寿命的要求。如果确保器件工作在这个温度区间内，将极大地延长其工作寿命。

7、EAS - 单脉冲雪崩击穿能量

如果电压过冲值(通常由于漏电流和杂散电感造成)未超过击穿电压，则器件不会发生雪崩击穿，因此也就不需要消散雪崩击穿的能力。雪崩击穿能量标定了器件可以容忍的瞬时过冲电压的安全值，其依赖于雪崩击穿需要消散的能量。

定义额定雪崩击穿能量的器件通常也会定义额定EAS。额定雪崩击穿能量与额定UIS具有相似的意义，EAS标定了器件可以安全吸收反向雪崩击穿能量的高低。

L是电感值，iD为电感上流过的电流峰值，其会突然转换为测量器件的漏极电流。电感上产生的电压超过MOSFET击穿电压后，将导致雪崩击穿。雪崩击穿发生时，即使 MOSFET处于关断状态，电感上的电流同样会流过MOSFET器件。电感上所储存的能量与杂散电感上存储，由MOSFET消散的能量类似。

MOSFET并联后，不同器件之间的击穿电压很难完全相同。通常情况是：某个器件率先发生雪崩击穿，随后所有的雪崩击穿电流(能量)都从该器件流过。 

8、EAR - 重复雪崩能量

重复雪崩能量已经成为“工业标准”，但是在没有设定频率，其它损耗以及冷却量的情况下，该参数没有任何意义。散热(冷却)状况经常制约着重复雪崩能量。对于雪崩击穿所产生的能量高低也很难预测。

额定EAR的真实意义在于标定了器件所能承受的反复雪崩击穿能量。该定义的前提条件是：不对频率做任何限制，从而器件不会过热，这对于任何可能发生雪崩击穿的器件都是现实的。在验证器件设计的过程中，**可以测量处于工作状态的器件或者热沉的温度，来观察MOSFET器件是否存在过热情况，特别是对于可能发生雪崩击穿的器件。

9、IAR - 雪崩击穿电流

对于某些器件，雪崩击穿过程中芯片上电流集边的倾向要求对雪崩电流IAR进行限制。这样，雪崩电流变成雪崩击穿能量规格的“精细阐述”；其揭示了器件真正的能力。