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MOS管驱动之电压

发布日期:2022-03-31


VDSS较大漏-源电压

短接栅源,漏-源额定电压(VDSS)是指漏-雪崩击穿前所能施加的较大电压。根据温度的不同,实际雪崩击穿电压可能低于额定电压VDSS。关于V(BR)DSS详见静电特性。

VGS较大栅源电压

VGS额定电压是网源两极之间可施加的较大电压。设置额定电压的主要目的是防止电压过高造成的网格氧化层损坏。网格氧化层的实际电压远高于额定电压,但会随着制造工艺的不同而变化,因此保持VGS应用程序的可靠性可以保证在额定电压内。

ID -连续漏电流

ID定义为芯片的较大额定结温TJ(max)管表面温度为25℃或在更高的温度下,允许较大连续直流电流。该参数为结与管壳之间的额定热阻RθJC管壳温度函数:

ID不包括开关损耗,实际使用时保持管表面温度25℃(Tcase)也很难。因此,在硬开关应用中,实际开关电流通常小于ID额定值@ TC = 25℃一半通常是1/3~1/4。补充,如果使用热阻JA如果在特定温度下估计,ID,这个值更现实。

IDM -脉冲漏极电流

该参数反映了设备可处理的脉冲电流,远高于连续的直流电流。IDM目的是:线的欧姆区。对于某个网格-源电压,MOS场效应管导通后,有较大的泄漏电流。如图所示,给定格栅-如果工作点位于线性区域,泄漏电流的增加会增加泄漏-源电压增加导通损耗。长时间在大功率下工作会导致设备故障。因此,在典型的栅极驱动电压下,需要额定IDM设置在区域下。区域的分界点在Vgs与曲线相交点。

因此,有必要设置电流密度的上限,以防止芯片温度过高而燃烧。这本质上是为了防止过高的电流通过包装线,因为在某些情况下,整个芯片上较薄弱的连接不是芯片,而是包装线。

考虑到热效应IDM温度的升高取决于脉冲宽度、脉冲间的时间间隔、散热要求、RDS(on)以及脉冲电流的波形和振幅。仅满足脉冲电流不超过IDM上限不能保证结温不超过较大允许值。脉冲电流下结温可以参考热性能和机械性能的讨论来估计。

PD -容许沟道总功耗

允许沟道总功耗校准设备可消散的较大功耗,可表示较大结温和管壳温度25℃时热阻函数。

TJ,TSTG -工作温度和储存环境温度的范围

这两个参数标明了设备工作和存储环境允许的温度范围。设置此温度范围以满足设备较短工作寿命的要求。如果设备在这个温度范围内工作,它将大大延长其工作寿命。

EAS -单脉冲雪崩击穿能量

如果电压过冲击值(通常由漏电流和杂散电感引起)不超过冲击电压,则设备不会发生雪崩冲击,因此无需消散雪崩冲击能力。雪崩冲击能量校准了设备可容忍的瞬时冲击电压的安全值,这取决于雪崩冲击需要消散的能量。

定义额定雪崩击穿能量的设备通常也定义额定雪崩击穿能量EAS。额定雪崩击穿能量UIS意义相似。EAS校准装置可安全吸收反向雪崩击穿能量。

L是电感值,iD电感上的电流峰值会突然转化为测量器件的漏极电流。电感产生的电压超过MOS场效应管击穿电压后,会导致雪崩击穿。即使发生雪崩击穿,MOS场效应管在关闭状态下,电感上的电流也会流过MOS场效应管设备。储存在电感和杂散电感上的能量由MOS场效应管类似于消散能量。

MOS场效应管并联后,不同设备之间的击穿电压很难完全相同。通常情况下,一个设备率先发生雪崩击穿,然后所有雪崩击穿电流(能量)都从设备流过。

EAR -重复雪崩能量

重复雪崩能量已成为工业标准,但参数毫无意义,没有设定频率、其他损失和冷却量。散热(冷却)通常限制重复雪崩能量。雪崩击穿产生的能量水平也难以预测。

额定EAR真正的意义是校准设备所能承受的反复雪崩击穿能量。定义的前提是不限制频率,使设备不过热,这对任何可能发生雪崩击穿的设备都是现实的。在验证设备设计的过程中,较好测量工作状态下的设备或热沉温度,以观察MOS场效应管装置是否过热,尤其是可能发生雪崩击穿的装置。

IAR -雪崩击穿电流

对于某些设备,雪崩击穿过程中芯片上电流集边的倾向需要雪崩电流IAR限制。这样,雪崩电流就成雪崩击穿能量规格的精细说明;它揭示了设备的真正能力。

静态电特性

V(BR)DSS:漏-源击穿电压(破坏电压)

V(BR)DSS(有时候叫VBDSS)是指当流过漏极电流达到特定值时,在特定温度和网格源短接时的泄漏电压。在这种情况下,泄漏电压为雪崩击穿电压。

V(BR)DSS是正温系数,低温时V(BR)DSS小于25℃泄漏电压的较大额定值。-50℃,V(BR)DSS大约是25℃较大漏源额定电压的90%。

VGS(th),VGS(off):阈值电压

VGS(th)是指增加的栅源电压可以使漏极开始有电流或关闭MOS场效应管当电流消失时,测试要求(漏极电流、漏源电压、结温)也有规格。正常情况下,一切MOS门极装置的阈值电压会有所不同。VGS(th)规定了变化范围。VGS(th)当温度度系数,当温度升高时,MOS场效应管在较低的栅源电压下打开。

RDS(on):导通电阻

RDS(on)指特定漏电流(通常是ID电流的一半)、栅源电压和25℃测得的泄漏-源电阻。

IDSS:零栅压漏极电流

IDSS是指在特定的泄漏电压下,当格栅源电压为零时,泄漏电流。由于泄漏电流随温度的升高而增加,IDSS在室温和高温下都有规定。可使用漏电流引起的功耗IDSS乘以漏源之间的电压计算,这部分功耗通常可以忽略不计。

IGSS-栅源漏电流

IGSS指在特定的栅源电压下流过栅极的漏电流。

动态电特性

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。当输入电容充值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。

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

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。

Qgs,Qgd,和Qg:栅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。Qgs从0电荷开始到一个拐点处,Qgd是从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。测试要求是规定好的。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。

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