深入理解功率MOSFET数据表(上)
PMV30ENEA 40V N-channel 沿槽MOSFET 产品数据表说明书
PMV30ENEA40 V N-channel Trench MOSFET2 April 2019Product data sheet1. General descriptionN-channel enhancement mode Field-Effect Transistor (FET) in a small SOT23 (TO-236AB)Surface-Mounted Device (SMD) plastic package using Trench MOSFET technology.2. Features and benefits•Logic-level compatible•Extended temperature range T j = 175 °C•Trench MOSFET technology•ElectroStatic Discharge (ESD) protection > 2 kV HBM (class H2)•AEC-Q101 qualified3. Applications•Relay driver•High-speed line driver•Low-side load switch•Switching circuits4. Quick reference data[1]Device mounted on an FR4 Printed-Circuit Board (PCB), single-sided copper, tin-plated and mounting pad for drain 6 cm2.5. Pinning information6. Ordering information7. Marking[1]% = placeholder for manufacturing site code8. Limiting valuesTable 5. Limiting valuesIn accordance with the Absolute Maximum Rating System (IEC 60134).[1]Device mounted on an FR4 Printed-Circuit Board (PCB), single-sided copper, tin-plated and mounting pad for drain 6 cm2.[2]Device mounted on an FR4 Printed-Circuit Board (PCB), single-sided copper, tin-plated and standard footprint.[3]Measured between all pins.9. Thermal characteristics[1]Device mounted on an FR4 PCB, single-sided copper, tin-plated and standard footprint.[2]Device mounted on an FR4 PCB, single-sided copper, tin-plated and mounting pad for drain 6 cm2.10. Characteristics11. Test informationQuality informationThis product has been qualified in accordance with the Automotive Electronics Council (AEC)standard Q101 - Stress test qualification for discrete semiconductors, and is suitable for use inautomotive applications.12. Package outline13. Revision history14. Legal informationData sheet status[1]Please consult the most recently issued document before initiating orcompleting a design.[2]The term 'short data sheet' is explained in section "Definitions".[3]The product status of device(s) described in this document may havechanged since this document was published and may differ in case ofmultiple devices. The latest product status information is available onthe internet at https://.DefinitionsDraft — The document is a draft version only. The content is still under internal review and subject to formal approval, which may result in modifications or additions. Nexperia does not give any representations or warranties as to the accuracy or completeness of information included herein and shall have no liability for the consequences of use of such information. Short data sheet — A short data sheet is an extract from a full data sheet with the same product type number(s) and title. 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Features and benefits (1)3. Applications (1)4. Quick reference data (1)5. Pinning information (2)6. Ordering information (2)7. Marking (2)8. Limiting values (3)9. Thermal characteristics (5)10. Characteristics (6)11. Test information (10)12. Package outline (11)13. Revision history (12)14. Legal information (13)© Nexperia B.V. 2019. All rights reservedFor more information, please visit: Forsalesofficeaddresses,pleasesendanemailto:*************************** Date of release: 2 April 2019Mouser ElectronicsAuthorized DistributorClick to View Pricing, Inventory, Delivery & Lifecycle Information:N experia:PMV30ENEAR。
理解MOSFET时间相关及能量相关输出电容Coss(tr)和Coss(er)
责任编辑：毛烁
理解MOSFET时间相关及能量相关输出 电容Coss(tr)和Coss(er)
Understanding time-related and energy-related output capacitances Coss(tr) and Coss(er)
刘松 （万国半导体元件(深圳)有限公司，上海 静安 200070）
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2019/3/29 18:13:02
P
责任编辑：毛烁
产生的开关损耗通常可以忽略不计，因此在低压功率 MOSFET的数据表中，通常不会列出Eoss。
常用的AC-DC变换器如Flyback结构的电源系统， 输入的电压范围为100 VDC ~380 VDC，甚至更高的输入 电压，Coss产生的损耗所占的比例非常大，甚至成为 主导因素，因此在高压功率MOSFET的数据表中，列 出Eoss的值。目前有些中压的功率MOSFET的数据表 中也列出了Eoss的值。
0 引言
功率MOSFET的数据表中，有些产品如超结的高压 功率MOSFET通常会列出输出电容的三个特征值：静 态输出电容Coss、时间相关输出电容Coss(tr)和能量相 关输出电容Coss(er)，而低压和中压的产品以及平面的 高压MOSFET很少列出后面的二个电容值，这主要和 不同工艺的MOSFET的结构和电容特性有关。许多研 发的工程师并不了解这些电容的实际含义，因此在实际 的应用中也不清楚在什么的条件下选择哪一个电容值， 本文将详细的说明这些问题。
表2 IPP60R040C7电容数据表
图2 IPP60R040C7电容曲线
静态电容的测试条件：VGS=0 V，不同的产 品设定的VDS偏置电压不相同，通常是50%或80% 的BVDSS，不同的公司，产品测试时使用的频率也 不相同，常用的测试频率有：250 KHz、1 MHz 或4 MHz。电路中，CK的取值为1 μF、2 μF或其 它值。二个串联电阻取值为1 M、620 K或其它 值。80%×BVDSS的Coss静态电容，就是偏置电压 VDS=80%×BVDSS时，Coss的电容值。
理解功率 理解功率MOSFET管的电流
也就是，对于某一个值的V ，在转移工作特性或输出特性的电流为 I ，器件不可能流
GS1
DM 1
过大于 I DM1 的电流，转移工作特性或输出特性限制着功率 MOSFET 的最大电流值。
这也表明，数据表中功率
MOSFET
脉冲漏极电流额定值 I DM
对应着器件允许的最大的
V ，在此条件下，器件工作在饱和区，即放大区恒流状态时，器件能够通过的最大漏极电流， GS
GS
DM
际的应用中，栅极的驱动电压通常小于最大的额定电压。同样的，在实际的栅极驱动电压下，
单纯的考虑电流也没有意义，而是考虑最大漏极电流的持续时间。
I 和实际的应用最相关的状态就是系统发生短路，因此，在系统控制器的栅驱动电压下， DM
测试短路时最大漏极电流的持续时间。通常在设计过程中，使系统短路保护时间小于 1/3-1/2 的上述的持续时间，这样才能使系统可靠。
R θJL
或
R θJA
来
校核功率MOSFET的结温，其散热的能力主要受限于晶片到PCB的热阻。数据表中
I D 只考虑导通损耗，在实际的设计过程中，要计算功率MOSFET的最大功耗包括导 通损耗、开关损耗、寄生二极管的损耗等，然后再根据功耗和热阻来校核结温，保
证其结温小于最大的允许值，最好有一定的裕量。
同样，最大的
V GS
和
I DM
也要满足功率
MOSFET
的转移工作特性或输出特性。
另外，最大的脉冲漏极电流 I 还要满足最大结温的限制， I 工作在连续的状态下，功
DM
DM
率 MOSFET 的结温可能会超出范围。在脉冲的状态下，瞬态的热阻小于稳态热阻，可以满足
最大结温的限制。
如何彻底读懂并理解MOSFET的Datasheet
如何彻底读懂并理解MOSFET的Datasheet（注：以下意功率MOS为例说明）所有功率MOS制造⼚商都会提供每种型号产品的详细说明书。
说明书⽤来说明各种产品的性能。
这对于在不同⼚商之间选择相同规格的器件很有⽤。
在⼀些情况下，不同⼚商所提供的参数所依据的条件可能有微妙的区别，尤其在⼀些⾮重要参数例如切换时间。
另外，数据说明书所包含的信息不⼀定和应⽤相关联。
因此在使⽤说明书和选择相同规格的器件时需要特别当⼼以及要对数据的解释有确切的了解。
本⽂以BUK553- 100A为例, 这是⼀种100V逻辑电平MOS 管。
功率MOS数据说明书所包含的信息数据说明书⼀般由以下⼋个部分组成：*快速参考数据*极限值*热阻*静态特性*动态特性*反向⼆极管极限值及特性*雪崩极限值*图形数据下⾯叙述每⼀部分：快速参考数据这些数据作为迅速选择的参考。
包括器件的关键参数，这样⼯程师就能迅速判断它是否为合适的器件。
在所包括的五个参数中，最重要的是漏源电压 VDS是和开启状态下的漏源阻抗RDS( ON) 。
VDS是器件在断开状态下漏极和源极所能承受的最⼤电压。
RDS( ON) 是器件在给定栅源电压以及25 ? C的结温这两个条件下最⼤的开启阻抗 ( RDS( ON) 由温度所决定，见其静态特性部分) 。
这两个参数可以说明器件最关键的性能。
漏极电流值 ( I D) 和总耗散功率都在这部分给出。
这些数据必须认真对待因为在实际应⽤中数据说明书的给定的条件很难达到（见极限值部分）。
在⼤多数应⽤中，可⽤的dc电流要⽐快速参考说明中提供的值要低。
限于所⽤的散热装置，⼤多数⼯程师所能接受的典型功率消耗要⼩于20W( 对于单独器件) 。
结温 ( TJ ) 通常给出的是150℃或者175℃。
器件内部温度不建议超过这个值。
极限值这个表格给出六个参数的绝对最⼤值。
器件可以在此值运⾏但是不能超出这个值，⼀旦超出将会对器件发⽣损坏。
漏源电压和漏栅电压有同样的值。
功率mosfet工作原理
功率mosfet工作原理功率MOSFET是一种常用的功率半导体器件，广泛应用于各种电子电路中，如功率放大、开关和调节等。
在理解功率MOSFET的工作原理之前，首先要了解MOSFET的基本结构和工作原理。
MOSFET是金属-氧化物-半导体场效应晶体管的简称，它由金属栅极、绝缘层和半导体基片组成。
当在MOSFET的栅极上施加一定电压时，栅极与基片之间的电场会改变半导体中的载流子浓度，从而控制了栅极与漏极之间的电流流动。
功率MOSFET相比一般的MOSFET具有更大的尺寸和承受更高电压、电流的能力，适用于功率电子器件领域。
功率MOSFET的工作原理可以简单描述为：当栅极与源极之间施加一定电压时，形成了电场，使得栅极下方的PN结区域形成反型耗尽层。
当栅极电压足够大时，反型耗尽层会延伸至漏极，形成导通通道，电流开始流动。
此时，功率MOSFET处于导通状态。
当栅极电压减小或为零时，反型耗尽层消失，MOSFET处于截止状态，电流停止流动。
功率MOSFET的主要特点包括低导通电阻、高输入电阻、快速开关速度和良好的线性特性。
这使得功率MOSFET在大功率电路中得到广泛应用，如电源开关、电机驱动、逆变器等领域。
功率MOSFET的工作原理与一般MOSFET相似，但由于其承受更高的电压和电流，因此在设计电路时需要考虑更多的因素，如散热、阻抗匹配等。
此外，功率MOSFET的开关特性也需要精确控制，以确保电路的稳定性和可靠性。
总的来说，功率MOSFET是一种重要的功率半导体器件，具有优良的性能和广泛的应用前景。
通过深入了解功率MOSFET的工作原理，可以更好地应用于电子电路设计中，实现更高效、更稳定的功率控制。
理解功率MOSFET的RDS(ON)温度系数特性
理解功率MOSFET的RDS(ON)温度系数特性通常，许多资料和教材都认为，MOSFET的导通电阻具有正的温度系数，因此可以并联工作。
当其中一个并联的MOSFET的温度上升时，具有正的温度系数导通电阻也增加，因此流过的电流减小，温度降低，从而实现自动的均流达到平衡。
同样对于一个功率MOSFET器件，在其内部也是有许多小晶胞并联而成，晶胞的导通电阻具有正的温度系数，因此并联工作没有问题。
但是，当深入理解功率MOSFET的传输特性和温度对其传输特性的影响，以及各个晶胞单元等效电路模型，就会发现，上述的理论只有在MOSFET进入稳态导通的状态下才能成立，而在开关转化的瞬态过程中，上述理论并不成立，因此在实际的应用中会产生一些问题，本文将详细地论述这些问题，以纠正传统认识的局限性和片面性。
功率MOSFET传输特征三极管有三个工作区：截止区、放大区和饱和区，而MOSFET对应的是关断区、饱和区和线性区。
MOSFET的饱和区对应着三极管的放大区，而MOSFET的线性区对应着三极管的饱和区。
MOSFET线性区也叫三极区或可变电阻区，在这个区域，MOSFET基本上完全导通。
当MOSFET工作在饱和区时，MOSFET具有信号放大功能，栅极的电压和漏极的电流基于其跨导保持一定的约束关系。
栅极的电压和漏极的电流的关系就是MOSFET的传输特性。
其中，μn为反型层中电子的迁移率，COX为氧化物介电常数与氧化物厚度比值，W和L分别为沟道宽度和长度。
温度对功率MOSFET传输特征影响在MOSFET的数据表中，通常可以找到它的典型的传输特性。
注意到25℃和175℃两条曲线有一个交点，此交点对应着相应的VGS电压和ID电流值。
若称这个交点的VGS为转折电压，可以看。
完整版对场效应管工作原理的理解
如何理解场效应管的原理，大多数书籍和文章都讲的晦涩难懂，给初学的人学习造成很大的难度，要深入学习就越感到困难，本人以自己的理解加以解释，希望对初学的人有帮助，即使认识可能不是很正确，但对学习肯定有很大的帮助。
场效应管的结构场效应管是电压控制器件，功耗比较低。
而三极管是电流控制器件，功耗比较高。
但场效应管制作工艺比三极管复杂，不过可以做得很小，至恸米级大小。
所以在大规模集成电路小信号处理方面得到广泛的应用。
对大电流功率器件处理比较困难，不过目前已经有双场效应管结构增加电流负载能力，也有大功率场管出现，大有取代三极管的趋势。
场效应管具有很多比三极管优越的性能。
结型场效应管的结构结型场效应管又叫JFET,只有耗尽型。
这里以N沟道结型场效应管为例，说明结型场效应管的结构及基本工作原理。
图为N沟道结型场效应管的结构示意图。
在一块N型硅，材料（沟道）上引出两个电极，分别为源极（S）和漏极（D）。
在它的两边各附一小片P型材料并引出一个电极，称为栅极（G）。
这样在沟道和栅极间便形成了两个PN结。
当栅极开路时，沟道相当于一个电阻，其阻值随型号而不同，一般为数百欧至数千欧。
如果在漏极及源极之间加上电压U DS，就有电流流过，I D将随U DS的增大而增大。
如果给管子加上负偏差U GS时，PN结形成空间电荷区，其载流子很少，因而也叫耗尽区（如图a中阴影区所示）。
其性能类似于绝缘体，反向偏压越大，耗尽区越宽，沟道电阻就越大，电流减小，甚至完全截止。
这样就达到了利用反向偏压所产生的电场来控制N型硅片（沟道）中的电流大小的目的。
注：实际上沟道的掺杂浓度非常小，导电能力比较低，所以有几百到几千欧导通电阻。
而且是PN结工作在反向偏置的状态。
刚开机时，如果负偏置没有加上，此时I D是最大的。
特点：1 , GS和GD有二极管特性，正向导通，反向电阻很大2: DS也是导通特性，阻抗比较大3: GS工作在反向偏置的状态。
4: DS极完全对称，可以反用，即D当做S , S当做D。
MOSFET参数解析(英飞凌)
ID-连续漏电流ID定义为芯片在最大额定结温TJ(max)下，管表面温度在25℃或者更高温度下，可允许的最大连续直流电流。
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，硬开关应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。
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。
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，存在最大的漏极电流。
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，整个芯片上最“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最大允许值。
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。
PD-容许沟道总功耗容许沟道总功耗标定了器件可以消散的最大功耗，可以表示为最大结温和管壳温度为25℃时热阻的函数。
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最短工作寿命的要求。
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。
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。
MOS管初级入门详解MOSFET
MOS管初级⼊门详解MOSFETMOS管初级⼊门详解功率场效应晶体管MOSFET1.概述MOSFET的原意是：MOS（MetalOxideSemiconductor⾦属氧化物半导体），FET （FieldEffectTransistor场效应晶体管），即以⾦属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利⽤电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。
功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的MOS型（MetalOxideSemiconductorFET）,简称功率MOSFET （PowerMOSFET）。
结型功率场效应晶体管⼀般称作静电感应晶体管（StaticInductionTransistor——SIT）。
其特点是⽤栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率⼩，开关速度快，⼯作频率⾼，热稳定性优于GTR，但其电流容量⼩，耐压低，⼀般只适⽤于功率不超过10kW的电⼒电⼦装置。
2.功率场效应晶体管MOSFET的结构和⼯作原理功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。
按栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对于N（P）沟道器件，栅极电压⼤于（⼩于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET主要是N沟道增强型。
2.1功率MOSFET的结构功率MOSFET的内部结构和电⽓符号如图1所⽰；其导通时只有⼀种极性的载流⼦（多⼦）参与导电，是单极型晶体管。
导电机理与⼩功率MOS管相同，但结构上有较⼤区别，⼩功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET⼤都采⽤垂直导电结构，⼜称为VMOSFET （VerticalMOSFET），⼤⼤提⾼了MOSFET器件的耐压和耐电流能⼒。
按垂直导电结构的差异，⼜分为利⽤V型槽实现垂直导电的VVMOSFET和具有垂直导电双扩散MOS结构的VDMOSFET（VerticalDouble-diffusedMOSFET），本⽂主要以VDMOS器件为例进⾏讨论。
看懂MOSFET数据表系列第 2 部分——安全工作区 (SOA)
看懂MOSFET数据表系列第2 部分——安全工作
区(SOA)
嗨，我的FET狂热爱好者同行们，欢迎回到看懂MOSFET数据表博客系列的第2部分！作为一名功率MOSFET的产品营销工程师，在FET数据表的所有内容中，除了电流额定值（本博客系列中的下一篇文章，这幺看来，也不算是巧合）之外，我被问到的最多的问题可能就是安全工作区(SOA) 曲线了。
这是一片需要某些技巧和手段才能完全了解的地带，这是因为每个供应商都有各自生成SOA曲线的方法，并且在提供有用信息方面，这个曲线所具有的价值与阅读数据表的人对于读到的信息的理解能力直接相关。
虽然FET也许在热插拔应用中能够发挥其最大价值（在这些应用中，FET特意地在其线性区域内运行），不过，我们看到越来越多的电机控制、甚至是电源用户将这个图用作总体稳健耐用性，以及FET处理大量功率能力的指示器。
如图1所示，可以用5个完全不同的限制条件来绘制整个SOA，每个限制条件规定了整个曲线的形状，TI的100V D2PAK CSD19536KTT的SOA与产品数据表内的曲线看起来一样。
可以用已知的FET参数来轻松绘制出其中四条曲线RDS(on) 限值、电流限值、最大功率限值，以及BVDSS限值。
只有散热不稳定性区域出现了一个问题。
很明显，这个部分的SOA曲线偏离了恒定功率线，这条线必须是电流与电压双对数坐标内斜率为-1的曲线，这个偏离表示会出现了热失控，并且斜坡越陡，说明FET越有可能在更高的击穿电压时进入这个散热失控情况。
当FET供货商试图计算这个值时，往往倾向。
IDM脉冲电流分析
通常，在功率MOSFET的数据表中的第一页，列出了连续漏极电流ID，脉冲漏极电流IDM，雪崩电流IAV的额定值，然后对于许多电子工程师来说，他们对于这些电流值的定义以及在实际的设计过程中，它们如何影响系统以及如何选取这些电流值，常常感到困惑不解，本文将系统的阐述这些问题,并说明了在实际的应用过程中如何考虑这些因素，最后给出了选取它们的原则。
连续漏极电流连续漏极电流在功率MOSFET的数据表中表示为ID。
对于功率MOSFET来说，通常连续漏极电流ID是一个计算值。
当器件的封装和芯片的大小一定时，如对于底部有裸露铜皮的封装DPAK，TO220，D2PAK，DFN5*6等，那么器件的结到裸露铜皮的热阻RθJC是一个确定值，根据硅片允许的最大工作结温TJ和裸露铜皮的温度TC，为常温25℃，就可以得到器件允许的最大的功耗PD：当功率MOSFET流过最大的连续漏极电流时，产生最大功耗为PD：因此，二式联立，可以得到最大的连续漏极电流ID的计算公式：(1)其中，RDS(ON)_TJ(max) 为在最大工作结温TJ下，功率MOSFET的导通电阻；通常，硅片允许的最大工作结温为150℃。
需要说明的是：上述的电流是基于最大结温的计算值；事实上，它还要受到封装的限制。
在数据表中，许多公司表示的是基于封装限制最大的连续漏极电流，而有些公司表示的是基于最大结温的电流，那么它通常会在数据表注释中进行说明，并示出基于封装限制的最大的连续漏极电流。
在公式（1）中，需要测量器件的热阻RθJC，对于数据表中的热阻都是在一定的条件下测试的，通常是将器件安装在一个1平方英寸2oz的铜皮的PCB上，对于底部有裸露铜皮的封装，等效热阻模型如图1所示。
如果没有裸露铜皮的封装，如SOT23，SO8等，图1中的RθJC通常要改变为RθJL，RθJL就是结到管脚的热阻，这个管脚是芯片内部与衬底相连的那个管脚。
图1 等效热阻模型功率MOSFET有一个反并联的寄生二极管，二极管相当于一个温度传感器，一定的温度对应着一定的二极管的压降，通常，二极管的压降和温度曲线需要进行校准。
理解功率MOSFET的RDS
理解功率MOSFET的RDS(ON)温度系数特性来源于网络，版权属于原作者通常，许多资料和教材都认为，MOSFET的导通电阻具有正的温度系数，因此可以并联工作。
当其中一个并联的MOSFET的温度上升时，具有正的温度系数导通电阻也增加，因此流过的电流减小，温度降低，从而实现自动的均流达到平衡。
同样对于一个功率MOSFET器件，在其内部也是有许多小晶胞并联而成，晶胞的导通电阻具有正的温度系数，因此并联工作没有问题。
但是，当深入理解功率MOSFET的传输特性和温度对其传输特性的影响，以及各个晶胞单元等效电路模型，就会发现，上述的理论只有在MOSFET进入稳态导通的状态下才能成立，而在开关转化的瞬态过程中，上述理论并不成立，因此在实际的应用中会产生一些问题，本文将详细地论述这些问题，以纠正传统认识的局限性和片面性。
功率MOSFET传输特征三极管有三个工作区：截止区、放大区和饱和区，而MOSFET对应的是关断区、饱和区和线性区。
MOSFET的饱和区对应着三极管的放大区，而MOSFET 的线性区对应着三极管的饱和区。
MOSFET线性区也叫三极区或可变电阻区，在这个区域，MOSFET基本上完全导通。
当MOSFET工作在饱和区时，MOSFET具有信号放大功能，栅极的电压和漏极的电流基于其跨导保持一定的约束关系。
栅极的电压和漏极的电流的关系就是MOSFET的传输特性。
其中，μn为反型层中电子的迁移率，COX为氧化物介电常数与氧化物厚度比值，W和L分别为沟道宽度和长度。
温度对功率MOSFET传输特征影响在MOSFET的数据表中，通常可以找到它的典型的传输特性。
注意到25℃和175℃两条曲线有一个交点，此交点对应着相应的VGS电压和ID电流值。
若称这个交点的VGS为转折电压，可以看到：在VGS转折电压的左下部分曲线，VGS电压一定时，温度越高，所流过的电流越大，温度和电流形成正反馈，即MOSFET的RDS(ON)为负温度系数，可以将这个区域称为RDS(ON)的负温度系数区域。
CSD19538Q2 100V N沟道NexFET功率MOSFET数据手册说明书
D DDD G SP0108-01Product Folder Order Now Technical Documents Tools &SoftwareSupport &CommunityCSD19538Q2ZHCSF65A –JULY 2016–REVISED JANUARY 2017CSD19538Q2100V N 沟道NexFET™功率MOSFET1特性•超低Q g 和Q gd •低热阻•雪崩额定值•无铅•符合RoHS 标准•无卤素•小外形尺寸无引线(SON)2mm x 2mm 塑料封装2应用•以太网供电(PoE)•电源设备(PSE)•电机控制3说明这款100V 、49m Ω、采用2mm ×2mm SON 封装的NexFET™功率MOSFET 被设计成在功率转换应用中大大降低损耗。
顶视图产品概要T A =25°C 典型值单位V DS 漏源电压100V Q g 栅极电荷总量(10V) 4.3nC Q gd 栅极电荷（栅极到漏极）0.8nC R DS(on)漏源导通电阻V GS =6V 58m ΩV GS =10V49V GS(th)阈值电压3.2V器件信息(1)器件数量包装介质封装运输CSD19538Q230007英寸卷带SON2.00mm x 2.00mm塑料封装卷带封装CSD19538Q2T250(1)要了解所有可用封装，请见数据表末尾的可订购产品附录。
绝对最大额定值T A =25°C 值单位V DS 漏源电压100V V GS栅源电压±20VI D持续漏极电流（受封装限制）14.4A 持续漏极电流（受芯片限制），T C =25°C 时测得13.1持续漏极电流(1) 4.6I DM 脉冲漏极电流(2)34.4A P D功率耗散(1)2.5W 功率耗散，T C =25°C 20.2T J ，T stg 工作结温，储存温度-55至150°C E AS雪崩能量，单脉冲I D =12.6A ，L =0.1mH ，R G =25Ω8mJ (1)R θJA =50°C/W ，这是在一块厚度为0.06英寸环氧树脂(FR4)印刷电路板(PCB)上的1英寸2，2盎司铜焊盘上测得的典型值。
MOSFET工作原理讲
MOSFET工作原理讲MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)是一种重要的电子器件，可以用于多种应用，如功率放大器、开关、模拟电路、数字逻辑等。
理解MOSFET的工作原理对于深入理解电子器件的工作原理以及应用至关重要。
MOSFET的工作原理是基于金属氧化物半导体结构。
它由四个主要区域组成：衬底(substrate)、源极(source)、漏极(drain)和栅极(gate)。
衬底是整个结构的晶体材料，普遍采用硅(Si)。
源极和漏极是衬底上掺杂有特定杂质的区域，通常是N型或P型半导体。
栅极是一个金属或多晶硅的电极，通过绝缘层(通常使用氧化硅)与衬底区域隔离。
当没有外部电压施加到MOSFET时，源极和漏极之间没有电流通过，MOSFET处于关闭状态。
当施加一个正电压到源极，负电压到漏极时，衬底被拉低，通过漏极的电流几乎为零。
这种情况下，栅极与衬底之间的绝缘层是反向偏置的。
当施加一个正电压到栅极时，使得栅极和衬底之间形成一个电场。
这个电场导致绝缘层内部的电子受到排斥，形成一个反向沟道(region)。
如果栅极电压达到一个临界值，称为门阈电压(threshold voltage)，则沟道完全形成，漏极和源极之间的电流开始流动。
这时，MOSFET处于开启状态。
栅极电场的影响使得沟道的导电特性由栅极电压控制。
在MOSFET中，有两种常见的结构：n沟道MOSFET(NMOS)和p沟道MOSFET(PMOS)。
在NMOS中，沟道区是由N型材料组成的，漏极和源极是P型材料。
在PMOS 中，沟道区是由P型材料组成的，漏极和源极是N型材料。
当NMOS或PMOS处于开启状态时，漏极和源极之间的电流正比于栅极电压与门阈电压之间的差值。
如果栅极电压高于门阈电压，则沟道导电性增强，电流增大。
如果栅极电压低于门阈电压，则沟道导电性减弱，电流减小。
MOSFET的特点之一是具有高输入阻抗。
输入阻抗是指输入端读取电流和电压之间的比例关系。
MOSFET参数解析(英飞凌)
ID-连续漏电流ID定义为芯片在最大额定结温TJ(max)下，管表面温度在25℃或者更高温度下，可允许的最大连续直流电流。
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，硬开关应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。
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。
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，存在最大的漏极电流。
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，整个芯片上最“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最大允许值。
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。
PD-容许沟道总功耗容许沟道总功耗标定了器件可以消散的最大功耗，可以表示为最大结温和管壳温度为25℃时热阻的函数。
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最短工作寿命的要求。
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。
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。
各种MOSFET参数大全
各种MOSFET参数大全MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）是一种常见的半导体设备，其功效广泛应用于电子设备和电路中。
下面是一些常见的MOSFET参数的详细介绍。
1. 门极电压（Vgs）：门极电压是指应用在MOSFET的栅极和源极之间的电压。
根据不同的应用，门极电压可能会有不同的工作范围。
2. 漏极电压（Vds）：漏极电压是指应用在MOSFET的漏极和源极之间的电压。
漏极电压的范围应根据设备的工作条件来选择。
3.技术参数（如NMOS或PMOS）：这是指MOSFET的工艺类型。
NMOS是n型沟道MOSFET，PMOS是p型沟道MOSFET。
4. 静态偏置（Vth）：静态偏置电压是指当MOSFET处于截止状态时的栅源电压。
它是MOSFET开启或截止的阈值电压。
5. 最大漏极电流（Idmax）：最大漏极电流是指在给定的漏极电压下，MOSFET能够承受的最大漏极电流。
6. 开启电阻（Ron）：开启电阻是指当MOSFET处于导通状态时的漏极和源极之间的电阻。
7. 切换速度（tr和tf）：切换速度是指MOSFET从导通到截止，或从截止到导通的切换速度。
这个参数通常用来衡量MOSFET的工作效率。
8. 延迟时间（td）：延迟时间是指MOSFET从接收到门极信号到开始响应的时间延迟。
9. 容积载荷（Cgd、Cgs和Cds）：容积载荷是指MOSFET的栅极-漏极、栅极-源极和漏极-源极之间的电容。
10. 热阻（Rth）：热阻是指MOSFET在工作时从芯片到环境之间的导热能力。
较低的热阻通常意味着更好的散热性能。
11.耗散功率（Pd）：耗散功率是指MOSFET在正常工作状态下所消耗的功率。
以上是一些常见的MOSFET参数的简要介绍。
不同的应用和需求会有不同的参数要求，所以在选择MOSFET时需要根据实际应用场景来权衡各个参数的重要性。
Power MOS FET基础知识
6）保護電路
使用浪涌吸收電路保護
7）開通和關斷原理
（a)電路
（b）時序圖
(c) 工作過程
開通過成[T0~T4]
在T0前，MOSFET工作于截止狀態， t0時， MOSFET被驅 動開通; [T0~T1]區間， MOSFET的Gs電壓經Vgg對Cgs充電而上升， 在t1時刻，到達維持電壓Vth，MOSFET開始導電﹔ [T1~T2]區間，MOSFET的DS電流增加，Millier電容在該區 間內因DS電容的放電而放電，對GS電容的充電影響不大;
電器特性
1）關斷電流和漏電流
2）門極關斷電壓VGS(Off)
门极关断电压受温度的影响
负温度系数，大约5mV/℃ ℃ 负温度系数，大约
3)Forward Transfer Admittance:[yfs]
当VGS变化 时，漏极电流的变化比例 变化 相当于三极管的放大倍数，做开关用可忽略此参数 相当于三极管的放大倍数，
主要特點
MOS场效应管是在金属栅极与沟道之间有一层二氧化硅绝 缘层，因此具有很高的输入电阻（最高可达1015 ）。它 也分N沟道管和P沟道管，符号如图1所示。通常是将衬底 （基板）与源极S接在一起。根据导电方式的不同， MOSFET又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指：当 VGS=0时管子是呈截止状态，加上正确的VGS后，多数载 流子被吸引到栅极，从而“增强”了该区域的载流子，形 成导电沟道。耗尽型则是指，当VGS=0时即形成沟道，加 上正确的VGS时，能使多数载流子流出沟道，因而“耗尽” 了载流子，使管子转向截止
估算结区温度
一般来说，即使源极/漏极电 压超过绝对的最大额定值， 功率 MOSFET 也很少发生击 穿。功率 MOSFET 的击穿电 压 (BVDSS) 具备正向的温度 系数，如图 3 所示。在本示 例中，BVDSS 在 120℃时达 到 990V。因此，温度越高， 击穿器件所需的电压越高。 在许多情况下，功率 MOSFET 工作时的环境温度 超过 25℃，其结区温度会因 能量耗散而升至高于环境温 度。
理解MOSFET时间相关及能量相关输出电容Coss(tr)和Coss(er)
图3 静态输出电容Coss测量电路
静态电容的测试电路所图3所示，低压和平面 结构的功率MOSFET在0 V偏置电压条件下，Coss 比额定高偏置电压下的容值大数倍或数十倍，而 对于超结结构的高压MOSFET，要大数百倍。 如：AON6162，Coss(0 V)/Coss(30 V)=3.2； IPP60R04C7，Coss(0 V)/Coss(400 V)=500。超结 结构Coss和Crss的这种特性，会带来许多应用的问 题[1]。
一些低输入电压的应用，如笔记本电脑主板的 Buck变换器输入电压为19 V，通讯系统板极Buck变 换器输入电压为12 V，由于工作电压比较低、工作 频率高，Coss产生的损耗较小，相对于跨越线性区
从上式可以看到，Coss放电产生的损耗和容 值、频率成正比，和电压的平方成正比。在功率 MOSFET的数据表中，Coss对应产生的功耗就是 Eoss 。 [2-4]
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责任编辑：毛烁
产生的开关损耗通常可以忽略不计，因此在低压功率 MOSFET的数据表中，通常不会列出Eoss。
常用的AC-DC变换器如Flyback结构的电源系统， 输入的电压范围为100 VDC ~380 VDC，甚至更高的输入 电压，Coss产生的损耗所占的比例非常大，甚至成为 主导因素，因此在高压功率MOSFET的数据表中，列 出Eoss的值。目前有些中压的功率MOSFET的数据表 中也列出了Eoss的值。
图7 IPP60R04C7的Eoss曲线
公式中的电容Coss随VDS电压变化，不同的电压下 容值不同，因此不能直接使用上面积分的方法来计算 Eoss。
看懂MOSFET数据表系列第 3 部分——连续电流额定值
看懂MOSFET数据表系列第3 部分——连续电流
额定值
嗨，我的FET狂热爱好者同行们，欢迎回到看懂MOSFET数据表博客系列的第3部分！今天我们来谈一谈MOSFET电流额定值，以及它们是如何变得不真实的。
好，也许一个比较好的解释就是这些额定值不是用确定
RDS(ON) 和栅极电荷等参数的方法测量出来的，而是被计算出来的，并且有很多种不同的方法可以获得这些值。
例如，大多数部件中都有FET封装电流额定值，这个值同与周围环境无关，并且是硅芯片与塑料封装之间内在连接线的一个函数。
超过这个值不会立即对FET造成损坏，而在这个限值以上长时间使用将开始减少器件的使用寿命。
高于这个限值的故障机制包括但不限于线路融合、成型复合材料的热降解、以及电迁移应力所导致的问题。
然后是我们考虑的芯片限值，通常通过将外壳温度保持在25?C来指定。
基本上，这个条件假定了一个理想的散热片，只使用结至外壳热阻来计算器件能够处理的最大功率（在下面的方程式1和2中显示）。
换句话说，假定
RθCase-to-Ambient 为零，这在应用中并不是一个很实用的条件，这样的话，最好将这个电流额定值视为表示器件RDS(ON)和热阻抗的品质因数。
。
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T j 25o C
上式中 a 为与工艺技术有关的常数，对于英飞凌的此类功率 MOSFET，可以采用 0.4 作为常
数值。如果需要快速的估算，可以粗略认为：在最高结温下的 Rds( on) 通态电阻是室温下通态 电阻的 2 倍。下表的曲线给出了 Rds( on) 随环境温度变化的关系。
深入理解功率 MOSFET 数据表(上)
英飞凌科技(中国)有限公司 汽车半导体业务区域中心 高杨 在汽车电子的驱动负载的各种应用中,最常见的半导体元件就是功率 MOSFET 了。本文不 准备写成一篇介绍功率 MOSFET 的技术大全,只是让读者去了解如何正确的理解功率 MOSFET 数据表中的常用主要参数,以帮助设计者更好的使用功率 MOSFET 进行设计。 数据表中的参数分为两类:即最大额定值和电气特性值。 对于前者,在任何情况下都 不能 超过,否则器件将永久损害;对于后者,一般以最小值、最大值、和典型值的形式给出，它们的 值与测试方法和应用条件密切相关。在实际应用中，若超出电气特性值，器件本身并不一定 损坏，但如果设计裕度不足，可能导致电路工作失常。
以上介绍了在功率 MOSFET 数据表中最为设计者关心的基本参数 Rds( on) 、 VBR ( DSS ) 、 Q gs 、 和 Vgs 。如果需要更为深入的了解和使用功率 MOSFET，还需要进一步的去了解更深入的一 些参数，将在本文的下篇中再做介绍。
VBR ( DSS ) 仍然能够满足系统电源对 VBR ( DSS ) 的要求。 Q gs ：数据表中给出了为了使功率 MOSFET 导通时在给定了的 Vds 电压下，当Vgs 变化时
的栅级电荷变化的曲线。从图表中可以看出，为了使 MOSFET 完全导通， Vgs 的典型值约等 于 10V，由于器件完全导通，可以减少器件的静态损耗。
Vgs :描述了在指定了漏级电流下需要的栅源电压。数据表中给出的是在室温下，当
Vds = Vgs 时，漏极电流在微安等级时的 Vgs 电压。数据表中给出了最小值、典型值和最大值。
需要注意的是，在同样的漏极电流下，Vgs 电压会随着结温的升高而减小。在高结温的情况 下，漏极电流已经接近达到了 I dss (漏极电流)。为此，数据表中还会给出一条比常温下指定 电流大 10 倍的漏极电流曲线作为设计参考。如下图所示。
VBR ( DSS ) 、 在功率 MOSFET 的数据表给出的参数中, 通常最为关心的基本参数为 Rds( on) 、
Q gs 、和Vgs 。更为高级一些的参数,如 I D 、R
下篇中再做介绍。
、SOA、Transfer Curve、 E AS 等，将在本文的 thjc
为了使每个参数的说明更具备直观性和易于理解，选用了英飞凌公司的功率 MOSFET， 型号为 IPD90N06S4-04(/optimos-T)。本文中所有的表格和图表也是 从 IPD90N06S4-04 中摘录出来的。下面就对这些参数做逐一的介绍。
Rds( on) : 通态电阻。 Rds( on) 是和温度和Vgs 相关的参数，是 MOSFET 重要的参数之一。
在数据表中，给出了在室温下的典型值和最大值，并给出了得到这个值的测试条件，详见下 表。
除了表格以外，数据表中还给出了通态电阻随着结温变化的数据图。从图中可以看出，结温 越高，通态电阻越高。正是由于这个特性，当单个功率 MOSFET 的电流容量不够时，可以采 用多个同类型的功率 MOSFET 并联来进行扩流。 如果需要计算在指定温度下的 Rds( on) ，可以采用以下的计算公式。
VBR ( DSS ) :定义了 MOSFET 的源级和漏级的最大能购承受的直流电压。在数据表中,此参
数都会在数据表的首页给出。注意给出的 VBR ( DSS ) 值是在室温下的值。
此外，数据表中还会给出在全温范围内(-55 C…+175 C) VBR ( DSS ) 随着温度变化的曲线。
0
0
从上表中可以看出， VBR ( DSS ) 是随着温度变化的，所以在设计中要注意在极限温度下的