半导体常识

所以：Q201 40V 1.5A
Mosfet 基本知识
1.Mosfet 认识：
增强和耗尽的主要区别：增强需要一个开启电压点Vgs 耗尽则不需要。 2.Mosfet 的主要参数： 1.Rds(on) 2.Vds 3.Ids 4.Vgs(th) 5.Td(on)/Td(off) 6.Ciss/Coss 7.Rth(j-c) 8.体二极管 导通电阻。 （开通损耗） 最大耐压值 （安全工作最大电压值） 最大电流值 （与作用结温有关） mosfet 的开启电压 开通时间，关断时间 输如/输出结电容 热阻 恢复速度慢，使用时需注意，同步整流时， 需附加快速二极管保护。 （驱动电压） （开关损耗） (影响开关速度)
3.Mosfet soe(安全工作区)
注意实际的参数的选择需要参考：Safe operating area 1.元件实际的工作最大电压 3.元件的结温 确定元件是否工作在安全工作区 2.最大的导通时间
MOSFET 的驱动 1）作为主要的开关器件，mosfet 的驱动，对整机的效率，EMI，系统稳 定都有很大的关系。 效率表现：元件发热过大， EMI：主频倍频处EMI异常。 系统不稳定：主频抖动，输出纹波紊乱。 2）常见的驱动先路及原理分析：
三级管的使用实例：
左图是一个VCC控制线路，输出电 压供IC ，及继电器使用。当光耦元 件动作，Q202自举导通，供给 Q201基极电流，Q201导通。 输出电压等于Q201基极电压，故输 出电压可以通过R202/R203，以及 稳压二极管来调节。
Q管的具体作用，和使用注意事项： 就本例看，设计意图在于： 1）输出稳定可控制电压 2）速度开关 3）足够大的驱动电流。 Q201电压跟随，Q202/ZD201钳压输出 Q202工作于饱和导通，开关速度快 Q201提供足够大的驱动
4）稳压二极管： 此类二极管在开关电源使用较普遍，对元件起过电压保护。稳压精度低， 如IC的VCC，光偶的ce极等。一般是按照稳压电压选择。注其稳压精度不高 要得到较精确的稳压，可以在起同侧并联电容。
三极管基本知识
1)三极管的基本分类： 1.NPN 2.PNP
2.三极管的工作区间：
3.三极管的基本参数
2)Power lost: P=Pon + Psw Pon=Iav^2*Rds(on)=0.65^2*0.3=0.165W Psw=(Uon*Ton+Uoff*Toff)*F=(380*10*10^-9+100*10*10^-9)*100^3=1.05W 3)测试管子的实际温升温，结合实际电流判定是否处于安全工作区域。 4)Mosfet 驱动问题: 1.由于存在Ciss/Coss 该电容在开,关时需充,放电,所以外加驱动电阻改变 驱动特性。 2.mosfet 的基极需要接下拉电阻. 3.注意mosfet的体二极管,它的恢复速度慢,正向压降高.
该线路是一个boost升压线路， R810,R812/D807,R811/ZD802 &CORE BEAD 组成了典型的驱动 线路。
1.开通过程： 当控制IC 输出高电平时，信号通过R801对Q801节电容Ciss充电. 充电时间：t=2.2R801*Ciss 2.2为由米勒效应引起的时间延时系数 充电电流与驱动电流：I=Ciss*dv/dt data book规格中可以查得 注mosfet 为电压控制型器件，充电电流及为驱动电流。 例如20N60C3 规格有：Ciss=2400pF
）三极管的使用： I） 三极管三种工作状态： a)饱和区 b)放大区
该状态，三极管发射结正偏，集电极正偏。（开关速度快，用做无触点开关 .） 该状态，三极管发射结正偏，集电极反偏。（常用的放大器）
c)截止区。 该状态下，发射接反偏。 II)三极管的连接方式： 1）三极管的连接方式：共射极，共基极，共集电极。 2）一般开关连接方式。
2.高速开关的整流管：
由于使用的是半桥技术，在整个周期内变压器都能提供能量，所以输出电感可以 很小。 1）此二极管用在输出整流侧，故需要用开关速度很快的二极管，减小开关损耗。 P=Vrrms*IF(av)*Trr*F。 2)元件额定参数的选择： 如果：Vout=24V Iout=7A Vrrm=Vout/Dmin+V1 IF(av)=Iout*Dmax 占空比D由负载决定 V1是顺向压降
相关参考资料：
1.驱动 驱动 2.基本理论 基本理论 3.前人总结 前人总结
MOS--FET的選擇及耗損計算 MOS FET的選擇及耗損計算
制作：周滿枝 制表：張明艷
谢谢！
3）VF 正向压降 流大则VF低） 4）IR 5）Trr 反向漏电流 反向恢复时间
6）TJ&Rth(j-c)
Tj 为二极管正常工作的温度范围，Rth(j-c) 热阻
IR/VF：两个参数是相互制约的，VF低，IR就大，相反IR低，则VF 就高 使用的时候注意找个平衡。 3）二极管分类： 1）反向耐压 2）正向压降 高压二极管，低压二极管 low VF 二极管 high VF二极管
3）恢复时间，一般开关行二极管，快恢复二极管，肖特基二极管 4) 其他分类：普通二极管，稳压二极管，发光二极管。
4) 开关电源中二极管的使用： I). 小信号开关管： 如图所示：本例是一个温 度控制模块，在开始的时 刻，由于NTC651的温度 很地，电阻很大，此时经 过分压电阻分压比Vin2小， 比较器输出为低电平， D670截止，此时电压被 钳位在一个定值。当 NTC651受温度影响电阻 变小后，比较器输出高电 压，当电压高于钳压电压 时，D670导通，D669关 闭，此时Vout有NTC651 控制。 二极管的参数选择：由于在回路二极管只是用为简单的小信号开关， 故此类二极管都可以选为常用的LL4148 DIO SW 150mA 100V
通过上面的实际计算，我们可以看到，驱动电阻对信号的上升速度，以及 系统的EMI，效率有影响，电阻增加，开关时间增加，EMI变好，驱动元 器件应力变好，mosfet的效率变差。 当然，对于实际的具体情况，MOSFET 还受其它方面的影响，如多个晶体 并联使用时，高频会产生震荡，故需要加CORE BEAD克服。 关断时，MOSFET 的关断损耗一般很大，故需要缩短关段时间 D807就是 起这样的作用 ，关断时节电容快速放电，为了对驱动的保护，附加电阻 R812限流，但是此时的R812不能过大。 ZD802起稳压作用，同时吸收驱动尖刺波。保证驱动在最佳驱动电压。 一般最佳电压（13V~18V）
常用半导体知识
------开关电源常用半导体使用 ------开关电源常用半导体使用
王双强 2007/7/26
1）二极体 ） 2）三极管 ） 3）FET体场效应管 ） 体场效应管
二极管
1）二级管的特性： 二极管具有正向导通, 反向截止的特性。 P N 具体：P 为正，N为负。
2)二级管的常用参数： 具体参数请查看相关规格，这里只列出常用设计相关的重要参数： 1）VRRM 反向耐压 2）IF(av) 正向平均电流 （主要额定参数） （主要额定参数） （效率要求，开通损耗，相同额定电压，电 （决定产品的温度特性，IR大高温特性差） （开关损耗）
设计实例：
Vcc
来自百度文库
事例条件：输出功率为200W 效率为80min 最小占空比D=0.4
active PFC Vbuck=385V
分析：半桥线路，可以得出，MOSFET 的最大工作电压为buck电容上的 电压。 如果我们选取元件的最小余量为80% Vds=Vbuck/0.8=481 Iav=P/(η*u)=0.65A 所以我们可以选定为500V Ipeak=Iav/(D*0.8)=2A 6A 的mosfet.
@Vdd=380V Vgs=0V/13V Id=20.7A Rg=3.6ohm Td(on)=10ns Tr=5ns 若实际取R=5ohm Toff=67ns Tf=4.2ns
则有：Td(on)=11.61ns
I=2400*10^-12*16/11.61*10^-9=3.31A 从这里我们可以看到如果按照我们选取的R=2.2所需要的驱动电流很大， 大的驱动电流对G-D之间的矽氧化物有极大的破坏作用，同时对驱动线 路的电子元件的应力要求也较大，故需要调整驱动电阻R。 如选取R=5ohm则：Td(on)=2.2*5*2240*10^-12/10^-9=24.64ns I=2400*6*10^-3/Td=588mA
三极管的参数选择 假如本例要求：IC 驱动要求 18V 400mA(max) Q202： Vbc=25/0.8=31.25V(0.8是选择的电压余量) 由于Q202提供的是Q201的基极驱动电流，本身只做一个快速开关故电流选择常 用的150/200mA的PNP管子就可以了。 故Q202我们选择-40V 0.2A R201=7/0.1=70ohm Q201 Vbc选择与Q202 相同 Ic=400/0.5=0.8mA （Q202需要连续供电） NPN P=7*I=0.7w 选择最相近的阻值 1W 100 J(限流电阻) Vin=25V
当Dmin=0.4时： Vrrm=60.7V 当Dmax=0.6时： IF(av)=7*0.6=4.2
选材时需要考虑材料需要留有一定的余量. 故我们选择：ST10100CT肖特基管 Plost=VF*IF(av)=0.6/2*4=1.2 W P=Vrrms*IF(av)*Trr*F。(对于肖特基Trr可以实际测试) 实际使用还必须考虑实际材料的使用温度，散热条件。如果温度过高 可以通过调整管子的最大电流。以何得合理的损耗及温升。 查该材料的data book: VF=0.6V △j=Plost*Rth(j-c)=1.32℃ Tj=Tc+△j 最后实际验证温度，Tc为晶体表面测试实际温度 Rth(j-c)=1.1℃/w