MOSFET参数理解及其主要特性

MOSFET参数理解及其主要特性

1 极限参数：

I_D ：最大漏源电流。是指场效应管正常工作时，漏源间所允许通过的最大电流。场效应管的工作电流不应超过 ID 。此参数会随

结温度的上升而有所减额。

I_DM ：最大脉冲漏源电流。此参数会随结温度的上升而有所减额。

P_D ：最大耗散功率。是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率。使用时，场效应管实际功耗应小于 PDSM 并留有

一定余量。此参数一般会随结温度的上升而有所减额。

V_GS ：最大栅源电压。

Tj ：最大工作结温。通常为 150 ℃ 或 175 ℃ ，器件设计的工作条件下须确应避免超过这个温度，并留有一定裕量。

T_STG ：存储温度范围。

2 静态参数

V_(BR)DSS ：漏源击穿电压。是指栅源电压 V_GS 为 0 时，场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压。这是一项极限参数，加在

场效应管上的工作电压必须小于 V_(BR)DSS 。 它具有正温度特性。故应以此参数在低温条件下的值作为安全考虑。

△ V_(BR)DSS/ △ Tj ：漏源击穿电压的温度系数，一般为 0.1V/ ℃。

R_DS(on) ：在特定的 V_GS （一般为 10V ）、结温及漏极电流的条件下， MOSFET 导通时漏源间的最大阻抗。它是一个非常重要

的参数，决定了 MOSFET 导通时的消耗功率。此参数一般会随结温度的上升而有所增大。 故应以此参数在最高工作结温条件下的

值作为损耗及压降计算。

V_GS(th) ：开启电压（阀值电压）。当外加栅极控制电压 V_GS 超过 V_GS(th) 时，漏区和源区的表面反型层形成了连接的沟道。应用

中，常将漏极短接条件下 I_D 等于 1 毫安时的栅极电压称为开启电压。此参数一般会随结温度的上升而有所降低。

I_DSS ：饱和漏源电流，栅极电压 V_GS=0 、 V_DS 为一定值时的漏源电流。一般在微安级。

I_GSS ：栅源驱动电流或反向电流。由于 MOSFET 输入阻抗很大， I_GSS 一般在纳安级。

3 动态参数

g_fs ：跨导。是指漏极输出电流的变化量与栅源电压变化量之比，是栅源电压对漏极电流控制能力大小的量度。 g_fs 与 V_GS 的转

移关系注意看图表。

Q_g ：栅极总充电电量。 MOSFET 是电压型驱动器件，驱动的过程就是栅极电压的建立过程，这是通过对栅源及栅漏之间的电容

充电来实现的，下面将有此方面的详细论述。

Q_gs ：栅源充电电量。

Q_gd ：栅漏充电（考虑到 Miller 效应）电量。

T_d(on) ：导通延迟时间。从有输入电压上升到 10% 开始到 V_DS 下降到其幅值 90% 的时间 ( 参考图 4) 。

Tr ：上升时间。输出电压 V_DS 从 90% 下降到其幅值 10% 的时间。

T_d(off) ：关断延迟时间。输入电压下降到 90% 开始到 V_DS 上升到其关断电压时 10% 的时间。

T_f ：下降时间。输出电压 V_DS 从 10% 上升到其幅值 90% 的时间 ( 参考图 4) 。

C_iss ：输入电容， C_iss= C_GD + C_GS （ C_DS 短路）。

C_oss ：输出电容。 C_oss = C_DS +C_GD 。

C_rss ：反向传输电容。 C_rss = C_GD 。

图 2 MOSFET 的极间电容

    MOSFET 之感生电容被大多数制造厂商分成输入电容，输出电容以及反馈电容。所引述的值是在漏源电压为某固定值的情况下。

此些电容随漏源电压的变化而变化（见下图 的一典型关系曲线）。电容数值的作用是有限的。输入电容值只给出一个大概的驱动

电路所需的充电说明。而栅极充电信息更为有用。它表明为达到一个特定的栅源电压栅极所必须充的电量。

图 结电容与漏源电压之关系曲线

4 雪崩击穿特性参数

    这些参数是 MOSFET 在关断状态能承受过压能力的指标。如果电压超过漏源极限电压将导致器件处在雪崩状态。

E_AS ：单次脉冲雪崩击穿能量。这是个极限参数，说明 MOSFET 所能承受的最大雪崩击穿能量。

I_AR ：雪崩电流。

E_AR ：重复雪崩击穿能量。

5 热阻

：结点到外壳的热阻。它表明当耗散一个给定的功率时，结温与外壳温度之间的差值大小。公式表达⊿ t = P_D* 。

：外壳到散热器的热阻，意义同上。

：结点到周围环境的热阻，意义同上。

6 体内二极管参数

I_S ：连续最大续流电流（从源极）。

I_SM ：脉冲最大续流电流（从源极）。

V_SD ：正向导通压降。

Trr ：反向恢复时间。

Qrr ：反向恢复充电电量。

Ton ：正向导通时间。（基本可以忽略不计）。

图 3 gfs----VGS 曲线图

 

            图4 MOSFET开通时间和关断时间定义

二、在 应用过程中，以下几个特性是经常需要考虑的：

1、 V _{（ BR ） DSS} 的正温度系数特性。这一有异于双极型器件的特性使得其在正常工作温度升高后变得更可靠。但也需要留意

其在低温冷启机时的可靠性。

2、 V _{（ GS ） th} 的负温度系数特性。栅极门槛电位随着结温的升高会有一定的减小。一些辐射也会使得此门槛电位减小，甚至可

能低于 0 电位。这一特性需要工程师注意 MOSFET 在此些情况下的干扰误触发，尤其是低门槛电位的 MOSFET 应用。因这一特

性，有时需要将栅极驱动的关闭电位设计成负值（指 N 型， P 型类推）以避免干扰误触发。

3、 V_DSon/R_DSon 的正温度系数特性。 V_DSon/R_DSon 随着结温的升高而略有增大的特性使得 MOSFET 的直接并联使用变得可能。

双极型器件在此方面恰好相反，故其并联使用变得相当复杂化。 R_DSon 也会随着 I_D 的增大而略有增大，这一特性以及结和面

R_DSon 正温度特性使得 MOSFET 避免了象双极型器件那样的二次击穿。

但要注意此特性效果相当有限，在并联使用、推挽使用或其它应用时不可完全依赖此特性的自我调节，仍需要一些根本措施。

这一特性也说明了导通损耗会在高温时变得更大。故在损耗计算时应特别留意参数的选择。

4、 I_D 的负温度系数特性?

MOSFET参数理解及其主要特性

I_D 会随着结温度升高而有相当大的减额。这一特性使得在设计时往往需要考虑的是其在高温时的 I_D 参数。

5、 雪崩能力 I_ER/E_AS 的负温度系数特性。结温度升高后，虽然会使得 MOSFET 具有更大的 V _{（ BR ） DSS} ，但是要注意 E_AS

会有相当大的减额。也就是说高温条件下其承受雪崩的能力相对于常温而言要弱很多。

6、 MOSFET 的体内寄生二极管导通能力及反向恢复表现并不比普通二极管好。在设计中并不期望利用其作为回路主要的电流载体。

往往会串接阻拦二极管使体内寄生二极管无效，并通过额外并联二极管构成回路电流载体。但在同步整流等短时间导通或一些小电

流要求的情况下是可以考虑将其作为载体的。

7、 漏极电位的快速上升有可能会发生栅极驱动的假触发现象 (spurious-trigger) 。故在很大的 dV_DS/dt 应用场合（高频快速开关

电路）需要考虑这方面的可能性。