功率MOS管,保護(hù)電路,MOS管參數(shù)

功率MOSFET是較常使用的一類功率器件。“MOSFET”是英文MetalOxideSemicoductorFieldEffectTransistor的縮寫，譯成中文是“金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管”。它是由金屬、氧化物(SiO2或SiN)及半導(dǎo)體三種材料制成的器件。所謂功率MOSFET(PowerMOSFET)是指它能輸出較大的工作電流(幾安到幾十安)，用于功率輸出級(jí)的器件。功率MOSFET可分為增強(qiáng)型和耗盡型，按溝道分又可分為N溝道型和P溝道型。

做開關(guān)電源，常用功率MOSFET。一般而言，MOS管制造商采用RDS(ON)參數(shù)來定義導(dǎo)通阻抗;對(duì)ORing FET應(yīng)用來說，RDS(ON)也是最重要的器件特性。數(shù)據(jù)手冊(cè)定義RDS(ON)與柵極(或驅(qū)動(dòng))電壓VGS以及流經(jīng)開關(guān)的電流有關(guān)，但對(duì)于充分的柵極驅(qū)動(dòng)，RDS(ON)是一個(gè)相對(duì)靜態(tài)參數(shù)。

MOS管的作用

1.mos管可應(yīng)用于放大。由于場(chǎng)效應(yīng)管放大器的輸入阻抗很高，因此耦合電容可以容量較小，不必使用電解電容器。

2.場(chǎng)效應(yīng)管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級(jí)放大器的輸入級(jí)作阻抗變換。

3.場(chǎng)效應(yīng)管可以用作可變電阻。

4.場(chǎng)效應(yīng)管可以方便地用作恒流源。

5.場(chǎng)效應(yīng)管可以用作電子開關(guān)。

功率MOS管保護(hù)電路

功率MOS管自身擁有眾多優(yōu)點(diǎn)，但是MOS管具有較脆弱的承受短時(shí)過載能力，特別是在高頻的應(yīng)用場(chǎng)合，所以在應(yīng)用功率MOS管對(duì)必須為其設(shè)計(jì)合理的保護(hù)電路來提高器件的可靠性，MOS管作用是什么

功率MOS管保護(hù)電路主要有以下幾個(gè)方面：

1）防止柵極 di/dt過高：由于采用驅(qū)動(dòng)芯片，其輸出阻抗較低，直接驅(qū)動(dòng)功率管會(huì)引起驅(qū)動(dòng)的功率管快速的開通和關(guān)斷，有可能造成功率管漏源極間的電壓震蕩，或者有可能造成功率管遭受過高的di/dt而引起誤導(dǎo)通。為避免上述現(xiàn)象的發(fā)生，通常在MOS驅(qū)動(dòng)器的輸出與MOS管的柵極之間串聯(lián)一個(gè)電阻，電阻的大小一般選取幾十歐姆。

2）防止柵源極間過電壓由于柵極與源極的阻抗很高，漏極與源極間的電壓突變會(huì)通過極間電容耦合到柵極而產(chǎn)生相當(dāng)高的柵源尖峰電壓，此電壓會(huì)使很薄的柵源氧化層擊穿，同時(shí)柵極很容易積累電荷也會(huì)使柵源氧化層擊穿，所以要在MOS管柵極并聯(lián)穩(wěn)壓管以限制柵極電壓在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值以下，保護(hù)MOS管不被擊穿，MOS管柵極并聯(lián)電阻是為了釋放柵極電荷，不讓電荷積累。

3）防護(hù)漏源極之間過電壓雖然漏源擊穿電壓VDS一般都很大，但如果漏源極不加保護(hù)電路，同樣有可能因?yàn)槠骷_關(guān)瞬間電流的突變而產(chǎn)生漏極尖峰電壓，進(jìn)而損壞MOS管，功率管開關(guān)速度越快，產(chǎn)生的過電壓也就越高。為了防止器件損壞，通常采用齊納二極管鉗位和RC緩沖電路等保護(hù)措施。

功率MOS管,保護(hù)電路,MOS管參數(shù)

當(dāng)電流過大或者發(fā)生短路時(shí)，功率MOS管漏極與源極之間的電流會(huì)迅速增加并超過額定值，必須在過流極限值所規(guī)定的時(shí)間內(nèi)關(guān)斷功率MOS管,否則器件將被燒壞，因此在主回路增加電流采樣保護(hù)電路，當(dāng)電流到達(dá)一定值，通過保護(hù)電路關(guān)閉驅(qū)動(dòng)電路來保護(hù)MOS管。圖1是MOS管的保護(hù)電路，由此可以清楚的看出保護(hù)電路的功能。

功率MOS管的正向?qū)ǖ刃щ娐?/span>

（1）：等效電路

（2）：說明

功率 MOSFET 正向?qū)〞r(shí)可用一電阻等效，該電阻與溫度有關(guān)，溫度升高，該電阻變大；它還與門極驅(qū)動(dòng)電壓的大小有關(guān)，驅(qū)動(dòng)電壓升高，該電阻變小。詳細(xì)的關(guān)系曲線可從制造商的手冊(cè)中獲得。

功率MOSFET的反向?qū)ǖ刃щ娐?/span>

（1）：等效電路（門極不加控制）

（2）：說明

即內(nèi)部二極管的等效電路，可用一電壓降等效，此二極管為MOSFET 的體二極管，多數(shù)情況下，因其特性很差，要避免使用。

功率MOSFET的反向?qū)ǖ刃щ娐?/span>

（1）：等效電路（門極加控制）

（2）：說明

功率 MOSFET 在門級(jí)控制下的反向?qū)ǎ部捎靡浑娮璧刃В撾娮枧c溫度有關(guān)，溫度升高，該電阻變大；它還與門極驅(qū)動(dòng)電壓的大小有關(guān)，驅(qū)動(dòng)電壓升高，該電阻變小。詳細(xì)的關(guān)系曲線可從制造商的手冊(cè)中獲得。此工作狀態(tài)稱為MOSFET 的同步整流工作，是低壓大電流輸出開關(guān)電源中非常重要的一種工作狀態(tài)。

功率MOSFET的正向截止等效電路

（1）：等效電路

（2）：說明

功率 MOSFET 正向截止時(shí)可用一電容等效，其容量與所加的正向電壓、環(huán)境溫度等有關(guān)，大小可從制造商的手冊(cè)中獲得。

功率MOSFET的穩(wěn)態(tài)特性總結(jié)

（1）：功率MOSFET 穩(wěn)態(tài)時(shí)的電流/電壓曲線

（2）：說明

功率 MOSFET 正向飽和導(dǎo)通時(shí)的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)

當(dāng)門極不加控制時(shí)，其反向?qū)ǖ姆€(wěn)態(tài)工作點(diǎn)同二極管。

（3）：穩(wěn)態(tài)特性總結(jié)

-- 門極與源極間的電壓Vgs 控制器件的導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)VgsVth時(shí)，器件處于導(dǎo)通狀態(tài)；器件的通態(tài)電阻與Vgs有關(guān)，Vgs大，通態(tài)電阻小；多數(shù)器件的Vgs為 12V-15V ，額定值為+-30V；

-- 器件的漏極電流額定是用它的有效值或平均值來標(biāo)稱的；只要實(shí)際的漏極電流有效值沒有超過其額定值，保證散熱沒問題，則器件就是安全的；

-- 器件的通態(tài)電阻呈正溫度系數(shù)，故原理上很容易并聯(lián)擴(kuò)容，但實(shí)際并聯(lián)時(shí)，還要考慮驅(qū)動(dòng)的對(duì)稱性和動(dòng)態(tài)均流問題；

-- 目前的 Logic-Level的功率 MOSFET，其Vgs只要 5V，便可保證漏源通態(tài)電阻很小；

-- 器件的同步整流工作狀態(tài)已變得愈來愈廣泛，原因是它的通態(tài)電阻非常小（目前最小的為2-4 毫歐），在低壓大電流輸出的DC/DC 中已是最關(guān)鍵的器件。