功率MOSFET基础

功率MOSFET基础

VISHAY SILICONIX

Power MOSFETs

Application Note 605

功率MOSFET基础:了解MOSFET与

品质因数有关的特性

作者:Jess Brown和Guy Moxey

简介

功率MOSFET已经变成了标准选择,被广泛用作低压(<200V)开关模式电源(SMPS)转换器应用的主开关器件。然而,利用制造商提供的数据手册为特定电路拓扑选择合适的器件却变得越来越困难。MOSFET的主要选型标准是与MOSFET有关的功率损耗(与SMPS的总效率有关)和MOSFET的功耗能力(与封装的最高结温和热性能有关)。本应用指南重点介绍了MOSFET的基本特性和知识。有几个影响MOSFET栅极的因素,并且在解释MOSFET特性之前,有必要了解器件结构方面的基础知识。本应用指南详细介绍了沟槽MOSFET结构的基本结构,进而确定了寄生元件,定义了相关术语。还介绍了如何以及为何会产生寄生参数。由于具有各种拓扑、开关速度、负载电流和输出电压,所以不可能确定能够在较宽的电路条件范围内实现最佳性能的通用MOSFET。某些情况下以导通电阻(RDS(on))损耗为主,而其它情况下则以瞬态电流和电压波形的开关损耗或与器件栅极驱动有关的损耗为主。并且,还证明(1)(2)了输入和输出电容也可以是主要损耗。

图1 - Vishay Siliconix N-沟道30V SO-8 MOSFET的

图典型品质因数

注释:

1) IEEE Electron Device Letters, Vol. 10, No. 10, October 1989,

MOSFET选型所用的品质因数简介

器件制造商还规定了不同静态和动态条件下的MOSFET参数,让设计者难于进行同类产品对比,从而让情况变得更加混乱。因此,唯一正确的、选择合适的MOSFET的方法是在MOSFET应用电路内比较所选器件。

有几种方法可以让设计者对比适于特定应用的MOSFET,虽然有时难于实现。其中一种方法就是根据品质因数来评估MOSFET。在最简单的形式中,品质因数会在给定的RDS(on)下比较栅极电荷(Qg)。乘积结果与某项器件技术有关,它能够实现所需的RDS(on)或Qg。然而,RDS(on)越低,栅极电荷越高。类似的器件对比方法为“Baliga高频品质因数”-BHFFOM(1),它假设主要开关损耗与输入电容(Ciss)充/放电有关。第三种方法是使用“新高频品质因数”-NHFFOM(2),它假设主要开关损耗因输出电容(Coss)充/放电而起。后2种方法适于要在其中实现MOSFET的应用。然而,这些方法只允许进行同类产品对比,用户无法利用它们确定具有某一品质因数的器件是否就一定比具有另一品质因数的不同器件好。

Vishay Siliconix系列30V SO-8 N-沟道MOSFET样品的品

质因数Qg x RDS(on)如图1所示。例如,在某些开关应用中,

Si4888DY可能优于Si4842DY,但是不可能利用该图 - 或者 其它采用了更复杂的品质因数的图 - 来客观地确定最适于特 定应用的器件。

“Power Semiconductor Device Figure of Merit For High Frequency Applications”, B. Jayant Baliga

(2) Proc. of 1995 Int. Sym. on Power Semiconductor Devices and ICs, Hokohama, “New Power Device Figure of Merit for High-Frequency Applications”, IL-Jung Kim, Satoshi Mastumoto, Tatsuo Sakai, and Toshiaka Yachi

功率MOSFET基础

APPLICATION NOTE

Document Number: 71946Revision: 08-Sep-03

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