剖析功率MOSFET并联发生寄生振荡的缘由与处理体例-KIA MOS管
信息来历：本站 日期：2020-05-28
功率MOS场效应晶体管，即MOSFET，其原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）操纵电场的效应来节制半导体（S）的场效应晶体管。
停止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。P基区与N漂移区之间构成的PN结J1反偏，漏源极之间无电流流过。
导电：在栅源极间加正电压UGS，栅极是绝缘的，以是不会有栅极电流流过。但栅极的正电压会将其上面P区中的空穴推开，而将P区中的少子—电子吸收到栅极上面的P区外表
当UGS大于UT（开启电压或阈值电压）时，栅极下P区外表的电子浓度将跨越空穴浓度，使P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层构成N沟道而使PN结J1消逝，漏极和源极导电。
功率MOS管即功率MOSFET，具备热漂移小，驱动电路简略，驱动功率小，开关速率快，任务频次高档长处。凭仗超卓的热不变性，将多个功率MOSFET并联的体例可行而简略，这对进步输入电流很是成心义。
现实上，MOSFET任务于高频次开关状况，任何电气特征差别和电路杂散电感都可致使刹时电压峰值，和并联MOSFET之间的电流分派不均衡。这是很是无害的，因为电流不均衡能够致使功率消耗过大并破坏器件。
并联MOSFET（左）及寄生振荡状况的等效电路（右）
并联毗连时，最重要的是避免电流集合（包含在开关转换时代），并确保在一切能够的负载前提下，流向一切MOSFET的电流坚持均衡且平均。应出格注重以下方面：
(1) 因器件特征不婚配（并联运行）致使的电流不均衡。
(2) 寄生振荡（并联运行）。
（1）稳态运行中的电流不均衡
在非开关时代，根据与并联MOSFET的导通电阻成正比的体例为其分派电流。导通电阻最低的MOSFET将承载最高的电流。导通电阻的正温度系数凡是会为电流不均衡供给弥补，使经由过程各个 MOSFET的电流相称。
是以，以为并联MOSFET在稳态环境下很少呈现热击穿。MOSFET体二极管中压降的温度系数非正值。是以，并联MOSFET在其体二极管处于导通时，能够使稳态电流的分派呈现大幅不均衡景象。但现实上，MOSFET的体二极管在经由过程电流时，MOSFET的温度降低。以是，当其导通电阻增大时，其流过的电流就会减小。是以，稳态电流中的不均衡很少会构成题目。
（2）开关转换时代的电流不均衡
普通来讲，守旧和关断开关转换时代会呈现电流不均衡景象。这是因为并联功率MOSFET之间的开关时候差别而至。开关时候的差别很大水平上取决于栅源阈值电压Vth的值。即Vth值越小，守旧时候越快；Vth值越大，关断时候越快。是以，当电流集合在Vth较小的MOSFET中时，守旧和关断时代城市发生电流不均衡景象。这类电流不均衡会对器件施加太高的负载，并激发毛病。并联毗连时，为了削减瞬态开关时代的开关时候差别，最好利用Vth靠近的功率MOSFET。对跨导gm较高的MOSFET，开关时候也会更快。
另外，若是并联MOSFET在其互连线路中的杂散电感差别，电路接线规划也是开关转换时代激发电流不均衡的一个缘由。特别是源极电感会影响栅极驱动电压。最好使并联MOSFET之间的互连线路长度相称。
（1）因漏源电压振荡致使的栅极电压振荡
开关时代MOSFET的漏极度子和源极度子中会发生浪涌电压VSurge，首要是因为关断时代的di/dt和漏极度子及引线中的杂散电感（Ld）。若是VSurge致使的振荡电压经由过程MOSFET漏栅电容Cgd传输到栅极，就会与栅极线路的杂散电感L构成谐振电路。
高电流、高速MOSFET的内部栅极电阻极小。在无内部栅极电阻器的环境下，该谐振电路的品德因数会很大。若是发生谐振，谐振电路会在MOSFET的栅极度子和源极度子中发生很大的振荡电压，致使发生寄生振荡。
除非并联MOSFET的瞬态开关电流在关断时代均衡杰出，不然电流会不平均地分派到以后关断的MOSFET。该电流在漏极度子和源极度子中发生很大的电压浪涌（振荡），而电压浪涌又通报到栅极，致使栅极度子和源极度子中发生振荡电压。如振荡电压过大，会致使发生栅源过电压毛病、守旧毛病或振荡毛病。
当最快的MOSFET关断时，其漏极电压回升。漏极电压的回升经由过程栅泄电容Cgd通报到另外一个MOSFET的栅极度子，致使MOSFET产买卖外运行，构成寄生振荡。另外，并联MOSFET共用一个低阻抗途径，是以也很轻易发生寄生振荡。
（2）并联MOSFET的寄生振荡
普通来讲，并联MOSFET比单个MOSFET更轻易发生寄生振荡。这是因为漏极线路、源极线路、栅极线路、接合线和别的线路中的杂散电感，和MOSFET的结电容致使的。
不过，寄生振荡的发生与漏源负载、续流二极管、电源、共用栅极电阻器和栅极驱动电路有关。换句话说，可疏忽续流二极管和串连电阻器（如电容器的等效串连电阻器）的导通电阻。是以，并联MOSFET构成了具备高品德因数的谐振电路，因为具备高增益的反应环路，该谐振电路极易发生振荡。
并联MOSFET的谐振电路由寄生电感和寄生电容构成（取决于其频次）。
要避免发生寄生振荡，起首挑选MOSFET时请求Cds/Cgs比值较低，gm值较小，如许就不轻易发生振荡。
为每一个MOSFET拔出一个栅极电阻器可减小谐振，除器件自身属性，也能够利用内部电路来避免发生寄生振荡，这里有两种体例：
（1）为每一个MOSFET的栅极拔出一个栅极电阻器R1或一个铁氧体磁珠，如许可减小谐振电路的品德因数，从而减小正反应环路的增益。尝试证明，为并联的每一个MOSFET拔出串连栅极电阻器能够有用避免发生寄生振荡。
（2）在MOSFET的栅极和源极之间增加一个陶瓷电容器。
在MOSFET栅极和源极之间增加陶瓷电容器能防备寄生振荡
上述体例中，gm值较小的MOSFET价钱会稍高，其余两种体例可由用户自行优化。不过，栅极电阻器会影响MOSFET的开关速率，电阻值会致使开关消耗增大；在栅极和源极之间增加电容器时应谨慎，电容器品种和容值挑选不妥会发生反感化。
接洽体例：邹师长教师
接洽德律风：0755-83888366-8022
手机：18123972950
QQ：2880195519
接洽地点：深圳市福田区车公庙天安数码城天吉大厦CD座5C1
请搜微信公家号:“KIA半导体”或扫一扫下图“存眷”官方微信公家号
请“存眷”官方微信公家号:供给 MOS管 手艺赞助
