功率MOSFET的热阻特征图文详解-KIA MOS管

功率MOSFET的结温影响器件很多任务参数及利用寿命，数据表中供给了一些基本的数据来评价电路中功率MOSFET的结温。

本文首要来申明MOSFET的稳态和静态热阻的丈量体例，和它们的限定前提。热阻特征也间接影响着前面对功率MOSFET电流参数和SOA特征的懂得。  

AON6590(40V，0.99mΩ)热阻

结温校核曲线  

数据表中，功率MOSFET有差别的热阻值，数据表中的热阻都是在必然的前提下测试的。

MOSFET反并联二极管相称于一个温度传感器，必然的温度对应着必然的二极管的压降。每个硅器件都有自身怪异的校准曲线，可是一旦肯定，对任何的封装都是有用的。

器件的装置有规范的情势，若是是表贴的元件，器件装置在1平方英寸2oz铜皮FR4的电路板PCB上，不是只靠器件自身零丁散热来停止测试。

图2：测试结温校核曲线  

图3：VF和结温校核曲线，

IF=10mA 

稳态丈量   

将装在规范PCB上的器件放在静态的氛围中，器件上装置热电偶，器件经由过程必然的功率加热器件时，当毗连到管脚的热电偶到达不变状况，丈量情况氛围的温度TA和器件封装管脚的温度TC或TL，同时立即堵截加热功率，在10us之内器件不冷却时，二极管电流切改成10mA，敏捷丈量二管极的压降VF，如图4所示。丈量二极管的压降时，利用KELVIN毗连法。  

图4：热阻的丈量电路

加热功率或功耗便是二极管的电流乘以二极管压降：   PF = IF * VF   根据在10mA测得的二极管的压降VF，对应图1的校核曲线，便能够获得器件的结温TJ，稳态热阻结到情况氛围RqJA、结到壳RqJC或结到管脚RqJL，

能够从上面公式计较：   RqJA = (TJ-TA)/PF   RqJC = (TJ-TC)/PF   RqJL = (TJ-TL)/PF   固然器件RqJA、RqJC或RqJL和现实误差只要几个百分点，可是，凡是利用20-30%的裕量来设定最大的界说值。   

瞬态热阻   

瞬态热阻用来丈量脉冲功率加在器件上时器件的热特征，对小占空比、低频率的脉冲负载更加主要。AON6590的典范瞬态热阻曲线如图6所示。

图6：规一化最大瞬态热阻   

瞬态热阻丈量的体例和稳态热阻的丈量体例不异，丈量单脉冲曲线时，器件经由过程单脉冲功率，而后关断单脉冲功率，10us内，将10mA电流流过二极管，丈量二极管的压降VF。

根据X轴的脉冲功率宽度，丈量每个点的值。每点的瞬态热阻由上面公式计较：   PF = IF*VF   ZqJA = (TJ-TA)/PF   ZqJC = (TJ-TC)/PF   ZqJL = (TJ-TL)/PF   规一化值便是将上述值除以对应的稳态的热阻值。

脉冲功率宽度很是低时，因为硅片、封装和FR4板的热容构成的时候常数影响结温回升率，是以丈量的结温也很是小。对一样的功率巨细，脉冲时候短，热阻表现得越小，如图6的曲线所示，别的的曲线也一样用上述丈量体例获得。

牢固的占空比，施加电流脉冲宽度跟从瞬态热阻曲线变更。在每个丈量前提下，在堵截加热电流脉冲后10us内、二极管流过10mA电流丈量二极管的电压VF前，器件请求到达稳态。

凡是，能够从获得的热收集模子中，分化得出这些曲线，以合适单脉冲曲线。从等效电路的概念，热阻收集能够等效为三级或四级的RC收集，如图7所示。

每级R和C的值，由响应的知足丈量的单脉冲曲线来决议，对占空比的变更是脉冲宽度的函数，这个模子能够用来获得热阻曲线。基于单脉冲曲线，在瞬态热加热曲线组中，利用3或4阶的RC收集仿真，能够获得别的的曲线。

图7：瞬态热阻的模子  

有用热阻受很多身分影响，如铜皮的面积和规划、临近器件的加热、器件四周氛围活动、功率耗散的才能、PCB板和器件管脚焊接品质、外部的封装品质等，是以，数据表中的热阻曲线只是供给一种参考，若是须要更加切确的温度，最好在体系上丈量器件的现实的温度。

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