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大功率MOS督任务事理及机关详解-大功率MOS管检测与代换-KIA MOS管

信息来历:本站 日期:2018-07-03 

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大功率MOS管

MOS管的英文全称叫MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor),即金属氧化物半导体型场效应管,属于场效应管中的绝缘栅型。是以,MOS管偶然被称为绝缘栅场效应管。在通俗电子电路中,MOS管凡是被用于缩小电路或开关电路。


1、大功率MOS管机关

在一块搀杂浓度较低的P型半导体硅衬底上,用半导体光刻、分散工艺建造两个高搀杂浓度的N+区,并用金属铝引出两个电极,别离作为漏极D和源极S。而后在漏极和源极之间的P型半导体外表复盖一层很薄的二氧化硅(Si02)绝缘层膜,在再这个绝缘层膜上装上一个铝电极,作为栅极G。这就构成了一个N沟道(NPN型)加强型MOS管。明显它的栅极和别的电极间是绝缘的。图1-1所示 A 、B别离是它的布局图和代表标记。

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一样用上述不异的体例在一块搀杂浓度较低的N型半导体硅衬底上,用半导体光刻、分散工艺建造两个高搀杂浓度的P+区,及上述不异的栅极建造进程,就制成为一个P沟道(PNP型)加强型MOS管。图1-2所示A 、B别离是P沟道MOS管道布局图和代表标记。


2、大功率MOS督任务事理

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从图1-3-A能够看出,加强型MOS管的漏极D和源极S之间有两个面对面的PN结。当栅-源电压VGS=0时,即使加上漏-源电压VDS,总有一个PN结处于反偏状况,漏-源极间不导电沟道(不电流流过),以是这时候辰候候候候辰漏极电流ID=0。


此时若在栅-源极间加上正向电压,图1-3-B所示,即VGS>0,则栅极和硅衬底之间的SiO2绝缘层中便发生一个栅极指向P型硅衬底的电场,由于氧化物层是绝缘的,栅极所加电压VGS没法构成电流,氧化物层的双方就构成了一个电容,VGS等效是对这个电容充电,并构成一个电场,跟着VGS渐渐下降,受栅极正电压的吸收,在这个电容的别的一边就堆积大批的电子并构成了一个从漏极到源极的N型导电沟道,当VGS大于管子的开启电压VT(通俗约为 2V)时,N沟道管起头导通,构成漏极电流ID,咱们把起头构成沟道时的栅-源极电压称为开启电压,通俗用VT表现。节制栅极电压VGS的巨细改变了电场的强弱,便能够够达到节制漏极电流ID的巨细的目标,这也是MOS管用电场来节制电流的一个首要特色,以是也称之为场效应管。


3、大功率MOS管的特征

上述大功率MOS督任务事理中能够看出,MOS管的栅极G和源极S之间是绝缘的,由于Sio2绝缘层的存在,在栅极G和源极S之间等效是一个电容存在,电压VGS发生电场从而致使源极-漏极电流的发生。此时的栅极电压VGS决议了漏极电流的巨细,节制栅极电压VGS的巨细便能够够节制漏极电流ID的巨细。这便能够够得出以下论断:

1) MOS管是一个由改变电压来节制电流的器件,以是是电压器件。

2) MOS管道输出特征为容性特征,以是输出阻抗极高。


4、大功率MOS管的电压极性和标记法则

图1-4-A 是N沟道MOS管的标记,图中D是漏极,S是源极,G是栅极,中间的箭头表现衬底,若是箭头向里表现是N沟道的MOS管,箭头向外表现是P沟道的MOS管。

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在现实MOS管出产的进程中衬底在出厂前就和源极毗连,以是在标记的法则中;表现衬底的箭头也必须和源极相毗连,以辨别漏极和源极。图1-5-A是P沟道MOS管的标记。


大功率MOS管操纵电压的极性和咱们通俗的晶体三极管不异,N沟道的近似NPN晶体三极管,漏极D接正极,源极S接负极,栅极G正电压时导电沟道成立,N沟道MOS管起头任务,如图1-4-B所示。一样P道的近似PNP晶体三极管,漏极D接负极,源极S接正极,栅极G负电压时,导电沟道成立,P沟道MOS管起头任务,如图1-5-B所示。




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5、大功率MOS管和晶体三极管比拟的首要特征

1).场效应管的源极S、栅极G、漏极D别离对应于三极管的发射极e、基极b、集电极c,它们的感化类似,图1-6-A所示是N沟道MOS管和NPN型晶体三极管引脚,图1-6-B所示是P沟道MOS管和PNP型晶体三极管引脚对应图。


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2).场效应管是电压节制电流器件,由VGS节制ID,通俗的晶体三极管是电流节制电流器件,由IB节制IC。MOS管道缩小系数是(跨导gm)当栅极电压改变一伏时能引发漏极电流变更几多安培。晶体三极管是电流缩小系数(贝塔β)当基极电流改变一毫安时能引发集电极电流变更几多。


3).场效应管栅极和别的电极是绝缘的,不发生电流;而三极督任务时基极电流IB决议集电极电流IC。是以场效应管的输出电阻比三极管的输出电阻高的多。


4).场效应管只需多数载流子到场导电;三极管有多数载流子和多数载流子两种载流子到场导电,因多数载流子浓度受温度、辐射等身分影响较大,以是场效应管比三极管的温度稳定性好。


5).场效应管在源极未与衬底连在一路时,源极和漏极能够交换操纵,且特征变更不大,而三极管的集电极与发射极交换操纵时,其特征差别很大,b 值将减小良多。


6).场效应管的噪声系数很小,在低噪声缩小电路的输出级及请求信噪比拟高的电路中要选用场效应管。


7).场效应管和通俗晶体三极管都可构成各类缩小电路和开关电路,可是场效应管束造工艺简略,并且又具有通俗晶体三极管不能比拟的优异特征,在各类电路及操纵中正渐渐的代替通俗晶体三极管,今朝的大规模和超大规模集成电路中,已普遍的接纳场效应管。


6、大功率MOS管和大功率晶体三极管比拟MOS管的长处

1)、输出阻抗高,驱动功率小:由于栅源之间是二氧化硅(SiO2)绝缘层,栅源之间的直流电阻根基上便是SiO2绝缘电阻,通俗达100MΩ摆布,交换输出阻抗根基上便是输出电容的容抗。由于输出阻抗高,对鼓励旌旗灯号不会发生压降,有电压便能够够驱动,以是驱动功率极小(活络度高)。通俗的晶体三极管必需有基极电压Vb,再发生基极电流Ib,能力驱动集电极电流的发生。晶体三极管的驱动是须要功率的(Vb×Ib)。


2)、开关速率快:MOSFET的开关速率和输出的容性特征的有很大干系,由于输出容性特征的存在,使开关的速率变慢,可是在作为开关操纵时,可下降驱动电路内阻,加速开关速率(输出接纳了后述的“灌流电路”驱动,加速了容性的充放电的时辰)。MOSFET只靠多子导电,不存在少子贮存效应,因此关断进程很是敏捷,开关时辰在10—100ns之间,任务频次可达100kHz以上,通俗的晶体三极管由于多数载流子的存储效应,使开关总有滞后景象,影响开关速率的前进(今朝接纳MOS管的开关电源其任务频次能够等闲的做到100K/S~150K/S,这对通俗的大功率晶体三极管来讲是难以设想的)。


3)、无二次击穿;由于通俗的功率晶体三极管具有当温度回升就会致使集电极电流回升(正的温度~电流特征)的景象,而集电极电流的回升又会致使温度进一步的回升,温度进一步的回升,更进一步的致使集电极电流的回升这一恶性轮回。而晶体三极管的耐压VCEO随管温度下降是渐渐下降,这就构成了管温延续回升、耐压延续下降终究致使晶体三极管的击穿,这是一种致使电视机开关电源管和行输出管破坏率占95%的破环性的热电击穿景象,也称为二次击穿景象。MOS管具有和通俗晶体三极管相反的温度~电流特征,即当管温度(或情况温度)回升时,沟道电流IDS反而下降。比方;一只IDS=10A的MOS FET开关管,当VGS节制电压稳定时,在250C温度下IDS=3A,当芯片温度下降为1000C时,IDS下降到2A,这类因温度回升而致使沟道电流IDS下降的负温度电流特征,使之不会发生恶性轮回而热击穿。也便是MOS管不二次击穿景象,可见接纳MOS管作为开关管,其开关管的破坏率大幅度的下降,近两年电视机开关电源接纳MOS管代替曩昔的通俗晶体三极管后,开关管破坏率大大下降也是一个极好的证实。


4)、MOS管导通后其导通特征呈纯阻性;

通俗晶体三极管在饱和导通是,几近是纵贯,有一个极低的压降,称为饱和压降,既然有一个压降,那末也便是;通俗晶体三极管在饱和导通后等效是一个阻值极小的电阻,可是这个等效的电阻是一个非线性的电阻(电阻上的电压和流过的电流不能合适欧姆定律),而MOS管作为开关管操纵,在饱和导通后也存在一个阻值极小的电阻,可是这个电阻等效一个线性电阻,其电阻的阻值和两头的电压降和流过的电流合适欧姆定律的干系,电流大压降就大,电流小压降就小,导通后既然等效是一个线性元件,线性元件便能够够并联操纵,当如许两个电阻并联在一路,就有一个主动电流均衡的感化,以是MOS管在一个管子功率不够的时辰,能够多管并联操纵,且不用别的增添均衡办法(非线性器件是不能间接并联操纵的)。


MOS管和通俗的晶体三极管比拟,有以上四项长处,就足以使MOS管在开关操纵状况下完整代替通俗的晶体三极管。今朝的手艺MOS管道VDS能做到1000V,只能作为开关电源的开关管操纵,跟着制作工艺的不时前进,VDS的不时前进,代替显像管电视机的行输出管也是近期能实现的。


二、大功率MOS管灌流电路

1、MOS管作为开关管操纵的出格驱动电路;灌流电路


大功率MOS管和通俗晶体三极管比拟,有诸多的长处,可是在作为大功率开关管操纵时,由于MOS管具有的容性输出特征,MOS管的输出端,即是是一个小电容器,输出的开关鼓励旌旗灯号,现实上是在对这个电容停止频频的充电、放电的进程,在充放电的进程中,使MOS管道导通和封闭发生了滞后,使“开”与“关”的进程变慢,这是开关元件不能许可的(功耗增添,烧坏开关管),如图所示,在图2-1中 A方波为输出真个鼓励波形,电阻R为鼓励旌旗灯号内阻,电容C为MOS管输出端等效电容,鼓励波形A加到输出端是平等效电容C的充放电感化,使输出端现实的电


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压波形变成B的畸变波形,致使开关管不能通俗开关任务而破坏,处理的体例便是,只需R充足的小,乃至不阻值,鼓励旌旗灯号能供给充足的电流,便能够使等效电容敏捷的充电、放电,如许MOS开关管便能够敏捷的“开”、“关”,保障了通俗任务。由于鼓励旌旗灯号是有内阻的,旌旗灯号的鼓励电流也是无限定,咱们在作为开关管的MOS管的输出局部,增添一个削减内阻、增添鼓励电流的“灌流电路”来处理此题目,如图2-2所示。


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在图2-2中;在作为开关操纵的大功率MOS管Q3的栅极S和鼓励旌旗灯号之间增添Q1、Q2两只开关管,此两只管均为通俗的晶体三极管,两只管接成串连毗连,Q1为NPN型Q2为PNP型,基极毗连在一路(现实上是一个PNP、NPN互补的射极跟从器),两只管等效是两只在方波鼓励旌旗灯号节制下轮番导通的开关,如图2-2-A、图2-2-B


当鼓励方波旌旗灯号的正半周离开时;晶体三极管Q1(NPN)导通、Q2(PNP)停止,VCC颠末Q1导通对MOS开关管Q3的栅极充电,由于Q1是饱和导通,VCC等效是间接加到MOS管Q3的栅极,刹时充电电流极大,充电时辰极短,保障了MOS开关管Q3的敏捷的“开”,如图2-2-A所示(图2-2-A和图2-2-B中的电容C为MOS管栅极S的等效电容)。


当鼓励方波旌旗灯号的负半周离开时;晶体三极管Q1(NPN)停止、Q2(PNP)导通,MOS开关管Q3的栅极所充的电荷,颠末Q2敏捷放电,由于Q2是饱和导通,放电时辰极短,保障了MOS开关管Q3的敏捷的“关”,如图2-2-B所示。


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由于大功率MOS管在制作工艺上栅极S的引线的电流容量有必然的限定,以是在Q1在饱和导通时VCC对MOS管栅极S的刹时充电电流庞大,极易破坏MOS管的输出端,为了掩护MOS管的宁静,在详细的电路中必须接纳办法限定刹时充电的电流值,在栅极充电的电路中串接一个恰当的充电限流电阻R,如图2-3-A所示。充电限流电阻R的阻值的拔取;要根据MOS管的输出电容的巨细,鼓励脉冲的频次及灌流电路的VCC(VCC通俗为12V)的巨细决议通俗在数十姆欧到一百欧姆之间。

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由于充电限流电阻的增添,使在鼓励方波负半周时Q2导通时放电的速率遭到限定(充电时是VCC发生电流,放电时是栅极所充的电压VGS发生电流,VGS远远小于VCC,R的存在大大的下降了放电的速率)使MOS管的开关特征变坏,为了使R阻值在放电时不影响敏捷放电的速率,在充电限流电阻R上并联一个构成放电通路的二极管D,图2-3-B所示。此二极管在放电时导通,在充电时反偏停止。如许增添了充电限流电阻和放电二极管后,既保障了大功率MOS管的宁静,又保障了MOS管,“开”与“关”的敏捷举措。


2、别的一种灌流电路

灌流电路的别的一种情势,对某些功率较小的开关电源上接纳的MOS管常常接纳了图2-4-A的电路体例。

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图中 D为充电二极管,Q为放电三极管(PNP)。任务进程是如许,当鼓励方波正半周时,D导通,对MOS管输出端等效电容充电(此时Q停止),在当鼓励方波负半周时,D停止,Q导通,MOS管栅极S所充电荷,经由进程Q放电,MOS管实现“开”与“关”的举措,如图2-4-B所示。此电路由鼓励旌旗灯号间接“灌流”,鼓励旌旗灯号源请求内阻较低。该电路通俗操纵在功率较小的开关电源上。


3、MOS管开关操纵必须设置泄放电阻

MOS管在开关状况任务时;Q1、Q2是轮番导通,MOS管栅极是在频频充电、放电的状况,若是在此时封闭电源,MOS管的栅极就有两种状况;一个状况是;放电状况,栅极等效电容不电荷存储,一个状况是;充电状况,栅极等效电容恰好处于电荷布满状况,图2-5-A所示。固然电源堵截,此时Q1、Q2也都处于断开状况,电荷不开释的回路,MOS管栅极的电场依然存在(能坚持很长时辰),成立导电沟道的前提并不消逝。如许在再次开机刹时,由于鼓励旌旗灯号还不成立,而开机刹时MOS管的漏极电源(VDS)随机供给,在导电沟道的感化下,MOS管马上发生不受控的庞大漏极电流ID,引发MOS管烧坏。为了避免此景象发生,在MOS管的栅极对源极并接一只泄放电阻R1,如图2-5-B所示,关机后栅极存储的电荷经由进程R1敏捷开释,此电阻的阻值不可太大,以保障电荷的敏捷开释,通俗在5K~数10K摆布。

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灌流电路首要是针对MOS管在作为开关管操纵时其容性的输出特征,引发“开”、“关”举措滞后而设置的电路,当MOS管作为其余用处;比方线性缩小等操纵,就不用要设置灌流电路。


三、大功率MOS管开关电路

实例操纵电路阐发

开端的领会了以上的对大功率MOS管的一些常识后,通俗的便能够够简略的阐发,接纳MOS管开关电源的电路了。


1、 三星等离子V2屏开关电源PFC局部鼓励电路阐发;


图3-1所示是三星V2屏开关电源,PFC电源局部电事理图,图3-2所示是其等效电路框图。



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图3-1所示;是三星V2屏等离子开关电源的PFC鼓励局部。从图中能够看出;这是一个并联开关电源L1是储能电感,D10是这个开关电源的整流二极管,Q1、Q2是开关管,为了保障PFC开关电源有充足的功率输出,接纳了两只MOS管Q1、Q2并联操纵(图3-2所示;是该并联开关电源等效电路图,图中能够看出该并联开关电源是加在整流桥堆和滤波电容C5之间的),图中Q3、Q4是灌流鼓励管,Q3、Q4的基极输出开关鼓励旌旗灯号, VCC-S-R是Q3、Q4的VCC供电(22.5V)。两只开关管Q1、Q2的栅极别离有各自的充电限流电阻和放电二极管,R16是Q2的在剧烈旌旗灯号为正半周时的对Q2栅极等效电容充电的限流电阻,D7是Q2在剧烈旌旗灯号为负半周时的Q2栅极等效电容放电的放电二极管,一样R14、D6则是Q1的充电限流电阻和放电的放电二极管。R17和R18是Q1和Q2的关机栅极电荷泄放电阻。D9是开机刹时浪涌电流分流二极管。



四、MOS管的防静电掩护

MOS管是属于绝缘栅场效应管,栅极是无直流通路,输出阻抗极高,极易引发静电荷堆积,发生较高的电压将栅极和源极之间的绝缘层击穿。初期出产的MOS管多数不防静电的办法,以是在保存及操纵上要很是谨慎,出格是功率较小的MOS管,由于功率较小的MOS管输出电容比拟小,打仗到静电时发生的电压较高,轻易引发静电击穿。而近期的加强型大功率MOS管则有比拟大的辨别,起首由于功效较大输出电容也比拟大,如许打仗到静电就有一个充电的进程,发生的电压较小,引发击穿的能够较小,再者此刻的大功率MOS管在外部的栅极和源极有一个掩护的稳压管DZ(图4-1所示),把静电嵌位于掩护稳压二极管的稳压值以下,有用的掩护了栅极和源极的绝缘层,差别功率、差别型号的MOS管其掩护稳压二极管的稳压值是差别的。固然MOS管外部有了掩护办法,咱们操纵时也应根据防静电的操纵规程停止,这是一个及格的维修员应当具有的。


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五、大功率MOS管的检测与代换

在补缀电视机及电器装备时,会碰到各类元器件的破坏,MOS管也在此中,这便是咱们的维修职员若何操纵经常利用的万用表来判定MOS管的黑白、黑白。在改换MOS管是若是不不异厂家及不异型号时,若何代换的题目。


1、MOS管的测试

作为通俗的电器电视机维修职员在丈量晶体三极管或二极管时,通俗是接纳通俗的万用表来判定三极管或二极管的黑白,固然对所判定的三极管或二极管的电气参数没法确认,可是只需体例精确对确认晶体三极管的“好”与“坏”仍是不题目的。一样MOS管也能够操纵万用表来判定其“好”与“坏”,从通俗的维修来讲,也能够知足需要了。


检测必须接纳指针式万用表(数字表是不适合丈量半导体器件的)。对大功率MOS管开关管都属N沟道加强型,各出产厂的产物也几近都接纳不异的TO-220F封装情势(指用于开关电源中功率为50—200W的场效应开关管),其三个电极摆列也分歧,行将三只引脚向下,打印型号面向自巳,左边引脚为栅极,右测引脚为源极,中间引脚为漏极如图5-1所示。


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1)万用表及相干的筹办:

起首在丈量前应当会操纵万用表,出格是欧姆档的操纵,要领会欧姆挡才会精确操纵欧姆挡来丈量晶体三极管及大功率MOS管(此刻良多的处置补缀职员,不会操纵万用表,出格是万用表的欧姆挡,这绝不是耸人听闻,问问他?他晓得欧姆挡的R×1 R×10 R×100 R×1K R×10K,在表笔短路时,流过表笔的电流别离有多大吗?这个电流便是流过被测元件的电流。他晓得欧姆挡在表笔开路时表笔两头的电压有多大吗?这便是在丈量时被测元件在丈量时所蒙受的电压)对精确操纵万用表欧姆挡的题目,能够参阅能够参阅“您会用万用表的欧姆挡丈量二极管、三极管吗?”“能够参阅本博客“您会用万用表的欧姆挡丈量二极管、三极管吗?”一文,因篇幅题目这里不再赘述。


用万用表的欧姆挡的欧姆中间刻度不能太大,最好小于12Ω(500型表为12Ω),如许在R×1挡能够有较大的电流,对PN结的正向特征判定比拟精确。万用表R×10K挡外部的电池最好大于9V,如许在丈量PN结反相泄电流时比拟精确,不然泄电也测不出来。


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此刻由于出产工艺的前进,出厂的遴选、检测都很严格,咱们通俗判定只需判定MOS管不泄电、不击穿短路、外部不时路、能缩小便能够够了,体例极其简略:


接纳万用表的R×10K挡;R×10K挡外部的电池通俗是9V加1.5V达到10.5V这个电压通俗判定PN结点反相泄电是够了,万用表的红表笔是负电位(接外部电池的负极),万用表的黑表笔是正电位(接外部电池的正极),图5-2所示。


2)测试步骤

把红表笔接到MOS管的源极S;把黑表笔接到MOS管的漏极D,此时表针唆使应当为无限大,如图5-3所示。若是有欧姆指数,申明被测管有泄电景象,此管不能用。


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坚持上述状况;此时用一只100K~200K电阻毗连于栅极和漏极,如图5-4所示;这时候辰候候候候辰表针唆使欧姆数应当越小越好,通俗能唆使到0欧姆,这时候辰候候候候辰是正电荷经由进程100K电阻对大功率MOS管栅极充电,发生栅极电场,由于电场发生致使导电沟道致使漏极和源极导通,以是万用表指针偏转,偏转的角度大(欧姆指数小)证实放电机能好。


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此时在图5-4的状况;再把毗连的电阻移开,这时候辰候候候候辰万用表的指针依然应当是MOS管导通的指数稳定,如图5-5所示。固然电阻拿开,可是由于电阻对栅极所充的电荷并不消逝,栅极电场延续坚持,外部导电沟道依然坚持,这便是绝缘栅型MOS管的特色。若是电阻拿开表针会渐渐的渐渐的退回到高阻乃至退回到无限大,要斟酌该被测管栅极泄电。



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这时候辰候候候候辰用一根导线,毗连被测管的栅极和源极,万用表的指针当即前往到无限大,如图5-6所示。导线的毗连使被测MOS管,栅极电荷开释,外部电场消逝;导电沟道也消逝,以是漏极和源极之间电阻又变成无限大。



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2、MOS管的改换

在补缀电视机及各类电器装备时,碰到元器件破坏应当接纳不异型号的元件停止改换。可是,偶然不异的元件手边不,就要接纳其余型号的停止代换,如许就要斟酌到各方面的机能、参数、形状尺寸等,比方电视的外面的行输出管,只需斟酌耐压、电流、功率通俗是能够停止代换的(行输出管表面尺寸几近不异),并且功率常常大一些更好。对MOS管代换固然也是这一准绳,最好是原型号的最好,出格是不要寻求功率要大一些,由于功率大;输出电容就大,换了后和鼓励电路就不婚配了,鼓励灌流电路的充电限流电阻的阻值的巨细和MOS管的输出电容是有干系的,选用功率大的虽然容量大了,但输出电容也就大了,鼓励电路的共同就不好了,这反而会使MOS管的开、关机能变坏。所示代换差别型号的MOS管,要斟酌到其输出电容这一参数。比方有一款42寸液晶电视的背光高压板破坏,颠末查抄是外部的大功率MOS管破坏,由于无原型号的代换,就选用了一个,电压、电流、功率均不小于本来的MOS管替代,成果是背光管呈现延续的闪灼(启动坚苦),最初仍是换上本来一样型号的才处理题目。


检测到MOS管破坏后,改换时其周边的灌流电路的元件也必须全数改换,由于该MOS管的破坏也能够是灌流电路元件的欠佳引发MOS管破坏。即使是MOS管自身缘由破坏,在MOS管击穿的刹时,灌流电路元件也遭到危险,也应当改换。就像咱们有良多高超的维修徒弟在补缀A3开关电源时;只需发明开关管击穿,就也把后面的2SC3807鼓励管一路改换一样事理(虽然2SC3807管,用万用表丈量是好的)。


五、大功率MOS管销毁的缘由

mos在节制器电路中的任务状况:守旧进程(由停止到导通的过渡进程)、导通状况、关断进程(由导通到停止的过渡进程)、停止状况。

Mos首要消耗也对应这几个状况,开关消耗(守旧进程和关断进程),导通消耗,停止消耗(泄电流引发的,这个疏忽不计),另有雪崩能量消耗。只需把这些消耗节制在mos蒙受规格以内,mos即会通俗任务,超越蒙受规模,即发生破坏。而开关消耗常常大于导通状况消耗(差别mos这个差异能够很大)。


MOS破坏首要缘由

过流----------延续大电流或刹时超大电流引发的结温太高而销毁;

过压----------源漏过压击穿、源栅极过压击穿;

静电----------静电击穿。CMOS电路都怕静电;

Mos开关事理(扼要)。Mos是电压驱动型器件,只需栅极和源级间给一个恰当电压,源级和漏级间通路就构成。这个电流通路的电阻被成为mos内阻,便是导通电阻。这个内阻巨细根基决议了mos芯片能蒙受的最大导通电流(固然和别的身分有关,最有关的是热阻)。内阻越小蒙受电流越大(由于发烧小)。


Mos题目远没这么简略,费事在它的栅极和源级间,源级和漏级间,栅极和漏级间外部都有等效电容。以是给栅极电压的进程便是给电容充电的进程(电容电压不能渐变),以是mos源级和漏级间由停止到导通的守旧进程受栅极电容的充电进程限定。

可是,这三个等效电容是构成串并联组合干系,它们彼此影响,并不是自力的,若是自力的就很简略了。此中一个关头电容便是栅极和漏级间的电容Cgd,这个电容业界称为米勒电容。这个电容不是恒定的,随栅极和漏级间电压变更而敏捷变更。这个米勒电容是栅极和源级电容充电的绊脚石,由于栅极给栅-源电容Cgs充电达到一个平台后,栅极的充电电流必须给米勒电容Cgd充电,这时候辰候候候候辰栅极和源级间电压不再下降,达到一个平台,这个是米勒平台(米勒平台便是给Cgd充电的进程),米勒平台大师起首想到的费事便是米勒振荡。(即,栅极先给Cgs充电,达到必然平台后再给Cgd充电)


由于这个时辰源级和漏级间电压敏捷变更,外部电容响应敏捷充放电,这些电流脉冲会致使mos寄生电感发生很大感抗,这外面就有电容,电感,电阻构成震动电路(能构成2个回路),并且电流脉冲越强频次越高震动幅度越大。以是最关头的题目便是这个米勒平台若何过渡。


Gs极加电容,减慢mos管导通时辰,有助于减小米勒振荡。避免mos管销毁。

过快的充电会致使剧烈的米勒震动,但过慢的充电虽减小了震动,但会耽误开关从而增添开关消耗。Mos守旧进程源级和漏级间等效电阻相称于从无限大电阻到阻值很小的导通内阻(导通内阻通俗高压mos只需几毫欧姆)的一个改变进程。比方一个mos最大电流100a,电池电压96v,在守旧进程中,有那末一刹时(刚进入米勒平台时)mos发烧功率是P=V*I(此时电流已达最大,负载还没有跑起来,一切的功率都下降在MOS管上),P=96*100=9600w!这时候辰候候候候辰它发烧功率最大,而后发烧功率敏捷下降直到完整导通时功率变成100*100*0.003=30w(这里假定这个mos导通内阻3毫欧姆)。开关进程中这个发烧功率变更是惊人的。


若是守旧时辰慢,象征着发烧从9600w到30w过渡的慢,mos结温会下降的利害。以是开关越慢,结温越高,轻易烧mos。为了不烧mos,只能下降mos限流或下降电池电压,比方给它限定50a或电压下降一半成48v,如许开关发烧消耗也下降了一半。不烧管子了。这也是高压控轻易烧管子缘由,高压节制器和高压的只需开关消耗不一样(开关消耗和电池端电压根基成反比,假定限流一样),导通消耗完整受mos内阻决议,和电池电压没任何干系。


实在全部mos守旧进程很是庞杂。外面变量太多。总之便是开关慢不轻易米勒震动,但开关消耗大,管子发烧大,开关速率快现实上开关消耗低(只需能有用按捺米勒震动),可是常常米勒震动很利害(若是米勒震动很严重,能够在米勒平台就烧管子了),反而开关消耗也大,并且上臂mos震动更有能够引发下臂mos误导通,构成高低臂短路。以是这个很磨练设想师的驱动电路布线和主回路布线手艺。终究便是找个均衡点(通俗守旧进程不跨越1us)。守旧消耗这个最简略,只和导通电阻成反比,想大电流低消耗找内阻低的。

上面先容下对通俗用户适用点的。


Mos遴选的首要参数扼要申明。以datasheet举例申明。

栅极电荷。Qgs, Qgd  Qgs:指的是栅极从0v充电到对应电流米勒平台时总充入电荷(现实电流差别,这个平台高度差别,电流越大,平台越高,这个值越大)。这个阶段是给Cgs充电(也相称于Ciss,输出电容)。  Qgd:指的是全部米勒平台的总充电电荷(在这称为米勒电荷)。这个进程给Cgd(Crss,这个电容跟着gd电压差别敏捷变更)充电。



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