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MOS的选择

  • 2013-11-07 17:08
  • sunsigns

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  •       MOS的设计主要就是基于几对矛盾的选择。

          而为了针对不同的应用,适应不同的市场需求,各大小厂家生产出了高低电压、大小电流、高低开关阀值等等林林总总几千上万种型号。

          你是怎么选MOS的?

            

    先起个头,慢慢加。

    如对芯片尺寸、选择BVRdsQg等参数平衡点、封装的考虑方向等问题感兴趣,请积极发表见解,

            有兴趣欢迎加Q探讨,Q:369364322

    同是电子工程师,请一定不要吝啬你的赞!

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  • sunsigns

    LV.1

    2013-11-07 17:43

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    先借两个图说明datasheet的主要电参数。

    如何看DATASHEET1

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  • sunsigns

    LV.1

    2013-11-07 17:50

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    如何看DATASHEET2

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  • sunsigns

    LV.1

    2013-11-11 12:36

    @

    功率MOS器件中,BV与Rdson是最大的一对矛盾。

    BVds在20-100V范围的器件的Rdson的表象关系如下图所示。

    Rds与BV的关系图

    可以看到,起码从50-100V段,与Rdson是呈现线性增大的关系;其实从100-700V段,也是如此。

    可以想象的是,若在保证同样BV的前提下要求Rdson的降低,可看作同样单位的晶胞数量的增加,意味着单位芯片的面积增加,也即意味着单位成本的增加,也即价格上升。

    而这个关系,起码在100V-700V的耐压段的器件中,大致是线性增加的关系!

    当然,这是在同等工艺前提下的比较。

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  • sunsigns

    LV.1

    2013-11-11 13:32

    @sunsigns

    功率MOS器件中,BV与Rdson是最大的一对矛盾。

    BVds在20-100V范围的器件的Rdson的表象关系如下图所示。

    Rds与BV的关系图

    可以看到,起码从50-100V段,与Rdson是呈现线性增大的关系;其实从100-700V段,也是如此。

    可以想象的是,若在保证同样BV的前提下要求Rdson的降低,可看作同样单位的晶胞数量的增加,意味着单位芯片的面积增加,也即意味着单位成本的增加,也即价格上升。

    而这个关系,起码在100V-700V的耐压段的器件中,大致是线性增加的关系!

    当然,这是在同等工艺前提下的比较。

    功率MOSFET的Rdson具有正温度特性。

    Rds的温度特性

    如图,Rdson与温度呈非线性关系。

    在一些高温环境的应用,例如汽车电子装备等,在进行散热计算时须充分考虑该特性。

    对某一类器件,假定Tc=150时的额定值与Tc=25时的比值为一个固定数值;

    100V以下的中低耐压的器件,该数值为1.7-1.8

    500V左右的高耐压的器件,该数值为2.4-2.5

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  • sunsigns

    LV.1

    2013-11-12 18:47

    @

    根据栅极驱动阀值电压的不同,功率MOSFET会分Vgsth为10V、4V、2.5V等产品类,近年一些如电池管理等应用还出现一些低阀值(1.8V-2.5V)的器件。

    在规格书中,一般是通过如下图来描述的:

    Vdson-Vgs特性

    Vth有负温度特性,温度上升100度大致降低0.5V。

    如何降低Vth,一般是通过栅极氧化膜的薄化来实现。

    选用低Vth的器件时,应在设计中充分考虑关断后驱动电压低电平处理,避免续断噪音或失误。

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  • sunsigns

    LV.1

    2013-11-15 15:22

    @

    Qg、Qgd是在设计高频应用中开关损耗的重要项目。

    如图a中,为达到指定的驱动电压Vgs值(图中xV),栅极的总充电电荷量,即为Qg;Qgd相当与米勒电容Crss,也是影响开关特性的重要参数。两个参数与Vds正相关,Qg与Vds依存关系如图b。

    Qg

    为了驱动栅极的栅极峰值电流Ig(peak)和驱动损耗P(drive loss)可用下式计算:

            Ig(peak)=Qg/t

            P(drive loss)=f*Qg*Vgs

    在高速开关的应用中,功率MOS的Rdson*Qg的积越小,代表器件性能越好。

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  • sunsigns

    LV.1

    2013-11-15 15:46

    @

    在功率MOSFET的D、S极间有个寄生二极管。此二极管的额定电流值Idr和正向D极电流额定值Id相同。

    此二极管的特性是:当栅极驱动电压为“零”压降时,此二极管与平常的二极管的正向压降特性相同;当栅极驱动电压为正压降时,此二极管能得到一个即使和肖特基二极管相比还要低的正向压降,如图。此正向压降大小由此时的Rdson决定,Vsd=Id*Rdson

    Idr-Vsd特性

    利用这个反向特性的特点,可积极应用于如下用途:

            防止电池反接的负载开关

            替代电机驱动电路的外接二极管

            开关电源的二次侧同步整流电路

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  • sunsigns

    LV.1

    2013-11-20 13:39

    @sunsigns

    在功率MOSFET的D、S极间有个寄生二极管。此二极管的额定电流值Idr和正向D极电流额定值Id相同。

    此二极管的特性是:当栅极驱动电压为“零”压降时,此二极管与平常的二极管的正向压降特性相同;当栅极驱动电压为正压降时,此二极管能得到一个即使和肖特基二极管相比还要低的正向压降,如图。此正向压降大小由此时的Rdson决定,Vsd=Id*Rdson

    Idr-Vsd特性

    利用这个反向特性的特点,可积极应用于如下用途:

            防止电池反接的负载开关

            替代电机驱动电路的外接二极管

            开关电源的二次侧同步整流电路

    在充分发挥MOSFET寄生二极管的反向特性的电机驱动或开关电源同步整流的应用中,要求此反响恢复时间trr为高速。在这些应用中,由于当电路运行在trr期间时上桥臂/下桥臂短路,导致产生过大的接通损耗。因此,通常在这些应用的控制电路中,需要设计有在切换上/下器件开关的同时是栅极驱动信号断开的Dead Time(比trr长的时间)。

    trr

    同时,恢复时(上图的tb时段)的di/dt曲线越陡,越容易产生噪音。因此要求软恢复特性。另外应留意,trr会随着温度的上升会增大。

    trr-id

    在同样的工艺下,不同耐压BV的器件trr有很大不同。BV为60V以下的低耐压时,trr为40~60 ns,速度较高;BV为100V级别时,trr为100 ns左右;BV在250V~500V的高耐压时,trr的值到了300~600 ns,较慢。因此,为这方面应用的高耐压器件,会有一些相应的工艺设计改动,开发在BV250V以上时trr在100 ns左右的高速产品。

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  • YJHRMB

    LV.1

    2013-11-20 14:04

    @

    好贴啊,感谢楼主的无私,怎么没人来一起啊.

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  • sunsigns

    LV.1

    2013-11-20 18:31

    @YJHRMB

    好贴啊,感谢楼主的无私,怎么没人来一起啊.

            兄台,欢迎留下在MOS使用的心得、体会。

            无论是,整体线路优化中针对MOS使用场合降低MOS电压、电流应力的详尽计算过程;有或者,在使用MOS因应电路而采用的位置放置、散热处理等等的小巧心思。留下来让大家分享,都是对这个行业的一点促进。

            有兴趣欢迎加Q探讨,Q:369364322

            回看近年,随着中国制造业的跨越长进,模式也在慢慢推进,从“模块代工”过度到“整机生产”,从“按图样生产”过度到“国产化设计”,从“周边元件国产化”过度到“核心器件国产化”。这也是进步的规律。

            作为MOS的设计生产商,一方面欣喜地看到在一些如LED、适配器、电动车等等应用领域,国产器件慢慢受到认可;另一方面也看到在很多的应用场合国产MOS倍受冷遇。希望可以通过应用推广和使用讲解,尽可能地让工程师们认识到国产MOS器件已经迎头赶上,可堪使用了。

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