接下來(lái)討論低閾值管子的優(yōu)勢(shì)。那么,MOSFET的導(dǎo)通閾值低,它的好處就說(shuō)對(duì)信號(hào)的幅值要求就小了。假設(shè)MOSFET的導(dǎo)通閾值是1V 或者2V,那么一個(gè)3.3V的單片機(jī)就可以搞定了。
那么,我們也知道,高閾值的管子開(kāi)通的上升沿是很長(zhǎng)的,從關(guān)斷到完全開(kāi)通需要t0-t4這個(gè)時(shí)間。那么低閾值MOSFET的好處就說(shuō),這個(gè)上升沿的時(shí)間變的更短。打個(gè)比方,假設(shè)高低閾值的兩個(gè)管子,它的上升沿斜率都是一樣的,那么,低閾值的管子,上升到開(kāi)通閾值,花的時(shí)間就更短了,如下圖所示,比如低閾值管子需要T1的時(shí)間,高閾值管子需要T2這么長(zhǎng)時(shí)間。
所以,從開(kāi)通時(shí)間這個(gè)角度來(lái)說(shuō),低閾值的管子,開(kāi)關(guān)頻率可以做到更高;高閾值的管子,開(kāi)關(guān)頻率可以做的更低。那么有的芯片把MOSFET做在內(nèi)部,閾值做的很低,開(kāi)關(guān)頻率可以做得更高,也就是這個(gè)道理。
接下來(lái)討論MOSFET的耐壓?jiǎn)栴}。比如說(shuō)一個(gè)100V耐壓的管子,假設(shè)100V電壓上有一個(gè)毛刺,毛刺的峰值可以達(dá)到120V,把這個(gè)電壓加在MOSFET的漏極,MOSFET的漏極電壓是不是就是120V呢?我們說(shuō),是不會(huì)到120V的,漏極電壓依舊是100V。
MOSFET的漏極可以鉗位超過(guò)它的耐壓的電壓。那么,如果用一個(gè)120V的直流持續(xù)加在MOSFET兩端,這個(gè)MOSFET一定會(huì)熱壞掉,會(huì)把MOSFET擊穿。那么,一個(gè)120V的脈沖毛刺加在MOSFET兩端,電壓依舊是100V,但是管子會(huì)發(fā)熱嚴(yán)重,也有可能會(huì)壞掉。所以,要合理的管子的耐壓。對(duì)于低壓管子,放30V的余量就夠了;對(duì)于高壓管子,放50V的余量就夠了。這也要看MOSFET的標(biāo)稱耐壓值是多少,綜合考慮。
MOSFET 數(shù)據(jù)手冊(cè)
12N50 這是一個(gè)高壓MOSFET,12表示電流12A,50表示耐壓500V。
這里大概說(shuō)一下,有的人對(duì)著數(shù)據(jù)手冊(cè)每個(gè)參數(shù)細(xì)節(jié)都要深扣,拼命的扣,這是一個(gè)好事,但問(wèn)題是對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō),有沒(méi)有必要在現(xiàn)階段這么來(lái)做。就好比蓋一棟大樓,有幾種方式,打地基,搭框架,再搭隔層,再精裝修,這種更科學(xué)更合理,我們學(xué)習(xí)也應(yīng)該是這樣子。現(xiàn)在最重要的是打基礎(chǔ),搭框架。還一種方式,就是基礎(chǔ)一點(diǎn)一點(diǎn)的搭,搭了一點(diǎn)再搞精裝修,然后接下去再往后不斷地完善,這種方式肯定是耗時(shí)耗力,最終可能考慮不全,搭不好,人的精力是有限的,要在以后慢慢完善細(xì)節(jié),這樣才能學(xué)的透。那么,接下來(lái)簡(jiǎn)單的看一下數(shù)據(jù)手冊(cè)。
我們看datasheet,它的電流并不是12A,實(shí)際上只能達(dá)到11.5A。Rdson=0.65Ω,那么,有的管子Rdson能到達(dá)50~60mΩ。實(shí)際上對(duì)于高壓的管子來(lái)說(shuō),之所以能抗這么高的耐壓,內(nèi)部是很多個(gè)小MOSFET串聯(lián)在一起的,所以電阻會(huì)有點(diǎn)大的。我們看一個(gè)管子,第一看耐壓,其次看Id電流,第三看內(nèi)阻Rdson,如果電流大 內(nèi)阻小,那么這個(gè)管子也是偏貴的。如果低壓的管子,電流大,內(nèi)阻小,也是偏貴的。
那么這個(gè)管子650mΩ,性能不是特別的好,但是在有的場(chǎng)合也夠用了,這也要根據(jù)具體的電路去合理的選型,只要夠用就行。那么,我們也知道,一個(gè)MOSFET的Id電流和Rdson是有一個(gè)條件的,就說(shuō)Vgs電壓,達(dá)到這個(gè)Vgs閾值電壓時(shí),才能滿足這個(gè)參數(shù),所以在用這顆管子時(shí),Vgs電壓至少要高于10V才可以,那么這里可以用12V以上,對(duì)它的使用是沒(méi)有多大影響的。
一般半導(dǎo)體器件都是和溫度有關(guān)系的,所以,我們都默認(rèn)在25℃環(huán)境溫度下是這樣子的參數(shù)性能。實(shí)際上隨著環(huán)境溫度的變化,這些參數(shù)都會(huì)發(fā)生變化,但是總要標(biāo)一個(gè)靜態(tài)值,供大家選型參考。
這個(gè)管子的VGSS是±30V,但是也要知道,大部分的管子,它的VGSS是±20V。在實(shí)際使用中,Vgs電壓不能超過(guò)這個(gè)值,否則會(huì)損壞。
那么接下來(lái)看Id電流,它標(biāo)了2個(gè)參數(shù),一個(gè)是在25℃ ,一個(gè)是在100℃。那么在設(shè)計(jì)的時(shí)候,需要考慮這個(gè)溫度因素,還要放一點(diǎn)余量。
IDM=46A,表示短時(shí)間內(nèi)可以抗這么大的電流。就好比一個(gè)人能短時(shí)間挑100斤的擔(dān)子,如果長(zhǎng)時(shí)間工作挑100斤,肯定是承受不了的。
Pd=165W,表示在25℃下,能達(dá)到這么大的功率。再看下面的1.33W/℃,表示環(huán)境溫度每上升一度,功率減少1.33W。
dv/dt = 4.5 V/ns是體二極管的峰值反向恢復(fù)的電壓。可以理解為它能承受的應(yīng)力。也就是說(shuō),這個(gè)MOSFET不能關(guān)斷的太快,如果關(guān)斷太快,很高的dv/dt會(huì)把MOSFET給沖壞掉。
Eas = 460mJ,表示MOSFET所能承受的最高的峰值沖擊能量,高于這個(gè)沖擊能量,就會(huì)損壞。
那么,下面的溫度-55℃~150℃,表示的是MOSFET在不通電情況下的存儲(chǔ)溫度。
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原文標(biāo)題:從無(wú)到有,徹底搞懂MOSFET講解(十四)
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