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MOSFET導(dǎo)通電阻Rds(ON)與VGS、結(jié)溫、耐壓的關(guān)系分析-KIA MOS管

信息來(lái)源:本站 日期:2020-03-09 

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MOSFET導(dǎo)通電阻Rds(ON)與VGS、結(jié)溫、耐壓的關(guān)系分析

導(dǎo)通電阻Rds(ON)是場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)的一項(xiàng)重要參數(shù),mos管在越來(lái)越多的新能源和汽車電子應(yīng)用中,都能發(fā)現(xiàn)MOSFET的身影,而且很多應(yīng)用要求超低導(dǎo)通電阻的MOSFET功率器件。


什么是Rds(ON)?


Rds(ON)是MOSFET工作(啟動(dòng))時(shí),漏極D和源極S之間的電阻值,單位是歐姆。對(duì)于同類MOSFET器件,Rds(ON)數(shù)值越小,工作時(shí)的損耗(功率損耗)就越小。


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mos管工作電路


對(duì)于一般晶體管,消耗功率用集電極飽和電壓(VCE(sat))乘以集電極電流(IC)表示:


PD=(集電極飽和電壓VCE(sat))x(集電極電流IC)


對(duì)于MOSFET,消耗功率用漏極源極間導(dǎo)通電阻(Rds(ON))計(jì)算。MOSFET消耗的功率PD用MOSFET自身具有的Rds(ON)乘以漏極電流(ID)的平方表示:


PD =(導(dǎo)通電阻Rds(ON))x(漏極電流ID)2


由于消耗功率將變成熱量散發(fā)出去,這對(duì)設(shè)備會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響,所以電路設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)采取一定的對(duì)策來(lái)減少發(fā)熱,即降低消耗功率。


由于MOSFET的發(fā)熱元兇是導(dǎo)通電阻Rds(ON),一般應(yīng)用中都要求Rds(ON)在Ω級(jí)以下。


與一般晶體管相比,MOSFET的消耗功率較小,所以發(fā)熱也小,散熱對(duì)策也相對(duì)簡(jiǎn)單。


Rds(ON)與VGS的關(guān)系


通常,柵極源極間電壓(VGS)越高,Rds(ON)越小。柵極源極間電壓相同的條件下,Rds(ON)因電流不同而不同。計(jì)算功率損耗時(shí),需要考慮柵極源極間電壓和漏極電流,選擇適合的Rds(ON)。


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導(dǎo)通電阻-柵極源極間電壓特性


一般MOSFET的芯片尺寸(表面面積)越大,Rds(ON)越小。不同尺寸的小型封裝條件下,封裝尺寸越大可搭載的芯片尺寸就越大,因此Rds(ON)越小。應(yīng)用中,選擇更大尺寸的封裝,Rds(ON)會(huì)更小。


Rds(ON)與溫度的關(guān)系


除了VGS,溫度是影響Rds(ON)的一個(gè)主要因素,與導(dǎo)通狀態(tài)無(wú)關(guān),無(wú)論是放大狀態(tài)還是開(kāi)關(guān)狀態(tài),溫度的影響都十分明顯,因此需要注意這一特性。


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MOSFET在飽和導(dǎo)通條件下,Rds(ON)隨著溫度的升高有增加的趨勢(shì),結(jié)溫Tc從25℃增加到100℃時(shí),Rds(ON)大約會(huì)增加1倍,這意味著隨著溫度的升高,漏—源極的壓降升高,漏極電流有減小的趨勢(shì),漏極功耗則有增加的趨勢(shì),在配置獨(dú)立散熱器的時(shí)候應(yīng)該注意到這一點(diǎn)。


Rds(ON)與耐壓的關(guān)系

在汽車、充電樁、光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等應(yīng)用中,不少地方要求MOSFET能夠耐一定電壓。如果想要耐壓越高就得把MOSFET做厚,越厚的話MOSFET導(dǎo)通電阻就會(huì)越大。這樣,同等條件下的低導(dǎo)通電阻MOSFET就具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),所以廠家都在材料和工藝上下功夫把導(dǎo)通電阻做小,小到只有1mΩ,這個(gè)時(shí)候的損耗就特別小。


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