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[经验] 选择合适的晶体管:了解低频MOSFET参数

2019-10-25 09:40:30  415 MOSFET
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本文概述了与低频MOSFET工作相关的各种特性和规格。
相关信息
  • 了解MOSFET导通状态的漏源电阻
  • MOSFET沟道长度调制
假设您正在设计一个电动机控制电路,一个继电器驱动器,一个反极性保护电路或一个运算放大器的输出缓冲器。您意识到自己想使用MOSFET,并且当然可以将浏览器定向到您最喜欢的分销商的站点。麻烦的是,您将发现很多MOSFET,如果您使用更大的分销商,您将看到成千上万的零件编号。您甚至如何开始找到最适合您的应用程序的设备?
第一步是要意识到您可能找不到合适的部分。这将花费很长时间,不值得付出努力;目标是实现适当的功能和性能,而这可以通过使用适当的 MOSFET 来实现。换句话说,当您看到具有可接受规格和可接受价格的零件时,请将其添加到BOM中,并继续进行下一个设计挑战。如果您正在设计火星探测器,则在选择组件时需要更加谨慎,但是我的猜测是,您并不是在设计火星探测器(因为如果您是这样,那么您可能比我更了解此主题永远都会)。
但是,如何为给定的应用找到合适的MOSFET?好了,您需要了解系统的要求以及表征MOSFET工作的各种参数,然后需要将所有这些信息组合到逐步缩小可能零件清单的过程中(同时还要考虑价格和外形尺寸) 。本文(以及类似主题的第二篇文章)将通过解释分立MOSFET的重要电参数来帮助您完成这一过程。

通态电阻我在这里要简短,因为我已经写了整篇文章专门讨论这个参数(链接在本文开头的“相关信息”下)。更大的电阻意味着更大的功耗,因此我们通常会寻找通态电阻更低的器件。但是,如果小型化是重要的设计目标,则需要记住,较低的导通状态电阻对应于较大的FET。

门槛电压直到V GS(即施加到栅极的电压相对于施加到源极的电压)达到某个特定值(称为阈值电压)以上,MOSFET才会传导大量电流。您需要确保FET的阈值电压低于驱动电路的输出电压。
像通常的物理现象一样,MOSFET的导通不是“开/关”的事情。栅极超过阈值电压几毫伏后,FET不会达到最佳性能:


vishay Siliconix提供。从本数据表中提取的图; 该FET的最大阈值电压为2.5V。
如果限于相对较低的驱动电压,则可以检查性能图,并尝试确定哪些零件更能承受低V GS。
最大值最好通过选择具有适当阈值特性和低导通电阻的MOSFET来尝试优化性能,但是确保不要破坏或严重削弱该器件也很重要,这就是“极限”所在玩。

最大漏极-源极电压和栅极-源极电压这些是可以安全地施加在漏极和源极引脚之间以及栅极和源极引脚之间的最高电压。对于漏极-源极电压,我们指的是截止状态(在导通状态下,漏极-源极电压将很低,因为沟道电阻很低)。最大栅极-源极规格由正电压和负电压给出,因此该器件可以处于导通状态或截止状态。
请记住,这些并非最大漏极电压和最大栅极电压:源极不必接地,因此漏极-源极电压并不总是与漏极电压相同,栅极-源极电压并不总是相同。作为栅极电压。

最大漏极电流在低频参数的情况下,这是指设备可以承受的最大连续电流。(最大瞬态电流要高得多。)该规范并不像您想象的那么简单,因为它可能直接基于电流(即设备可以物理耐受的电流量)或电流会产生足够的功耗,导致结温过高。在后一种情况下,实际最大漏极电流取决于热条件。

最大总功耗由于功耗不会直接损坏设备,因此该规范并不是特别有用。真正的问题是温度,功耗和温度之间的关系变化很大,并且不容易准确预测。任何有助于将热量从设备中带走的东西-散热孔,铜浇口,散热器,风扇-都将使设备耗散更多的功率而不会过热。

温度影响温度的变化会导致其他所有事物发生变化。下图给出了温度如何影响MOSFET电气参数的一些示例。


阈值电压随温度的变化。摘自此Vishay数据表

摘自该Diodes Inc.数据表

更大的电流意味着更多的功耗,这反过来又使器件更接近其最高结温。因此,允许的漏极电流随着环境温度的升高而降低。该图取自NXP / Nexperia发布的本应用笔记
结论本文回顾了在器件选择中起着重要作用的低频MOSFET特性。在下一篇文章中,我们将研究动态参数,由于它经常使用FET代替线性控制器作为开关模式控制器(例如,在开关稳压器LED调光器,音频放大器中使用),因此动态参数在当今尤为重要。

yang19870605 2019-10-26 09:09:09
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