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MOS管参数

1.极限参数

（1）IDSM，最大漏源电流，是指场效应管正常工作时，漏源间所允许通过的最大电流。场效应管的工作电流不应超过ID。此参数会随结温度的上升而有所减额；

（2）IDM，最大脉冲漏源电流，此参数会随结温度的上升而有所减额；

（3）PDSM，最大耗散功率，是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率。使用时，场效应管实际功耗应小于PDSM并留有一定余量。此参数一般会随结温度的上升有所减额；

（4）VGS，最大栅源电压，栅源间反向电流开始急剧增加时的电压值。结型MOS管正常工作时，栅、源极之间的PN结处于反向偏置状态，若电流过高，则产生击穿现象；

（5）Tj，最大工作结温，通常为150℃或175℃，器件设计的工作条件下须确应避免超过这个温度，并留有一定裕量；

（6）TSTG，存储温度范围。

除以上参数外，还有极间电容（MOS管三个电极之间的电容，它的值越小表示管子的性能越好）、高频参数等其他参数。

2.静态参数

（1）V（BR）DSS，漏源击穿电压，是指栅源电压VGS为0时，场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压。这是一项极限参数，加在场效应管上的工作电压必须小于V（BR）DSS。它具有正温度特性。故应以此参数在低温条件下的值作为安全考虑。△V（BR）DSS/△Tj：漏源击穿电压的温度系数，一般为0.1V/℃；

（2）RDS（on），在特定的VGS（一般为10V）、结温及漏极电流的条件下，MOS管导通时漏源间的最大阻抗。它是一个非常重要的参数，决定了MOS管导通时的消耗功率。此参数一般会随结温度的上升而有所增大。故应以此参数在最高工作结温条件下的值作为损耗及压降计算；

（3）VGS（th），开启电压（阀值电压）。当外加栅极控制电压VGS超过VGS（th）时，漏区和源区的表面反型层形成了连接的沟道。应用中，常将漏极短接条件下ID等于1毫安时的栅极电压称为开启电压。此参数一般会随结温度的上升而有所降低；

（4）IDSS，饱和漏源电流，栅极电压VGS=0、VDS为一定值时的漏源电流，一般在微安级。由于MOS管输入阻抗很大，IGSS一般在纳安级。

3.动态参数

（1）gfs，跨导，是指漏极输出电流的变化量与栅源电压变化量之比，是栅源电压对漏极电流控制能力大小的量度，即漏极电流ID变化量与栅源电压UGS变化量的比值。gM是衡量MOS管放大能力的重要参数；

（2）Qg，栅极总充电电量，MOS管是电压型驱动器件，驱动的过程就是栅极电压的建立过程，这是通过对栅源及栅漏之间的电容充电来实现的；

（3）Qgs，栅源充电电量；

（4）Qgd，栅漏充电（考虑到Miller效应）电量；

（5）Td（on），导通延迟时间，从有输入电压上升到10%开始到VDS下降到其幅值90%的时间；

（6）Tr，上升时间，输出电压VDS从90%下降到其幅值10%的时间；

（7）Td（off），关断延迟时间，输入电压下降到90%开始到VDS上升到其关断电压时10%的时间；

（8）Tf，下降时间，输出电压VDS从10%上升到其幅值90%的时间；

（9）Ciss，输入电容，Ciss=CGD+CGS（CDS短路）；

（10）Coss，输出电容，Coss=CDS+CGD；

（11）Crss，反向传输电容，Crss=CGD。

MOS管的极间电容，MOS管之感生电容被大多数制造厂商分成输入电容，输出电容以及反馈电容。所引述的值是在漏源电压为某固定值的情况下。此些电容随漏源电压的变化而变化，电容数值的作用是有限的。输入电容值只给出一个大概的驱动电路所需的充电说明，而栅极充电信息更为有用。它表明为达到一个特定的栅源电压栅极所必须充的电量。

4.雪崩击穿特性参数

这些参数是MOS管在关断状态能承受过压能力的指标。如果电压超过漏源极限电压将导致器件处在雪崩状态。

（1）EAS，单次脉冲雪崩击穿能量，这是个极限参数，说明MOS管所能承受的最大雪崩击穿能量；

（2）IAR，雪崩电流；

（3）EAR，重复雪崩击穿能量。

5.体内二极管参数

（1）IS，连续最大续流电流（从源极）；

（2）ISM，脉冲最大续流电流（从源极）；

（3）VSD，正向导通压降；

（4）Trr，反向恢复时间；

（5）Qrr，反向恢复充电电量；

（6）Ton，正向导通时间（基本可以忽略不计）。

MOS管选择

MOS管有两大类型：N沟道和P沟道。在功率系统中，MOS管可被看成电气开关。当在N沟道MOS管的栅极和源极间加上正电压时，其开关导通。导通时，电流可经开关从漏极流向源极。漏极和源极之间存在一个内阻，称为导通电阻RDS（ON）。必须清楚MOS管的栅极是个高阻抗端，因此，总是要在栅极加上一个电压。如果栅极为悬空，器件将不能按设计意图工作，并可能在不恰当的时刻导通或关闭，导致系统产生潜在的功率损耗。当源极和栅极间的电压为零时，开关关闭，而电流停止通过器件。虽然这时器件已经关闭，但仍然有微小电流存在，这称之为漏电流，即IDSS。

1.选用N沟道还是P沟道

为设计选择正确器件的第一步是决定采用N沟道还是P沟道MOS管。在典型的功率应用中，当一个MOS管接地，而负载连接到干线电压上时，该MOS管就构成了低压侧开关。在低压侧开关中，应采用N沟道MOS管，这是出于对关闭或导通器件所需电压的考虑。当MOS管连接到总线及负载接地时，就要用高压侧开关。通常会在这个拓扑中采用P沟道MOS管，这也是出于对电压驱动的考虑。

要选择适合应用的器件，必须确定驱动器件所需的电压，以及在设计中最简易执行的方法。下一步是确定所需的额定电压，或者器件所能承受的最大电压。额定电压越大，器件的成本就越高。根据实践经验，额定电压应当大于干线电压或总线电压。这样才能提供足够的保护，使MOS管不会失效。就选择MOS管而言，必须确定漏极至源极间可能承受的最大电压，即最大VDS。知道MOS管能承受的最大电压会随温度而变化这点十分重要。必须在整个工作温度范围内测试电压的变化范围。额定电压必须有足够的余量覆盖这个变化范围，确保电路不会失效。需要考虑的其他安全因素包括由开关电子设备（如电机或变压器）诱发的电压瞬变。不同应用的额定电压也有所不同。通常，便携式设备为20V、FPGA电源为20～30V、85～220VAC应用为450～600V。

2.确定额定电流

视电路结构而定，该额定电流应是负载在所有情况下能够承受的最大电流。与电压的情况相似，必须确保所选的MOS管能承受这个额定电流，即使在系统产生尖峰电流时。两个考虑的电流情况是连续模式和脉冲尖峰。在连续导通模式下，MOS管处于稳态，此时电流连续通过器件。脉冲尖峰是指有大量电涌（或尖峰电流）流过器件。一旦确定了这些条件下的最大电流，只需直接选择能承受这个最大电流的器件便可。

选好额定电流后，还必须计算导通损耗。在实际情况下，MOS管并不是理想的器件，因为在导电过程中会有电能损耗，这称之为导通损耗。MOS管在“导通”时就像一个可变电阻，由器件的RDS（ON）所确定，并随温度而显著变化。器件的功率耗损可由Iload2×RDS（ON）计算，由于导通电阻随温度变化，因此功率耗损也会随之按比例变化。对MOS管施加的电压VGS越高，RDS（ON）就会越小。反之RDS（ON）就会越高。对系统设计来说，这就是取决于系统电压而需要折中权衡的地方。对便携式设计来说，采用较低的电压比较容易（较为普遍），而对于工业设计，可采用较高的电压。注意RDS（ON）电阻会随着电流轻微上升。关于RDS（ON）电阻的各种电气参数变化可在制造商提供的技术资料表中查到。

3.确定热要求

选择MOS管的下一步是计算系统的散热要求。必须考虑两种不同的情况，即最坏情况和真实情况。建议采用针对最坏情况的计算结果，因为这个结果提供更大的安全余量，能确保系统不会失效。在MOS管的资料表上还有一些需要注意的测量数据。比如封装器件的半导体结与环境之间的热阻，以及最大的结温。

器件的结温等于最大环境温度加上热阻与功率耗散的乘积（结温=最大环境温度+[热阻×功率耗散]）。根据这个方程可解出系统的最大功率耗散，即按定义相等于I2×RDS（ON）。由于已确定将要通过器件的最大电流，因此可以计算出不同温度下的RDS（ON）。值得注意的是，在处理简单热模型时，还必须考虑半导体结/器件外壳及外壳/环境的热容量。即要求印刷电路板和封装不会立即升温。

雪崩击穿是指半导体器件上的反向电压超过最大值，并形成强电场使器件内电流增加。该电流将耗散功率，使器件的温度升高，而且有可能损坏器件。

4.决定开关性能

选择MOS管的最后一步是决定MOS管的开关性能。影响开关性能的参数有很多，但最重要的是栅极/漏极、栅极/源极及漏极/源极电容。这些电容会在器件中产生开关损耗，因为在每次开关时都要对它们充电。MOS管的开关速度因此被降低，器件效率也下降。为计算开关过程中器件的总损耗，必须计算开通过程中的损耗（Eon）和关闭过程中的损耗（Eoff）。MOS管开关的总功率可用如下方程表达：Psw=（Eon+Eoff）×开关频率。而栅极电荷（Qgd）对开关性能的影响最大。