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选择正确的晶体管:了解低频MOSFET参数

2018年7月23日通过罗伯特Keim

这篇文章提供了与低频MOSFET操作相关的各种特性和规格的概述。

这篇文章提供了与低频MOSFET操作相关的各种特性和规格的概述。

相关信息

假设你正在设计一个电机控制电路,或者继电器驱动,或者反极性保护电路,或者运算放大器的输出缓冲器。您意识到您想要使用MOSFET,当然,您将您的浏览器指向您最喜欢的分销商的站点。问题是,你会发现很多mosfet——如果你使用更大的分销商,你会看到成千上万的零件号。您如何开始找到最适合您的应用程序的设备呢?

第一步是要意识到你可能不会找到大多数适当的一部分。这需要很长时间,不值得努力;目标是实现足够的功能和性能,这可以通过一个足够的MOSFET。换句话说,当你看到一个具有可接受的规格和可接受的价格的零件时,把它添加到BOM中,然后继续下一个设计挑战。如果您正在设计一个火星漫游者,您将需要在组件选择上更加小心,但我猜测您不是在设计一个火星漫游者(因为如果您是,您可能比我更了解这个主题)。

但是我们如何找到一个适当的MOSFET用于特定的应用呢?好吧,你需要了解你的系统的要求和描述MOSFET操作的各种参数,然后你需要把所有这些信息合并到一个过程中,逐渐缩小可能的部件列表(同时也考虑价格和形状因素)。这篇文章(以及第二篇类似主题的文章)将通过解释离散mosfet的重要电气参数来帮助你完成这个过程。

开态电阻

我将在这里简单介绍一下,因为我已经为这个参数写了一篇完整的文章(链接在本文开头的“相关信息”下)。更多的电阻意味着更大的功耗,所以我们通常寻找具有更低通态电阻的设备。然而,如果小型化是一个重要的设计目标,你需要记住,较低的通态电阻对应较大的FET。

阈值电压

MOSFET在V之前不会传导有效电流GS即:即施加于栅极的电压相对于施加于源极的电压高于一个称为阈值电压的特定值。你需要确保FET的阈值电压低于驱动电路的输出电压。

与物理现象通常的情况一样,MOSFET传导不是一种“开/关”的东西。当栅极超过阈值电压几毫伏时,FET不会达到最大性能:

Vishay Siliconix提供。情节取自这个数据表;所讨论的FET的最大阈值电压为2.5 V。

如果你被限制在相对较低的驱动电压,你可以检查性能图,并尝试确定哪些部分更能容忍低VGS

的最大值

通过选择一个具有合适阈值特性和低通态电阻的MOSFET来优化性能是很好的,但同样重要的是要确保你不会破坏或严重削弱设备,这就是“最大值”发挥作用的地方。

最大漏源极电压和栅源极电压

这些是可以安全地施加在漏极和源极引脚以及栅极和源极引脚上的最高电压。对于漏源极电压,我们指的是关断状态(在开状态下,漏源极电压会很低,因为通道电阻很低)。最大的栅源规范给出了正负压,因此设备可以处于on或off状态。

记住这些不是最大值排水电压和最大值电压:源端不必接地,因此漏源极电压并不总是与漏源极电压相同,栅源极电压也不总是与栅极电压相同。

最大漏电流

在低频参数中,这是指设备能够承受的最大连续电流。(最大瞬态电流明显更高。)这个规范并不像你想象的那么简单,因为它可以直接基于电流(即,当前设备物理能容忍)或数量的电流会产生足够的能量耗散导致高得令人无法接受结温度。在后一种情况下,实际的最大漏极电流取决于热条件。

最大总功耗

本规范并不特别有用,因为功耗不会直接损坏设备。真正的问题是温度,功耗和温度之间的关系变化很大,不容易准确预测。任何有助于将热量从设备中移走的东西——热通道、铜流、散热器、风扇——都将使设备在不过热的情况下耗散更多的能量。

温度效应

温度的变化几乎会导致其他一切的变化。下面的图给你一些例子,说明温度如何影响MOSFET电参数。

阈值电压随温度的变化。从这威世数据表

this Diodes Inc.数据表

更大的电流意味着更大的功耗,这反过来又使器件更接近其最大结温。因此,允许漏极电流随着环境温度的升高而减小。图来自这个程序注意由NXP / Nexperia出版。

结论

本文综述了在器件选择中起重要作用的低频MOSFET特性。在下一篇文章中,我们将看看动态参数,这在今天是特别重要的,因为我们经常使用fet作为开关模式控制器(例如,开关稳压器,LED调光器,音频放大器),而不是线性控制器。