2022-08-22
超致MOS管主要由載流子導電,也稱為單極晶體管。屬于壓控半導體器件。具有輸入電阻高(10M~1000MΩ)、噪聲低、功耗低、動態(tài)范圍寬、易于集成、無二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域大等優(yōu)點,現(xiàn)已成為功能強大的雙極晶體管、功率晶體管競爭者。
一、超致MOS管中的寄生二極管
MOS管內(nèi)部有一個二極管標識,但這是MOS管的體二極管,也叫寄生二極管。這存在于單個 MOS 管器件中,但不存在于集成電路光刻中??善鸬椒聪虮Wo和續(xù)流作用。正向電壓降通常約為 0.7 至 1V。由于此二極管的存在,MOS 器件不能簡單地視為電路中的開關(guān)。例如,在充電電路中,在充電完成并移除電源后,電池會反向向外界供電,這通常是不希望的結(jié)果。一種常見的解決方案是在背面添加一個二極管以防止反向功率傳輸。這是可能的,但二極管的特性要求正向壓降為 0.6 至 1V。對于大電流,會在產(chǎn)生熱量的同時產(chǎn)生能量。它被浪費了,使整臺機器的能源效率降低。另一種方法是背靠背添加MOS管,利用MOS管的低導通電阻來達到節(jié)能的目的。此功能的另一個常見應用是低壓同步整流。
二、超致MOS管的寄生電容
超致MOS管柵極通過金屬氧化物與襯底形成電容,這稱為寄生電容。 超致MOS管質(zhì)量越高,金屬膜越薄,寄生電容越大。 MOS管常見的寄生電容在nF量級。該參數(shù)是MOS管選型中很重要的參數(shù)之一,應明確考慮。
那為什么這個寄生電容很重要呢?在用超致MOS管控制大電流的開/關(guān)時,往往需要幾十kHz到幾MHz的開關(guān)頻率。在該應用中,柵極信號具有交流特性。頻率越高,交流分量和寄生電容就越高。通過以交流電的形式通過電流可以形成柵極電流。功耗和發(fā)熱問題不容忽視,成為大問題。追求高速需要強大的柵極驅(qū)動,這就是原因。想象一個微弱的驅(qū)動信號立即變?yōu)楦唠娖?。然而,“填充”寄生電容需要時間,會減慢上升沿,并對開關(guān)頻率構(gòu)成重大威脅,直至其失效。 .
三、超致MOS管過熱的原因
超致MOS管發(fā)熱的主要原因之一是寄生電容在頻繁循環(huán)開關(guān)時表現(xiàn)出交流特性,具有阻抗和整形電流。有電流就會發(fā)熱,沒有電場就沒有電流。另一個原因是當柵極電壓緩慢增加時,ON 狀態(tài)需要“通過”一個從 OFF 到 ON 的臨界點。此時,導通電阻較大,發(fā)熱比較強烈。第三個原因是導通后通道內(nèi)有電阻,電流過大產(chǎn)生熱量。主要的熱量考慮因素是第 1 點和第 3 點。許多MOS晶體管具有高結(jié)溫保護。結(jié)溫是金屬氧化物下方溝道區(qū)的溫度,通常為150攝氏度。超過這個溫度,MOS管就不能導通了。當溫度下降時恢復活力。請注意此保護狀態(tài)的后果。重要的對策是加散熱片,布線時也要考慮散熱問題。同時,在選擇機型時要注意以上參數(shù)。
四、如何區(qū)分超感應超致MOS管管腳
上面我們提到了寄生二極管,這個二極管可以用來確定管腳。使用萬用表二極管齒輪測試三個引腳中的每一個。如果發(fā)現(xiàn)其中一個引腳和另外兩個引腳無法檢測到二極管,則此引腳為門控 GATE。如果可以測試二極管的壓降,則可以根據(jù)MOS的N型和P型來確定源漏。
五、超致MOS管選擇要慎重
1. VDSS(故障電壓):該電壓應適當?shù)剡x擇,通常是求和電壓值的峰值的兩倍。
2、VGS(th)(開啟電壓):NMOS的情況下,Vgs超過一定值時開啟,所以適合源極接地(低邊驅(qū)動)時。 PMOS 在 Vgs 下降到一定值以下時開啟,因此適合將源極連接到 VCC(高端驅(qū)動)。
3. RDS(on)(漏源電阻):該值應保持盡可能低,因為太大的電阻會增加功耗。并且當功耗增加時,溫度升高會加速。
4、ID(on-current):請注意這個電流值一般是在散熱充分的條件下測得的,是實驗室條件下的參數(shù)值。一般來說,如果MOS管散熱不好,這些限制參數(shù)就會大大降低。
六、總結(jié)
總之,要想安全穩(wěn)定地使用超致MOS管,除了以上幾點,還有很多需要注意的地方,還有各種安全措施。廣大電子愛好者、電子行業(yè)從業(yè)人員及有經(jīng)驗技術(shù)人員應根據(jù)實際情況,采取切實措施,安全有效地使用超致MOS管。
發(fā)布時間 : 2024-11-22
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