车规级N沟道功率MOSFET参数解析(1)

规格书中会给出一颗元件的相关参数值和曲线。在设计初期选择元件时，通过这些参数可以评估某颗元件是否适合应用在需要的电路中。在规格书中，一些参数的测试条件（也就是得到这些参数的先决条件）是很关键的。很多时候，虽然是同一类元件，不同供应商的测试条件不同，参数值也会有差异。

以BUK7Y12-55B为例。他是一颗车规级的N沟道功率MOSFET。

一 产品概述

在最开始的章节，是一些关于此元件的基本信息，包括基本描述、特征、应用场景。它是一颗增强器FET。通过Q101认证，是一颗汽车级元件。可以在温度很高的环境中使用，因为它的结温可以到175℃。

二 快速参数表

快速参数表中是此元件的一些基本或者重要的参数。工程师通过这些参数，可以了解元件的基本性能。从而预判它是否适合使用。如果合适，可以继续深入研究之后的规格书细节。如果不合适，不用耽误太多时间，可以寻找其他元件。

顺带说一句：场效应管的测试认证规范是IEC60747-8

VDS：在元件不导通状态下，S极和D极之间能保证的最大电压。它的温度使用范围在25~175℃之间。

Id：在元件完全导通状态下，焊接衬底维持在25℃时，可以流过的最大持续电流。当然此时Vgs=10V

Ptot：焊接衬底维持在25℃时，元件自身可以承受的最大功耗。

Rds-on：元件导通状态下，S极和G极之间阻抗值。包括典型值和最大值。需要注意这个值会随着Tj和Vgs发生明显变化。

Eds-ALS：非重复性的S极和D极间的雪崩能量。换句话说就是当出现任何超过元件Vds限值的电压尖峰或者脉冲出现时，元件可以承受的最大能量。超过这个能量，元件有被损坏的风险。

Qgd：G极和D极之间的电荷。它是一个非常重要的关于开关损耗的参数。

三 管脚信息

四 极限值

极限值表格提供了元件可以工作的最大值工作范围。它的定义来自国标IEC 60134（电子管和半导体器件的额定值制度）。当元件工作在此范围之外时，元件质量得不到保证。可能出现的问题是立即失效或者寿命缩减。有些极限值是在一定条件下取得的，例如温度。

VDS：漏极-源极间电压。在元件不导通状态下，S极和D极之间能保证的最大电压。它的温度使用范围在25~175℃之间。例如当在25℃以下工作时，由于雪崩击穿的正温度系统原因，Vds的限值会减小。

Vgs：栅极-源极间电压。原件的栅极和源极两端可以承受的最大电压。有些手册中会定义直流电压和脉冲电压。直流电压是在规定的结温范围内和元件整个生命周期内，元件可以承受的电压。脉冲电压是指在最大结温条件下，幅值越高的脉冲，其宽度要越短。

栅极氧化物的寿命会随着温度的上升和栅极电压的升高而减小。因此在选择元件时，需要主要前提条件（即节温和电压）

Vdgr：漏极栅极间电压。

Id：漏极电流。在元件完全导通状态下，焊接衬底维持在25℃时，可以流过的最大持续电流。这个值与元件的封装构造、最大结温有关。因此它和焊接衬底温度Tmb、元件热阻Rth、最大结温下的Rds-on都有关系。

Idm：漏极峰值电流。在10us或者更短时间脉冲下，元件可以承受的最大漏极电流值。

Ptot：焊接衬底维持在25℃时，元件自身可以承受的最大功耗。在实际应用中，很难控制消耗这么多的功耗时，焊接衬底温度还能持续在25℃。

Tstg：存储温度。不影响元件可靠性的可以存储的温度范围。长期存储元件时应该用惰性气体来阻止元器件性能恶化，例如管脚锈蚀。

Tj：节点温度。元件的工作温度范围。

Is：源极电流。此处是指元件体二极管可以承受的最大持续电流。

Ism：源极锋值电流此处是指元件体二极管可以承受的最大脉冲电流。

Rds-on：元件导通状态下，S极和G极之间阻抗值。包括典型值和最大值。需要注意这个值会随着Tj和Vgs发生明显变化。

Eds-ALS：非重复性的S极和D极间的雪崩能量。在特定条件下，元件允许的单次最大过电压脉冲能量值。换句话说就是当出现任何超过元件Vds限值的电压尖峰或者脉冲出现时，元件可以承受的最大能量。超过这个能量，元件有被损坏的风险。

Eds-ALR：当多于一个雪崩事件出现时，其中任意一个单次雪崩事件能够允许的最大能量数值。对于重复雪崩事件，除了有能量需求外，还有标准的热需求。

五 降额曲线

降额曲线可以让我们得知电流和功率限值随着温度变化的情况。

5.1 漏极持续电流

下图描述元件漏极持续电流和焊接衬底温度之间的关系。如图中红色箭头所示，当焊接衬底温度是75℃时，漏极最大电流已经从室温的61.8A降低到50A。

此图中纵轴所展示的最大电流值，是指元件在横轴对应的焊接衬底温度Tmb下，使元件的Tj升高到最大结温175℃时的电流。

如果我们知道最大结温Tj下的Rds-on值，就可以求得对应最大结温Tj下的功率：P=Rds-on x I^2。由此式可以看出允许的最大电流和允许的最大功率的平方根成比例。

以上的曲线来自下面的公式。注：∝是指一个物理量与另一个物理量成正比例关系

5.2 功率损耗

下图是功率损耗和温度的关系。纵轴是百分比。例如红色箭头所示是指：在元件焊接衬底温度75℃时，元件允许的功率损耗最大值是25℃时的66%。25℃时的最大持续功率损耗在极限值表格有给出，为105W。

此曲线来自如下公式

电路选型和设计时，要把以上的曲线和极限值表格结合起来使用。