接下来讨论低阈值管子的优势。那么,MOSFET的导通阈值低,它的好处就说对信号的幅值要求就小了。假设MOSFET的导通阈值是1V 或者2V,那么一个3.3V的单片机就可以搞定了。
那么,我们也知道,高阈值的管子开通的上升沿是很长的,从关断到完全开通需要t0-t4这个时间。那么低阈值MOSFET的好处就说,这个上升沿的时间变的更短。打个比方,假设高低阈值的两个管子,它的上升沿斜率都是一样的,那么,低阈值的管子,上升到开通阈值,花的时间就更短了,如下图所示,比如低阈值管子需要T1的时间,高阈值管子需要T2这么长时间。
所以,从开通时间这个角度来说,低阈值的管子,开关频率可以做到更高;高阈值的管子,开关频率可以做的更低。那么有的芯片把MOSFET做在内部,阈值做的很低,开关频率可以做得更高,也就是这个道理。
接下来讨论MOSFET的耐压问题。比如说一个100V耐压的管子,假设100V电压上有一个毛刺,毛刺的峰值可以达到120V,把这个电压加在MOSFET的漏极,MOSFET的漏极电压是不是就是120V呢?我们说,是不会到120V的,漏极电压依旧是100V。
MOSFET的漏极可以钳位超过它的耐压的电压。那么,如果用一个120V的直流持续加在MOSFET两端,这个MOSFET一定会热坏掉,会把MOSFET击穿。那么,一个120V的脉冲毛刺加在MOSFET两端,电压依旧是100V,但是管子会发热严重,也有可能会坏掉。所以,要合理的管子的耐压。对于低压管子,放30V的余量就够了;对于高压管子,放50V的余量就够了。这也要看MOSFET的标称耐压值是多少,综合考虑。
MOSFET 数据手册
12N50 这是一个高压MOSFET,12表示电流12A,50表示耐压500V。
这里大概说一下,有的人对着数据手册每个参数细节都要深扣,拼命的扣,这是一个好事,但问题是对于初学者来说,有没有必要在现阶段这么来做。就好比盖一栋大楼,有几种方式,打地基,搭框架,再搭隔层,再精装修,这种更科学更合理,我们学习也应该是这样子。现在最重要的是打基础,搭框架。还一种方式,就是基础一点一点的搭,搭了一点再搞精装修,然后接下去再往后不断地完善,这种方式肯定是耗时耗力,最终可能考虑不全,搭不好,人的精力是有限的,要在以后慢慢完善细节,这样才能学的透。那么,接下来简单的看一下数据手册。
我们看datasheet,它的电流并不是12A,实际上只能达到11.5A。Rdson=0.65Ω,那么,有的管子Rdson能到达50~60mΩ。实际上对于高压的管子来说,之所以能抗这么高的耐压,内部是很多个小MOSFET串联在一起的,所以电阻会有点大的。我们看一个管子,第一看耐压,其次看Id电流,第三看内阻Rdson,如果电流大 内阻小,那么这个管子也是偏贵的。如果低压的管子,电流大,内阻小,也是偏贵的。
那么这个管子650mΩ,性能不是特别的好,但是在有的场合也够用了,这也要根据具体的电路去合理的选型,只要够用就行。那么,我们也知道,一个MOSFET的Id电流和Rdson是有一个条件的,就说Vgs电压,达到这个Vgs阈值电压时,才能满足这个参数,所以在用这颗管子时,Vgs电压至少要高于10V才可以,那么这里可以用12V以上,对它的使用是没有多大影响的。
一般半导体器件都是和温度有关系的,所以,我们都默认在25℃环境温度下是这样子的参数性能。实际上随着环境温度的变化,这些参数都会发生变化,但是总要标一个静态值,供大家选型参考。
这个管子的VGSS是±30V,但是也要知道,大部分的管子,它的VGSS是±20V。在实际使用中,Vgs电压不能超过这个值,否则会损坏。
那么接下来看Id电流,它标了2个参数,一个是在25℃ ,一个是在100℃。那么在设计的时候,需要考虑这个温度因素,还要放一点余量。
IDM=46A,表示短时间内可以抗这么大的电流。就好比一个人能短时间挑100斤的担子,如果长时间工作挑100斤,肯定是承受不了的。
Pd=165W,表示在25℃下,能达到这么大的功率。再看下面的1.33W/℃,表示环境温度每上升一度,功率减少1.33W。
dv/dt = 4.5 V/ns是体二极管的峰值反向恢复的电压。可以理解为它能承受的应力。也就是说,这个MOSFET不能关断的太快,如果关断太快,很高的dv/dt会把MOSFET给冲坏掉。
Eas = 460mJ,表示MOSFET所能承受的最高的峰值冲击能量,高于这个冲击能量,就会损坏。
那么,下面的温度-55℃~150℃,表示的是MOSFET在不通电情况下的存储温度。
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原文标题:从无到有,彻底搞懂MOSFET讲解(十四)
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