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MOS管规格书参数解读

龙腾半导体 来源:龙腾半导体 2024-01-11 16:25 次阅读

一、参数解读

极限值

01

一般来说任何情况下MOSFET工作状态超过以下指标,均可能造成器件的损坏,以龙腾650V99mΩ器件规格为例:

29baab60-b056-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

第一列为参数名称,漏源极电压、漏极连续电流、漏极脉冲电流、栅源极电压、单次雪崩能量、耗散功率、结温和储存温度、二极管连续正向电流、二极管脉冲电流。第二列为参数符号,第三列为参数的极限值,第四列为参数的单位。

重点介绍漏极连续电流Id的计算

Tc 25°C 100°C
PD (TJ,max-Tc)/RthJC (TJ,max-Tc)/RthJC
PD (150-25)/0.35≈357W (150-100)/0.35≈143W
iD √(357/2.3*0.2277)≈40A √(357/2.3*0.2277)≈25A
此外,有时规格书中Id的值要小于实际计算得到的值,这是由于封装连接线的电流限制。

29c888d4-b056-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

静态参数

02

29d661e8-b056-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

BVDSS表示漏源极之间能承受的电压值,这里标注的是最小值650V。VGS(th)表示MOSFET的开启电压,它是负温度系数,随着温度的增加,器件的开启电压逐渐减小,以100℃为例,此时开启电压已经降低到25℃时的0.77倍

29e84e30-b056-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

IDSS表示漏极的漏电流,在VDS=650V时,最大不超过1uA;

IGSSF、IGSSR分别表示栅极正向漏电流、反向漏电流,在VGS=±30V时,不超过100nA; RDS(on)表示器件的导通电阻,它与器件的测试条件及温度有关。 当温度升高时,RDS(on)逐渐变大,呈现正温度系数; 测试条件VGS=10V固定,测试电流ID不断增加时,RDS(on)也不断加大。

29f151ba-b056-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

2a035cde-b056-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

动态参数

03

2a11c9fe-b056-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

电容参数:

规格书参数部分只标注了一个点的值,即在测试条件VDS=100V,VGS=0V,f=250kHz时,Ciss=3250pF、Coss=115pF、Crss=4.5pF。 功率器件的结电容是随着电压变化的,规格书中的C-V 曲线上可以读出在各个电压下的结电容值。

2a1c0266-b056-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

开关参数:

td(on)=10%VGS – 90%VDS
tr=90%VDS – 10%VDS
td(off)=90%VGS – 10%VDS
tf=10%VDS – 90%VDS

测试条件中包含VDD、ID、Rg、VGS,注意在不同的测试条件下,参数测试值不相同。

2a2c58dc-b056-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

栅电荷参数

04

2a377636-b056-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

注:栅极电荷参数注意测试条件中VGS=0to10V,即规格书中的Qg表示栅极从0V充电到10V所需的电荷量,往往实际使用时不是这个驱动电压。

2a41c7a8-b056-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

体二极管参数

05

2a4c4ef8-b056-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

注:VSD表示体二极管正向导通时的压降,其值随着IS的增大而增大,随着温度的升高而减小。

2a57b6bc-b056-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

注:trr表示反向恢复过程的时间,Qrr表示反向恢复过程的电荷量,Irrm表示反向恢复过程的电流尖峰

2a63be4e-b056-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

二、参数测试和曲线解读

静态测试

01

静态测试项目包含: BVDSS、VTH、IDSS、IGSSF、IGSSR、RDSON,一般使用功率器件静态测试仪进行测试,每一颗器件出厂前在封装完成之后,都会经过在100%的FT测试中进行静态参数的测试才会交到用户手中。

其中BVDSS,我们通过灌电流读电压的方式得到,在栅极VGS=0V时让器件流过ID=250uA,此时器件的两端电压值就是器件的耐压BVDSS。

VTH:器件开启的电压,将栅-漏极短接,持续增加VGS当器件流过ID=250uA,此时栅极所施加的电压值为VTH。

IDSS:VGS电压为0保持器件关断,对器件施加额定电压值,测试此时的电流。

IGSSF、IGSSR:对器件施加对应VGS电压,此时IGS相对应的漏电流值为IGSSF、IGSSR。

RDSON:导通电阻,给器件一定栅极电压,让器件流过对应电流,所测得的导通DS间电阻值。

2a7b4622-b056-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

动态测试

02

动态测试是器件在开关过程中所获得的参数,决定着器件的开关性能。

(1)Qg

2a8a1a80-b056-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

Qg参数由如上电路测试得到,通过对Ig的积分,得到Qg,在绘制出Qg-VGS曲线,我们可以看到分为三个阶段,把一个向上的阶段定义为Qgs,把米勒平台阶段定义为Qgd,把整个开通阶段定义为Qg。

(2)开关测试

2a9a1890-b056-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

开关数据由如上电路得到,控制器件开关得到右侧波形。

开通延时:td(on)=10% VGS – 90% VDS

上升时间:tr=90%VDS – 10%VDS

关断延时:td(off)=90%VGS – 10%VDS

下降时间:tf=10%VDS – 90%VDS

(3)二极管测试

2aa49a04-b056-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

二极管数据由如上电路中得到,测试体二极管的电压电流。

trr表示反向恢复过程的时间

Qrr表示反向恢复过程的电荷量

Irrm表示反向恢复过程的电流尖峰

(4)极限能力测试

雪崩

2ae766ea-b056-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

器件雪崩由如上电路测试获得。器件雪崩能量=电感能量=1/2LI2

短路

此外IGBT规格中有短路能力的标称,下图是规格书中短路参数

2af000f2-b056-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

(5)可靠性测试

可靠性测试

模拟和加速半导体元器件在整个寿命周期中遭遇的各种情况(器件应用寿命长短)。

高温栅偏/高温反偏(HTGB/HTRB)

评估器件在高温和高电压情况下一段时间的耐久力。高温、高电压条件下加速其失效进程。

湿热试验(THB/H3TRB)

确定电子元器件在高温、高湿度或伴有温度湿度变化条件下工作或储存的适应能力。评估产品在高温、高湿、偏压条件下对湿气的抵抗能力,加速其失效进程。

特性曲线

03

静态参数测试条件是不变的,而在实际应用中,测试参数的静态点并不能说明问题。外部环境是实时变化的,此时静态参数只能提供一个参考的数值,这时曲线的参数测试变得更有意义。

(1)输出特性曲线

2affb998-b056-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

(2)参数与结温关系

2b0d1f48-b056-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

通过参数与结温曲线的关系可以发现,功率器件的参数会随着结温的变化,而呈现一定规律的变化,在实际应用中,结温变化不仅仅因为环境温度的改变,还会因为功率器件自身功耗改变。所以一定要注意结温对器件参数的影响,注重散热。

2b1b0cd4-b056-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

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注:以上信息与数据出自龙腾半导体,转载请注明出处。

END

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原文标题:应用笔记 | MOS管规格书参数解读

文章出处:【微信号:xa_lonten,微信公众号:龙腾半导体】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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