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有的MOSFET電路柵源極為什么要并聯(lián)穩(wěn)壓二極管?一文搞懂MOS Vdss,Vgss,Id參數(shù)選型

11/20 16:34
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Part 01、前言

無論任何元器件的選型,第一步都是去仔細閱讀對應的datasheet,那么如何看懂datasheet就很重要,打開datasheet,哪些參數(shù)是需要重點關(guān)注的,哪些是需要參考的,這是硬件設計的基本功。今天我們的主角是MOSFET,接下來我們就分幾篇文章介紹一下MOSFET選型時的重點參數(shù)關(guān)注以及講解。

我們今天重點講解Vdss,Vgss,Id,Idm參數(shù)。

Part 02、Vdss,Vgss,Id,Idm

datasheet中的電氣參數(shù)整體分兩大類,一類是極限參數(shù),一類是額定參數(shù),MOSFET的極限參數(shù)是其能夠承受的最大值范圍,超出這些值可能導致元器件性能下降、損壞甚至失效,很多廠家的規(guī)格書還會備注上,極限參數(shù)由設計保證,批量無法保證(類似于你買方便面,包裝袋上寫著圖片僅供參考),所以我們一定要避免讓器件以極限值去工作。

1.連續(xù)漏源極電流(Id)

很多剛?cè)腴T的硬件工程師選MOSFET時,很關(guān)注這個參數(shù),就像上面這個圖片一樣,Id最大值是100A,是不是意味著我們能拿這個MOSFET通100A的電流?當然不是,因為廠家這100A的測試條件備注了1),2)角標,也就是下面的描述,這里明確說了,這100A的最大電流和你的散熱設計有關(guān),并且只是設計值,批量出貨的MOSFET不保證能通過100A。

有人會問,那100A不行,我通22A可以不?22A也是有角標的,3)的) Device on 2s2p FR4 PCB defined in accordance with JEDEC standards (JESD51-5, -7). PCB is vertical in still air.意思是說該MOSFET位于符合JEDEC標準 (JESD51-5, -7) 定義的2s2p FR4 PCB上測試的電流(PS:這個測試MOSFET的PCB尺寸一般很大(具體可參考對應標準),并且只放了這一個MOSFET,實際我們在PCBA可不會有這么奢侈),PCB在靜止空氣中垂直放置。

問題來了,那MOSFET到底能通多大的電流?這個問題就要基于MOSFET的導通損耗,開關(guān)損耗,以及熱阻去計算了,在此不做展開,后續(xù)單獨開文章說明。

所以此MOSFET的連續(xù)漏源極電流(Id)數(shù)值并沒有太大的意義,大家看看得了,千萬別當真(很多MOSFET的銷售經(jīng)常拿這個參數(shù)吹牛說自己的MOSFET多牛,讀了本文,你就可以現(xiàn)場打臉)。

2.脈沖漏源極電流(Idm)

不同廠家叫法不一,比如上圖中的,ID,pulse,指在脈沖工作模式下,MOSFET漏極與源極之間所能承受的最大瞬時電流。這一參數(shù)通常比連續(xù)漏源極電流 (Id) 大得多,但受限于持續(xù)時間和占空比(duty cycle),以避免MOSFET過熱或損壞,和連續(xù)漏源極電流一樣,僅供參考,別當真。

3.最大漏源電壓(Vdss)

最大漏源電壓 (VDSS) 表示MOSFET在關(guān)斷狀態(tài)下,漏極和源極之間能夠承受的最大電壓值,超過此電壓可能導致MOSFET的擊穿或損壞。這個參數(shù)是我們需要重點關(guān)注的,比如下圖中MOSFET的最大漏源電壓是40V,如果我們的電源電壓是12-24V,我們是不是就可以高枕無憂了?當然不是,我們一定要記得,電源不是波瀾不驚的,而是波濤洶涌的,電源中會由于感性負載開關(guān),或者線束寄生電感,抑或是電源異常過壓導致的高壓脈沖(不同的產(chǎn)品會有對應的EMC測試標準,我們可以從標準里看MOSFET會遭受哪些高壓脈沖)導致電源電壓可能超過40V,這時候我們要在漏極放置一個TVS來保護MOSFET。

4.最大柵源電壓(Vgss)

最大柵源電壓 (VGSS?) 表示MOSFET的柵極和源極之間能夠承受的最大電壓值,超過此電壓可能導致MOSFET的柵極氧化層永久損壞。為了避免這個問題的發(fā)生,有時候需要在MOSFET的柵極和源極之間并聯(lián)一個穩(wěn)壓二極管。

那為什么有的電路需要并聯(lián)穩(wěn)壓二極管,有的不需要呢?

1.看驅(qū)動電路是否穩(wěn)定:

如果你用5V,比如MCU IO口驅(qū)動MOSFET,那就不需要考慮這個問題,如果你用的是驅(qū)動器,驅(qū)動器的電源是從12電源取電,那就需要考慮這個問題了。

2.部分MOSFET驅(qū)動器有電壓限制功能,那我們也能節(jié)省外部的穩(wěn)壓二極管。

3.有些MOSFET內(nèi)部自帶穩(wěn)壓二極管。

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