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CJE長晶電子 關于MOSFET的寄生容量和溫度特性


  CJE長晶電子  關于MOSFET的寄生容量和溫度特性

MOSFET的靜電容量

功率MOSFET在構造上,如圖1存在寄生容量。
功率MOSFET在構造上,如圖1存在寄生容量 MOSFET的G (柵極) 端子和其他的電極間由氧化膜絕緣,DS (漏極、源極) 間形成PN接合,成為內置二極管構造。Cgs, Cgd容量根據氧化膜的靜電容量、Cds根據內置二極管的接合容量決定。

圖1: MOSFET的容量模型

MOSFET的靜電容量

一般而言MOSFET規格書上記載的是表1中的Ciss/Coss/Crss三類。

表1 MOSFET的容量特性
記號算式含義
CissCgs+Cgd輸入容量
CossCds+Cgd輸出容量
CrssCgd反饋容量

容量特性如圖2所示,對DS (漏極、源極) 間電壓VDS存在依賴性。VDS大則容量值小。

圖2: 容量 - VDS 依存性

圖2

溫度特性

實測例見圖(1) ~ (3)所示
關于容量特性的溫度依存性幾乎沒有差異。

圖3: 容量溫度特性

圖3(1)~(3)

關于MOSFET的開關及其溫度特性

關于MOSFET的開關時間

柵極電壓ON/OFF之后,MOSFET才ON/OFF。這個延遲時間為開關時間。開關時間如表1所示種類,一般而言,規格書上記載td(on)/ tr/ td(off)/ tf。

CJE長晶電子 根據圖2電路的測定值決定規格書的typ.值。

 
表1: MOSFET的SW特性
記號內容
td(on)開啟延遲時間
(VGS 10%→VDS 90%)
tr上升時間
(VDS 90%→VDS 10%)
td(off)關閉延遲時間
(VGS 90%→VDS 10%)
tf下降時間
(VDS 10%→VDS 90%)
ton開啟時間 (td(on) + tr)
toff關閉時間 (td(off) + tf)
關于MOSFET的開關時間

溫度特性

實測例如圖3(1)~(4)所示。
溫度上升的同時開關時間略微增加,但是100°C上升時增加10%成左右,幾乎沒有開關特性的溫度依存性。

圖3: 開關溫度特性

圖3(1)~(4)

關于MOSFET的VGS(th)(界限値)

關于MOSFET的VGS(th)

MOSFET開啟時,GS (柵極、源極) 間需要的電壓稱為VGS(th)(界限值)。
即輸入界限值以上的電壓時MOSFET為開啟狀態。
那么MOSFET在開啟狀態時能通過多少A電流?針對每個元件,在規格書的電氣特性欄里分別有記載。

表1為規格書的電氣特性欄示例。該情況下,輸入VDS=10V時,使1mA電流通過ID所需的柵極界限值電壓ID(th)為1.0V to 2.5V。

表1: 規格書的電氣特性欄

規格書的電氣特性欄

ID-VGS特性和溫度特性

ID-VGS特性和界限值溫度特性的實測例如圖1、2所示。
如圖1,為了通過絕大部分電流,需要比較大的柵極電壓。
表1所記載的機型,其規格書上的界限值為2.5V以下,但是為4V驅動產品。
使用時請輸入使其充分開啟的柵極電壓。

如圖2,界限值隨溫度而下降。
通過觀察界限值電壓變化,能夠計算元件的通道溫度。

ID-VGS特性, 界限值溫度特性
圖1: ID-VGS特性
圖2: 界限值溫度特性
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