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一文详解MOS管耐压特性及栅极电荷影响，你了解吗？

2019-06-28 14:48阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/6590225094

功率比较小的单管变换器的主开关通常采用MOS管，其优点是电压型控制，驱动功率低，低电压器件中MOS管的导通压降和开关速度是最佳的。


　　MOS管的耐压对导通电阻的影响：MOS管的耐压水平由芯片的电阻率和厚度决定，而MOS管是多数载流子导电器件，芯片电阻率直接影响器件的导通电阻。


一文详解MOS管耐压特性及栅极电荷影响，你了解吗？



　　通常MOS管的导通电阻随耐压的2.4~2.6次方增加。如1000V耐压是30V耐压的33.3倍，而同样大的芯片的导通电阻将变成33.3^(2.4~2.6)，大约为6400倍！如果还想保持导通电阻的基本不变就需要更大的管芯面积，这样不仅增加了封装尺寸，而且价格也将明显上升。


　　如TO-220封装的耐压为400V的IRF740型MOS管的导通电阻为0.55欧，而导通电阻相近的耐压为500V的IRF450型MOS管
（导通电阻为0.4欧）则需要TO-247封装。耐压仅仅相差100V，封装尺寸增加近1倍。


　　同样以TO-220封装的IRF系列MOS管为例，IRF640、IRF740、IRF840、IRFBC40的耐压分别为200V、400V、500V、600V，导通电阻为0.18欧、0.55欧、0.8欧、1.2欧；25度时的额定电流为28A、18A、10A、8A、6.2A。由此可见耐压对导通电阻的影响是很大的。


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　　开关变换器中MOS管的开关速度实际上是受驱动电路的驱动能力影响，很少会因驱动电路的驱动能力过剩而MOS管的速度或自身特性限制了开关速度。


　　MOS管的电荷量是影响开关速度的最主要因素。例如100nC的栅极电荷用100mA的电流将其充满或放尽，需要的时间为1us，而30nC的电荷则仅需要300ns的时间。


　　或者是在相同的驱动时间，则驱动电流可以下降为30mA。实际上决定MOS管的开关速度的因素是栅-漏电荷（Qgd），也就是MOS管从导通转换到关断或从关断转换到导通过程中越过“放大区”所需要的电荷“米勒电荷”。


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　　以IRF740系列的MOS管为例，740:32nC;740A:16nC。可以看到即使同一型号，经过改进后栅极电荷可以减小。但是如果不是一代的MOS管，则栅极电荷较小的更明显，以IRFP450和ST公司的STW14N50相比，结果是前者的栅极电荷75nC,而后者则为28nC,几乎是1/3。


　　这样或者对驱动能力的要求随之降低到1/3或开关速度快2倍。由此可见，在选择主开关时，应尽可能选择新品。

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