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【我是工程師】深入理解MOSFET規(guī)格書/datasheet

作為一個電源方面的工程師、技術(shù)人員，相信大家對MOSFET都不會陌生。本論壇中，關(guān)于MOSFET的帖子也應(yīng)有盡有：MOSFET結(jié)構(gòu)特點/工作原理、MOSFET驅(qū)動技術(shù)、MOSFET選型、MOSFET損耗計算等，論壇各大版主、大俠們都發(fā)表過各種牛貼，我也不敢在這些方面再多說些什么了。

工程師們要選用某個型號的MOSFET，首先要看的就是規(guī)格書/datasheet，拿到MOSFET的規(guī)格書/datasheet時，我們要怎么去理解那十幾頁到幾十頁的內(nèi)容呢？

本帖的目的就是為了和大家分享一下我對MOSFET規(guī)格書/datasheet的理解和一些觀點，有什么錯誤、不當?shù)牡胤秸埓蠹抑赋?，也希望大家分享一下自己的一些看法，大家一起學習。

 

PS：1. 后續(xù)內(nèi)容中規(guī)格書/datasheet統(tǒng)一稱為datasheet

       2. 本帖中有關(guān)MOSFET datasheet的數(shù)據(jù)截圖來自英飛凌IPP60R190C6 datasheet

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higel
LV.8
2
2015-03-28 23:03

先附上IPP60R190C6 datasheet

IPP60R190C6-DS-v02_02-EN.pdf

1
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higel
LV.8
3
2015-03-28 23:24

對于MOSFET Datasheet上的參數(shù)，你最關(guān)心的是哪一個/幾個：

VDS？ID？RDS(on)？Vgs(th)？封裝？Ciss,Coss？Qgs,Qgd,Qg？體二極管？雪崩？……

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higel
LV.8
4
2015-03-29 10:38
@higel
對于MOSFETDatasheet上的參數(shù)，你最關(guān)心的是哪一個/幾個：VDS？ID？RDS(on)？Vgs(th)？封裝？Ciss,Coss？Qgs,Qgd,Qg？體二極管？雪崩？……

沒人回應(yīng)

那我就從VDS開始吧！

datasheet上電氣參數(shù)第一個就是V(BR)DSS，即DS擊穿電壓，也就是我們關(guān)心的MOSFET的耐壓

此處V(BR)DSS的最小值是600V，是不是表示設(shè)計中只要MOSFET上電壓不超過600V MOSFET就能工作在安全狀態(tài)？

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higel
LV.8
5
2015-03-29 11:02
@higel
沒人回應(yīng)[圖片]那我就從VDS開始吧！datasheet上電氣參數(shù)第一個就是V(BR)DSS，即DS擊穿電壓，也就是我們關(guān)心的MOSFET的耐壓[圖片]此處V(BR)DSS的最小值是600V，是不是表示設(shè)計中只要MOSFET上電壓不超過600VMOSFET就能工作在安全狀態(tài)？

相信很多人的答案是“是！”，曾經(jīng)我也是這么認為的，但這個正確答案是“不是！”

這個參數(shù)是有條件的，這個最小值600V是在Tj=25℃的值，也就是只有在Tj=25℃時，MOSFET上電壓不超過600V才算是工作在安全狀態(tài)。

MOSFET V(BR)DSS是正溫度系數(shù)的，其實datasheet上有一張V(BR)DSS與Tj的關(guān)系圖（Table 17），如下：

要是電源用在寒冷的地方，環(huán)境溫度低到-40℃甚至更低的話，MOSFET V(BR)DSS值<560V，這時候600V就已經(jīng)超過MOSFET耐壓了。

所以在MOSFET使用中，我們都會保留一定的VDS的電壓裕量，其中一點就是為了考慮到低溫時MOSFET V(BR)DSS值變小了，另外一點是為了應(yīng)對各種惡例條件下開關(guān)機的VDS電壓尖峰

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2015-03-30 09:25
@higel
相信很多人的答案是“是！”，曾經(jīng)我也是這么認為的，但這個正確答案是“不是！”[圖片]這個參數(shù)是有條件的，這個最小值600V是在Tj=25℃的值，也就是只有在Tj=25℃時，MOSFET上電壓不超過600V才算是工作在安全狀態(tài)。MOSFETV(BR)DSS是正溫度系數(shù)的，其實datasheet上有一張V(BR)DSS與Tj的關(guān)系圖（Table17），如下：[圖片]要是電源用在寒冷的地方，環(huán)境溫度低到-40℃甚至更低的話，MOSFET V(BR)DSS值
沙發(fā)！ 繼續(xù)啦 要看后文~
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raulgu
LV.4
7
2015-03-30 10:51
@電源網(wǎng)-娜娜姐
沙發(fā)！繼續(xù)啦要看后文~
寫的不錯，每個參數(shù)都要有嗎！
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蔣洪濤
LV.6
8
2015-03-30 11:48
@raulgu
寫的不錯，每個參數(shù)都要有嗎！
好，繼續(xù)
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江南_V
LV.4
9
2015-03-30 11:51
@higel
相信很多人的答案是“是！”，曾經(jīng)我也是這么認為的，但這個正確答案是“不是！”[圖片]這個參數(shù)是有條件的，這個最小值600V是在Tj=25℃的值，也就是只有在Tj=25℃時，MOSFET上電壓不超過600V才算是工作在安全狀態(tài)。MOSFETV(BR)DSS是正溫度系數(shù)的，其實datasheet上有一張V(BR)DSS與Tj的關(guān)系圖（Table17），如下：[圖片]要是電源用在寒冷的地方，環(huán)境溫度低到-40℃甚至更低的話，MOSFET V(BR)DSS值
那電流值說的是最大峰值電流嗎？粗略的理解應(yīng)該是超過給定的電流就會壞掉，說的是峰值電流吧，不知道理解的對不對
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pizige5241
LV.4
10
2015-03-30 13:52
@電源網(wǎng)-娜娜姐
沙發(fā)！繼續(xù)啦要看后文~
這種帖子一定要頂，別人的經(jīng)驗千金難買，無私奉獻給別人的人更可貴！
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tigerwuh
LV.4
11
2015-03-30 14:46
@higel
相信很多人的答案是“是！”，曾經(jīng)我也是這么認為的，但這個正確答案是“不是！”[圖片]這個參數(shù)是有條件的，這個最小值600V是在Tj=25℃的值，也就是只有在Tj=25℃時，MOSFET上電壓不超過600V才算是工作在安全狀態(tài)。MOSFETV(BR)DSS是正溫度系數(shù)的，其實datasheet上有一張V(BR)DSS與Tj的關(guān)系圖（Table17），如下：[圖片]要是電源用在寒冷的地方，環(huán)境溫度低到-40℃甚至更低的話，MOSFET V(BR)DSS值
講的不錯，希望繼續(xù)
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lever0328
LV.1
12
2015-03-30 16:11
@higel
相信很多人的答案是“是！”，曾經(jīng)我也是這么認為的，但這個正確答案是“不是！”[圖片]這個參數(shù)是有條件的，這個最小值600V是在Tj=25℃的值，也就是只有在Tj=25℃時，MOSFET上電壓不超過600V才算是工作在安全狀態(tài)。MOSFETV(BR)DSS是正溫度系數(shù)的，其實datasheet上有一張V(BR)DSS與Tj的關(guān)系圖（Table17），如下：[圖片]要是電源用在寒冷的地方，環(huán)境溫度低到-40℃甚至更低的話，MOSFET V(BR)DSS值
繼續(xù)啦  寫的好
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2015-03-30 18:23
支持一下。
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higel
LV.8
14
2015-03-30 20:01
@raulgu
寫的不錯，每個參數(shù)都要有嗎！
我會盡量把每個參數(shù)都涉及到
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higel
LV.8
15
2015-03-30 20:34
@江南_V
那電流值說的是最大峰值電流嗎？粗略的理解應(yīng)該是超過給定的電流就會壞掉，說的是峰值電流吧，不知道理解的對不對

說到電流，那么接下來就開始看ID

相信大家都知道MOSFET最初都是按xA, xV的命名方式（比如20N60~），慢慢的都轉(zhuǎn)變成Rds(on)和電壓的命名方式(比如IPx60R190C6, 190就是指Rds(on)~).

其實從電流到Rds(on)這種命名方式的轉(zhuǎn)變就表明ID和Rds(on)是有著直接聯(lián)系的，那么它們之間有什么關(guān)系呢？

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higel
LV.8
16
2015-03-30 21:04
@higel
說到電流，那么接下來就開始看ID[圖片]相信大家都知道MOSFET最初都是按xA,xV的命名方式（比如20N60~），慢慢的都轉(zhuǎn)變成Rds(on)和電壓的命名方式(比如IPx60R190C6,190就是指Rds(on)~).其實從電流到Rds(on)這種命名方式的轉(zhuǎn)變就表明ID和Rds(on)是有著直接聯(lián)系的，那么它們之間有什么關(guān)系呢？

在說明ID和Rds(on)的關(guān)系之前，先得跟大家聊聊封裝和結(jié)溫：

1. 封裝：影響我們選擇MOSFET的條件有哪些？

a) 功耗跟散熱性能 -->比如：體積大的封裝相比體積小的封裝能夠承受更大的損耗；鐵封比塑封的散熱性能更好

b) 對于高壓MOSFET還得考慮爬電距離 -->高壓的MOSFET就沒有SO-8封裝的，因為G/D/S間的爬電距離不夠

c) 對于低壓MOSFET還得考慮寄生參數(shù) -->引腳會帶來額外的寄生電感、電阻，寄生電感往往會影響到驅(qū)動信號，寄生電阻會影響到Rds(on)的值

d) 空間/體積 -->對于一些對體積要求嚴格的電源，貼片MOSFET就顯得有優(yōu)勢了

2.  結(jié)溫：MOSFET的最高結(jié)溫Tj_max=150℃，超過此溫度會損壞MOSFET，實際使用中建議不要超過70%~90% Tj_max.

回到正題，MOSFET ID和Rds(on)的關(guān)系:

(1) 封裝能夠承受的損耗和封裝的散熱性能(熱阻)之間的關(guān)系

(2) MOSFET通過電流ID產(chǎn)生的損耗

(1), (2)聯(lián)立，計算得到ID和Rds_on的關(guān)系

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higel
LV.8
17
2015-03-30 21:29
@江南_V
那電流值說的是最大峰值電流嗎？粗略的理解應(yīng)該是超過給定的電流就會壞掉，說的是峰值電流吧，不知道理解的對不對

其實ID只是個參考值，損耗【ID*Rds(on)^2】引起的溫升超過Tj_max才是MOSFET壞掉最終原因

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higel
LV.8
18
2015-03-30 21:36
@higel
相信很多人的答案是“是！”，曾經(jīng)我也是這么認為的，但這個正確答案是“不是！”[圖片]這個參數(shù)是有條件的，這個最小值600V是在Tj=25℃的值，也就是只有在Tj=25℃時，MOSFET上電壓不超過600V才算是工作在安全狀態(tài)。MOSFETV(BR)DSS是正溫度系數(shù)的，其實datasheet上有一張V(BR)DSS與Tj的關(guān)系圖（Table17），如下：[圖片]要是電源用在寒冷的地方，環(huán)境溫度低到-40℃甚至更低的話，MOSFET V(BR)DSS值

Rds(on)

從MOSFET Rds(on)與Tj的圖表中可以看到：Tj增加Rds(on)增大，即Rds(on)是正溫度系數(shù)，MOSFET的這一特性使得MOSFET易于并聯(lián)使用。

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higel
LV.8
19
2015-03-30 21:54
@higel
Rds(on)[圖片]從MOSFETRds(on)與Tj的圖表中可以看到：Tj增加Rds(on)增大，即Rds(on)是正溫度系數(shù)，MOSFET的這一特性使得MOSFET易于并聯(lián)使用。

Vgs(th)

相信這個值大家都熟悉，但是Vgs(th)是負溫度系數(shù)有多少人知道，你知道嗎？(下面兩圖分別來自BSC010NE2LS和IPP075N15N3 G datasheet.)

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higel
LV.8
20
2015-03-30 22:05
@higel
Vgs(th)[圖片]相信這個值大家都熟悉，但是Vgs(th)是負溫度系數(shù)有多少人知道，你知道嗎？(下面兩圖分別來自BSC010NE2LS和IPP075N15N3Gdatasheet.)[圖片][圖片]

相信會有很多人沒有注意到Vgs(th)的這一特性，這也是正常的，因為高壓MOSFET的datasheet中壓根就沒有這個圖，這一點可能是因為高壓MOSFET的Vgs(th)值一般都是2.5V以上，高溫時也就到2V左右。但對于低壓MOSFET就有點不一樣了，很多低壓MOSFET的Vgs(th)在常溫時就很低，比如BSC010NE2LS的Vgs(th)是1.2V~2V，高溫時最低都要接近0.8V了，這樣只要在Gate有一個很小的尖峰就可能誤觸發(fā)MOSFET開啟從而引起整個電源系統(tǒng)異常。

所以，低壓MOSFET使用時一定要留意Vgs(th)的這個負溫度系數(shù)的特性??！

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米老鼠
LV.8
21
2015-03-30 22:12
@higel
相信會有很多人沒有注意到Vgs(th)的這一特性，這也是正常的，因為高壓MOSFET的datasheet中壓根就沒有這個圖，這一點可能是因為高壓MOSFET的Vgs(th)值一般都是2.5V以上，高溫時也就到2V左右。但對于低壓MOSFET就有點不一樣了，很多低壓MOSFET的Vgs(th)在常溫時就很低，比如BSC010NE2LS的Vgs(th)是1.2V~2V，高溫時最低都要接近0.8V了，這樣只要在Gate有一個很小的尖峰就可能誤觸發(fā)MOSFET開啟從而引起整個電源系統(tǒng)異常。所以，低壓MOSFET使用時一定要留意Vgs(th)的這個負溫度系數(shù)的特性??！
很實用，謝謝科普
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真武閣
LV.6
22
2015-03-30 22:17
@higel
說到電流，那么接下來就開始看ID[圖片]相信大家都知道MOSFET最初都是按xA,xV的命名方式（比如20N60~），慢慢的都轉(zhuǎn)變成Rds(on)和電壓的命名方式(比如IPx60R190C6,190就是指Rds(on)~).其實從電流到Rds(on)這種命名方式的轉(zhuǎn)變就表明ID和Rds(on)是有著直接聯(lián)系的，那么它們之間有什么關(guān)系呢？
命名規(guī)則是有一定廣告意圖的，平面管比較看重ID，而超結(jié)因為因為RDS就是他的優(yōu)勢所以迫不及待的要在命名上體現(xiàn)一番
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2015-03-30 22:23
@米老鼠
很實用，謝謝科普
旺樓，前排占個位置招租。。。。
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higel
LV.8
24
2015-03-30 22:32
@真武閣
命名規(guī)則是有一定廣告意圖的，平面管比較看重ID，而超結(jié)因為因為RDS就是他的優(yōu)勢所以迫不及待的要在命名上體現(xiàn)一番[圖片]
CoolMOS都在按Rds(on)命名了，一個個都在號稱做到了世界上最低Rds(on) 
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lhf0902
LV.4
25
2015-03-30 22:43
好貼，一定要頂！
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higel
LV.8
26
2015-03-31 00:11
@higel
相信會有很多人沒有注意到Vgs(th)的這一特性，這也是正常的，因為高壓MOSFET的datasheet中壓根就沒有這個圖，這一點可能是因為高壓MOSFET的Vgs(th)值一般都是2.5V以上，高溫時也就到2V左右。但對于低壓MOSFET就有點不一樣了，很多低壓MOSFET的Vgs(th)在常溫時就很低，比如BSC010NE2LS的Vgs(th)是1.2V~2V，高溫時最低都要接近0.8V了，這樣只要在Gate有一個很小的尖峰就可能誤觸發(fā)MOSFET開啟從而引起整個電源系統(tǒng)異常。所以，低壓MOSFET使用時一定要留意Vgs(th)的這個負溫度系數(shù)的特性??！
更新預(yù)告：Ciss, Coss, Qg

睡覺

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raulgu
LV.4
27
2015-03-31 10:37
VGRDSmin[V]

這個參數(shù)我一直不知道什么意思。 100V 100Amos  但是不是每個手冊里面都有這個參數(shù)的

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2015-03-31 14:03
好帖頂一下，學習學習
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2015-03-31 14:17
@higel
Rds(on)[圖片]從MOSFETRds(on)與Tj的圖表中可以看到：Tj增加Rds(on)增大，即Rds(on)是正溫度系數(shù)，MOSFET的這一特性使得MOSFET易于并聯(lián)使用。
并聯(lián)使用的時候 3個腳對應(yīng)連在一起就可以了嗎？？
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higel
LV.8
30
2015-03-31 16:49
@raulgu
VGRDSmin[V]這個參數(shù)我一直不知道什么意思。100V100Amos 但是不是每個手冊里面都有這個參數(shù)的
沒見到過這個參數(shù)，你截圖上來大家一起看看
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higel
LV.8
31
2015-03-31 16:52
@又一個暑假
并聯(lián)使用的時候3個腳對應(yīng)連在一起就可以了嗎？？

并不是這樣的，每個MOSFET都得有自己的驅(qū)動電阻，建議最好每個驅(qū)動電阻再串聯(lián)一個小磁珠

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