【讨论】说说MOSFET那些事

发这个帖子之前，我纠结了很久……

论坛里面有很多的高手，对MOSFET的结构，驱动，选用，计算等等都开过专门的帖子讲解与讨论，比如水蜘蛛大师，sometimes版主等人，讲解的非常的详细，帖子的质量相当的高，我要是再选这个话题，感觉会有点班门弄斧之嫌。

但我平时工作接触的工程师，以及接触到的项目，发现他们有些人MOSFET的特性跟参数的理解，几乎到了炉火纯青的地步，也有对MOSFET一知半解的。跟他们接触让我学习到了很多的关于MOSFET的知识，也发现自己还有很多东西需要学习的，开这个帖子的目的也是跟大家分享经验，并向大家学习……

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心中有冰

2012-10-24 22:18

首先，我提出一个问题，希望能起到抛砖引玉的作用。

开关电源中的MOSFET要怎么选择？任何拓扑，任何散热方式，封装都可以！

电压应力，电流应力，热应力要如何选择？并给出你的理由。

电源网-fqd

2012-10-25 09:02

@心中有冰

首先，我提出一个问题，希望能起到抛砖引玉的作用。开关电源中的MOSFET要怎么选择？任何拓扑，任何散热方式，封装都可以！电压应力，电流应力，热应力要如何选择？并给出你的理由。

各位大侠，都来说说呗

IGBT2010

LV.8

2012-10-25 09:10

@心中有冰

自带板凳，坐等大侠们来讲课！！！

老梁头

LV.10

2012-10-25 09:11

@心中有冰

过来学习···

我先谈下我个人的理解

1.电压应力，要保证工作的安全的电压范围之内，包括VDS VGS，最好是降额使用，留有一定得余量。

2.电流应力，最起码要先选择大于你最大输入电流的MOS，然后随着温度的升高，电流会越小，这个也需要降额使用，留有一定的余量。

3.热应力，应该根据自己的实际使用来选择你的散热和封装，比方功率了啥的，都是选择的依据！

总结以下，这三个个人感觉相辅相成，互相联系的。一般来说，你的管子的耐压越高，电流越小，导通内阻越大，需要的散热面越大，所以选择封装越大，反之亦然。

还有开关频率得选择，开关频率越高，开关损耗越大，反之亦然。

所以要根据实际情况，在确定管子安全的情况下，尽量选择耐压低的，导通内阻小的，结电容小的。不对之处，请冰版指正···

asouth

LV.8

2012-10-25 09:14

@老梁头

过来学习···我先谈下我个人的理解1.电压应力，要保证工作的安全的电压范围之内，包括VDSVGS，最好是降额使用，留有一定得余量。2.电流应力，最起码要先选择大于你最大输入电流的MOS，然后随着温度的升高，电流会越小，这个也需要降额使用，留有一定的余量。3.热应力，应该根据自己的实际使用来选择你的散热和封装，比方功率了啥的，都是选择的依据！总结以下，这三个个人感觉相辅相成，互相联系的。一般来说，你的管子的耐压越高，电流越小，导通内阻越大，需要的散热面越大，所以选择封装越大，反之亦然。还有开关频率得选择，开关频率越高，开关损耗越大，反之亦然。所以要根据实际情况，在确定管子安全的情况下，尽量选择耐压低的，导通内阻小的，结电容小的。不对之处，请冰版指正···

好好学习下！

电源网-娜娜姐

LV.10

2012-10-25 09:16

潜力火贴呀

电源网-源源

LV.10

2012-10-25 09:19

我也是搬板凳来，只学习不说话的哈哈哈

wesleylele

LV.6

2012-10-25 09:29

@心中有冰

同问，大功率情况下是怎么做的呢

fly

2012-10-25 09:56

@心中有冰

冰版，一上来就抛这么大个论题啊？

谈谈自己的一点看法，不对的地方还请多多指教。

首先，MOS为啥会坏？？主要原因是其内部吸收的能量过大导致结温超过了允许的温度。所谓的过压、过流无非都是表象。

对于稳态工作时的电压应力，应低于额定电压，根据使用情况确定降额的系数，要注意的是MOS的额定电压是随温度降低而降低的。

对于电流，我个人认为只是个辅助参数，关键的是Rdson, 这个才是导致通态损耗的元凶。由于Rdson和电流一般存在负相关，所以习惯上看电流而已。

对于Rdson也并非越小越好，首先Rdson越小意味成本越高，并且通常情况下，Rdson和输出电容容量也存在负相关。也就是通常Rdson小的MOS其输出电容相对较大，这意味着同等情况下，通态损耗小的MOS，其开关损耗相对较大，应该根据电路情况进行折中选择。

关于热，这是导致MOS损坏的最本质的原因。关注最高允许结温和散热方式外，还要关注MOS的热阻。有的MOS虽然电气参数完全一样，但热阻有可能相差非常大。

MOS管的选择是个很大的命题，各个参数间也互相牵制，实际中应该根据电路的实际情况折中选择。

sometimes

2012-10-25 10:27

来迟了......

冰上鸭子

LV.10

2012-10-25 10:46

@fly

冰版，一上来就抛这么大个论题啊？谈谈自己的一点看法，不对的地方还请多多指教。首先，MOS为啥会坏？？主要原因是其内部吸收的能量过大导致结温超过了允许的温度。所谓的过压、过流无非都是表象。对于稳态工作时的电压应力，应低于额定电压，根据使用情况确定降额的系数，要注意的是MOS的额定电压是随温度降低而降低的。对于电流，我个人认为只是个辅助参数，关键的是Rdson,这个才是导致通态损耗的元凶。由于Rdson和电流一般存在负相关，所以习惯上看电流而已。对于Rdson也并非越小越好，首先Rdson越小意味成本越高，并且通常情况下，Rdson和输出电容容量也存在负相关。也就是通常Rdson小的MOS其输出电容相对较大，这意味着同等情况下，通态损耗小的MOS，其开关损耗相对较大，应该根据电路情况进行折中选择。关于热，这是导致MOS损坏的最本质的原因。关注最高允许结温和散热方式外，还要关注MOS的热阻。有的MOS虽然电气参数完全一样，但热阻有可能相差非常大。MOS管的选择是个很大的命题，各个参数间也互相牵制，实际中应该根据电路的实际情况折中选择。

对归根结底到最后就是积温，导致个参数性能下降导致损坏，所以需要考虑最恶劣温度情况下的参数还需要留点余量。

补充一下，有些板子还需处理好MOSFE的焊盘间距以避免跳电，

ymyangyong

2012-10-25 11:09

先顶一个，好好学习

pangjihao

LV.10

2012-10-25 15:40

@fly

支持！电压的选择大家都了解的，，选择MOS管的Rdson和结电容才是最重要，一个是开关损耗一个是导通损耗，对于驱动能力弱的IC时要注意到这一点。

pangjihao

LV.10

2012-10-25 15:50

@pangjihao

支持！电压的选择大家都了解的，[图片]，选择MOS管的Rdson和结电容才是最重要，一个是开关损耗一个是导通损耗，对于驱动能力弱的IC时要注意到这一点。

还有一点就是选择MOS管时很多时候会出现以电流选择为参考，工作电流是30A，我选择个60A的MOS管就成，往往会造成温升很高。

冰上鸭子

LV.10

2012-10-25 16:01

@pangjihao

也就是看带载时的驱动波形吧

qi8903

LV.6

2012-10-25 16:10

@ymyangyong

先顶一个，好好学习[图片]!

顶啊，不怎么明白一个1A的MOS管在100度以上那个电流会掉那么多连一半都没

10227

LV.7

2012-10-25 16:36

@qi8903

顶啊，不怎么明白一个1A的MOS管在100度以上那个电流会掉那么多连一半都没

是指Id吗?

老梁头

LV.10

2012-10-25 17:02

@qi8903

顶啊，不怎么明白一个1A的MOS管在100度以上那个电流会掉那么多连一半都没

MOS内阻是正温度系数的···

10227

LV.7

2012-10-25 17:09

@老梁头

MOS内阻是正温度系数的···

特性曲线清楚说明此点.

bode

LV.9

2012-10-25 18:04

@fly

场效应管的电流参数有两种方式，一种是脉冲电流，一种是平均电流，这两个参数是不一样的。

心中有冰

2012-10-25 20:16

@老梁头

梁版说的非常全面

但我想把这个帖子讨论得更深入一些，可以在这个基础上更深入

比如电压应力，尖峰电压（单次脉冲，重复脉冲）要怎样考虑，计算开关损耗的时候哦，电压应该怎么去计算等等！

心中有冰

2012-10-25 20:20

@fly

fly版主道出了MOSFET的真谛！

其实MOSFET的所有损坏机理最终都表现在热击穿！过压，过流，过热等最终的破坏机理都是结温积累过快，无法将瞬间产生的巨大能量散发出去！

后续我将提供一些不同损坏原因的MOSFET剖切图给大家看看！

sometimes

2012-10-25 20:21

@老梁头

MOS内阻是正温度系数的···

这个并不是正温度系数的原因,而是结温限制的原因.

心中有冰

2012-10-25 20:26

@老梁头

MOS内阻是正温度系数的···

当然，从器件本身特性的角度来说，梁版主说的完全正确，下图是Infineon 的号称41mR的MOSFET，看看随温度的变化情况！

120度的内阻是25度是的两倍了！所以大家计算损耗的时候，要以实际结温（或估计的结温）去查MOSFET的内阻，然后用这个内阻去计算损耗！

sometimes从应用的角度给出的解释也是正确的！因为不管你的内阻如何变化，变大还是变小，只要流过1A的电流所产生的结温在允许范围之内的话，那么就是可靠的！

但实际情况是由于期间本身的内阻增大，导致流过1A的电流结温会超标，所以我们认为其允许流过的电流就降低了，这也就是17楼的楼主疑惑的原因。

心中有冰

2012-10-25 20:35

@pangjihao

还有一点就是选择MOS管时很多时候会出现以电流选择为参考，工作电流是30A，我选择个60A的MOS管就成，往往会造成温升很高。

是的，MOSFET的选择一般不单纯的考虑到Rdson，还有一个很重要的参数Qg！

后面听我慢慢道来！

老梁头

LV.10

2012-10-25 21:22

@心中有冰

当然，从器件本身特性的角度来说，梁版主说的完全正确，下图是Infineon的号称41mR的MOSFET，看看随温度的变化情况！[图片]120度的内阻是25度是的两倍了！所以大家计算损耗的时候，要以实际结温（或估计的结温）去查MOSFET的内阻，然后用这个内阻去计算损耗！sometimes从应用的角度给出的解释也是正确的！因为不管你的内阻如何变化，变大还是变小，只要流过1A的电流所产生的结温在允许范围之内的话，那么就是可靠的！但实际情况是由于期间本身的内阻增大，导致流过1A的电流结温会超标，所以我们认为其允许流过的电流就降低了，这也就是17楼的楼主疑惑的原因。

期待冰版的大作···