功率 MOSFET、其电气特性定义

本应用笔记介绍了功率 MOSFET、其电气特性定义和使用说明。介绍了功率MOSFET的破坏机制和对策及其应用和电机驱动应用。

电气特性定义及使用说明

功率 MOSFET 额定值

导通电阻R_DS(on)与耐压V_DSS的关系

图2表示耐压VDSS=20～100V额定元件与导通电阻R_DS(on)之间的关系。选择元件耐压时，应根据电路工作条件电源电压VDD和关断时产生的浪涌电压V_DS(peak)留有余量。由于V_DSS相对于温度具有正温度特性，因此必须考虑元件使用的温度环境条件。

R_DS(on)-V_DSS 关系

饱和电压 V_DS(on) (=Id x R_DS(on)) 栅极驱动电压依赖性

该特性是用于设计在预定工作电流Id的情况下在什么栅极驱动电压下影响V_DS(on)区域(导通电阻区域)的特性曲线。对于功率MOSFET，根据栅极驱动工作电流生产10V驱动元件、4V驱动元件、4V驱动（或更低）元件。实现低电压驱动的手段一般是采用较薄的栅氧化膜（从而降低栅源耐压VGSS额定值）来获得较低的V_GS(off)值。V_GS(off) 具有大约 –5 mV/°C 负温度系数（升高 100°C 时下降大约 0.5 V 的特性）。在根据驱动电压选择元件类型时，需要考虑应用（例如，选择具有高 V_GS(off) 值的 10 V 驱动元件以应对开关电源或电机驱动应用中的噪声）以及要使用的栅极驱动 IC 或 LSI 的规格（例如，保持 MOS FET 关闭）。因此，近来，甚至在汽车电气设备中，根据使用条件和应用，也可以区分使用4V驱动部件和10V驱动部件。

V_DS(on)-V_GS 特性 (2SK3418)
功率MOSFET的破坏机理及对策
雪崩破坏模式
ASO（安全操作区）
内部二极管损坏
由于寄生振荡而损坏
栅极浪涌、静电破坏
功率 MOSFET 应用和工作范围

功率MOSFET应用

图 4 显示了使用功率 MOSFET 应用的工作条件，其中负载电感和工作频率为参数。市场要求是（1）提高节能性，（2）降低噪音（环境考虑），（3）更小、更薄的设计。对于功率MOSFET所要求的特性，重要的特性和规格自然会根据相关领域和应用而有所不同。因此，近出现了针对特定应用的产品的需求。