影响MOSFET性能的一些因素

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影响MOSFET性能的一些因素

2024-07-09 16:47| 来源: 网络整理| 查看: 265

  在追求不断提高能效的过程中,MOSFET的芯片和封装也在不断改进。尽管四十多年来我们对这种器件有了很多了解,但目前将它们有效地应用于电源产品依然面临挑战。根据具体应用建立FET性能模型并采用电子表格记录数据的经验丰富的设计人员,亦未能从熟悉的模型中获得满意的结果。

  除了器件结构和加工工艺,MOSFET的性能还受其他几个周围相关因素的影响。这些因素包括封装阻抗、印刷电路板(PCB)布局、互连线寄生效应和开关速度。事实上,真正的开关速度取决于其他几个因素,例如切换的速度和保持栅极控制的能力,同时抑制栅极驱动回路电感带来的影响。同样,低栅极阈值还会加重Ldi/dt问题。

  正因为了解电路中晶体管的性能很重要,所以我们将选用半桥拓扑。这种拓扑是电力电子装置最常用的拓扑之一。这些例子重点介绍了同步压降转换器——一个半桥拓扑的具体应用。

  共源极电感效应

  

  图1为具备杂散电感和电阻(由封装键合线、引线框以及电路板布局和互连线带来)等寄生效应的半桥电路。共源电感(CSI)倾向于降低控制FET(高边FET)的导通和关断速度。如果与栅极驱动串联,通过CSI的电压加至栅极驱动上,可使FET处于导通状态(条件:V = -Ldi/dt),从而延迟晶体管的关断。这也会增大控制FET的功耗,如图2所示。

  

  更高的功耗会导致转换效率降低。另外,由于杂散电感,电路出现尖峰电压的可能性很高。如果这些尖峰电压超过器件的额定值,可能会引起故障。

  为了消除或使这种寄生电感最小化,设计人员必须采用类似无引脚或接线柱的DirecFET等封装形式,并采用使互连线阻抗最小化的布局。与标准封装不同,DirecFET无键合线或引线框。因此,它可极大地降低导通电阻,同时大幅降低开关节点的振铃,抑制开关损耗。



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