MOS概述及应用.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,MOSFET,：全称：“,Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor”,（金属,-,氧化物,-,半导体型场效应管）,根据沟道类型：,MOS,可分为,N,沟,MOS,和,P,沟,MOS,根据开启电压的正负：,MOS,可分为增强型和耗尽型,根据工艺结构：,MOS,可分为水平导电结构和垂直导电结构,根据应用：,MOS,可分为高压,MOS,和低压,MOS,我司,MOS,产品目前都是作为开关应用的增强型,NMOS,MOS,分类,MOS,的开关功能,MOS,产品目前都用做开关，其基本功能就是通过对栅极,g,施加电压来控制,DS,间的电流见左上示意图，,g,和,S,之间是绝缘的，,S,和,D,是同型材料（,P,），中间存在一沟道是与,S,和,D,相反的材料（,N,），当,gs,间施加电压存在电场时，沟道反型（由,N,变,P,），于是,D,到,S,就导通了g,端未加电时，,D,到,S,是高阻态，电流无法从,D,流到,S,，此时开关工作在关闭状态g-s,间的电压大于,Vth,时，,D,到,S,是低阻态，电流能从,D,流到,S,，此时开关工作在导通状态。

见右上标准示意图，由于,S,到,D,间存在一寄生体二极管，所以不管,G,端是否施加电压，电流都能从从,S,端流到,D,垂直导电,MOSFET,根据栅氧槽形状，可分成,VMOS,、,UMOS,、,TMOS,、,DMOS,等,1001M,导电结构,1001,纵向剖面图,MOS,主要应用范围,高压,MOS,：,1,、,PC,电源：,2N60,、,4N60,、,10N60,2,、节能灯：,830,（,5A500V,）、,840,（,8A500V,）、,3,、电子镇流器：,830,、,840,、,5N50,；,4,、充电器、笔记本适配器：,1N60,、,2N60,、,4N60,、,5N60,、,6N60,、,7N60,、,8N60,、,10N60,；,低压,MOS,：,5,、电动工具：,60N06,、；,6,、电动车：,1001,、,1808,；,7,、锂电池保护：,8205,；,8,、,UPS,：,1001,、,1707,；,75N75,在电动车控制器上的应用,1001M,1001P,1808,24V,、,36V,、,48V,控制器,24V,、,36V,、,48V,、,60V,控制器,ST75NF75,LT7508,NEC4145,同类竞争产品,MOS,主要参数说明,BVDSS,：漏源击穿电压。

指,MOS,管关闭时，高阻态的,D,到,S,间，所能承受的最大电压,.,这是一项极限参数，工作时超出该值芯片将损坏IDSS,：与,BVDSS,具有同一性即,MOS,管关闭时,D,到,S,间在指定电压下的漏电流，该值越小越好Rds(on,),：即,MOS,管导通时，在,Ids,电流下,DS,间产生的压降,Vds,，,Rds,（,on,）,=,Vds,/Ids,对于工作在低频下的,MOS,开关，该参数是衡量,MOS,功耗的主要参数一定芯片面积下，,Rds(on,),小的,BVDSS,也小Vgs(th,),：开启电压（阈值电压）gs,间的正压差大于该电压后，,MOS,管的,DS,间由高阻态转为导通态MOS,主要参数说明,EAS-,单脉冲雪崩击穿能量,简单的说，反应了器件作为开关的抗冲击能力EAS,标定了器件可以安全吸收反向雪崩击穿能量的高低当负载电感上产生的电压超过,MOS,击穿电压,BVDSS,后，将出现雪崩击穿，此时,MOSFET,虽然处于关断状态，但电感上的电流仍能强行流过,MOSFET,器件，此时在器件上消耗的能量,=,电感中储存的能量EAS=1/2*LII,（,BVD/(BVD-VD),）,IAS-,单脉冲,雪崩击穿电流。

由于雪崩击穿过程中通过芯片的电流存在集边效应，这就需要对雪崩电流,IAS,进行限制实际上，,雪崩电流是,EAS,能量的“精细阐述”，其揭示了器件真正的能力MOS,静态参数,Ids(on,)-,芯片在最大额定结温下，管壳在,25,或更高温度下，可持续导通的漏极电流换句话说，就是芯片工作时产生的热量，可由“晶圆,-,铜框架,-,散热片,-,环境”的导热途径发散掉，且最后热平衡时的芯片结温不超过最大结温该参数由封装、最大允许结温、导通电阻、芯片面积等综合因素决定某些情况下，封装是限制,ID,（,on,）的主要原因,；,TO-247,和,TO-264,封装的最大电流,100Amps,，,TO-220,封装的最大电流为,75Amps,，,SOT-227,封装的最大电流为,220Amps,开关应用中实际开关电流通常小于,ID,额定值,TC=25,的一半；例如,48V,六管控制器，限流值为,17A,，意即单颗,MOS,要承载,17A,的持续电流MOS,静态参数,IDM,-,该参数反映了器件可以处理的脉冲电流的高低，脉冲电流要远高于,Ids(ON,),设定电流密度上限防止芯片由于温度过高而烧毁防止过高电流流经封装引线，因为在某些情况下，整个芯片上最“薄弱的连接”不是芯片，而是封装引线。

该参数由脉冲宽度、脉冲间隔、散热状况、,RDS(on,),、脉冲电流波形和幅度等综合因素决定单纯满足脉冲电流不超出,IDM,上限并不能保证结温不超过最大允许值目前我司,HY1001,和,HY1808,都能承受,:,IDM=160A,、脉冲宽度不超过,20uS,的电流MOS,动态参数,gfs,-,-,正向跨导表示栅源电压,UGS,对漏极电流,ID,的控制能力，即漏极电流,ID,变化量与栅源电压,UGS,变化量的比值,.,dv/dt-,电压上升率（控制器电路参数）,由于,MOSFET,的封装电感和线路的杂散电感的存在，在,MOSFET,反向恢复电流,Irr,突然关断时，,MOSFET,上的电压,Vds,会出现振铃，导致,Vds,超过,MOSFET,的,BVDSS,从而发生雪崩现象若,MOSFET,的米勒电容,Cgd,偏大的同时且,VTH,又偏小，则,MOSFET,在关闭的瞬间，将在,GS,端感应出电压（与,dv/dt,、,Cgd,、,Cgs,、,RG,相关），若该电压大于,VTH,，则将导致,Cdv/dt,感应导通,结电容,、,Qg,、上升,/,下降时间是影响开关损耗的动态参数，器件工作频率越高，这些参数的影响就越大。

Cds,-,漏,-,源电容,Cdu,-,漏,-,衬底电容,Cgd,-,栅,-,源电容,Cgs,-,漏,-,源电容,Ciss,-,栅短路共源输入电容,Coss,-,栅短路共源输出电容,Crss,-,栅短路共源反向传输电容,MOS,动态参数,MOS,参数中英文对照表,di/dt,-,电流上升率（外电路参数）,dv/dt,-,电压上升率（外电路参数）,ID-,漏极电流（直流）,IDM-,漏极脉冲电流,ID(on,)-,通态漏极电流,IDQ-,静态漏极电流（射频功率管）,IDS-,漏源电流,IDSM-,最大漏源电流,IDSS-,栅,-,源短路时，漏极电流,IDS(sat,)-,沟道饱和电流（漏源饱和电流）,IG-,栅极电流（直流）,IGF-,正向栅电流,IGR-,反向栅电流,IGDO-,源极开路时，截止栅电流,IGSO-,漏极开路时，截止栅电流,IGM-,栅极脉冲电流,IGP-,栅极峰值电流,IF-,二极管正向电流,IGSS-,漏极短路时截止栅电流,IDSS1-,对管第一管漏源饱和电流,IDSS2-,对管第二管漏源饱和电流,Iu,-,衬底电流,Ipr,-,电流脉冲峰值（外电路参数）,gfs,-,正向跨导,Gp,-,功率增益,Gps,-,共源极中和高频功率增益,GpG,-,共栅极中和高频功率增益,GPD-,共漏极中和高频功率增益,ggd,-,栅漏电导,gds-,漏源电导,K-,失调电压温度系数,Ku-,传输系数,VDS-,漏源电压（直流）,VGS-,栅源电压（直流）,VGSF-,正向栅源电压（直流）,VGSR-,反向栅源电压（直流）,VDD-,漏极（直流）电源电压（外电路参数）,VGG-,栅极（直流）电源电压（外电路参数）,Vss,-,源极（直流）电源电压（外电路参数）,VGS(th,)-,开启电压或阀电压,V,（,BR,）,DSS-,漏源击穿电压,V,（,BR,）,GSS-,漏源短路时栅源击穿电压,VDS(on,)-,漏源通态电压,VDS(sat,)-,漏源饱和电压,VGD-,栅漏电压（直流）,Vsu,-,源衬底电压（直流）,VDu,-,漏衬底电压（直流）,VGu,-,栅衬底电压（直流）,Zo,-,驱动源内阻,-,漏极效率（射频功率管）,Vn,-,噪声电压,aID,-,漏极电流温度系数,ards,-,漏源电阻温度系数,L-,负载电感（外电路参数）,LD-,漏极电感,Ls-,源极电感,rDS,-,漏源电阻,rDS(on,)-,漏源通态电阻,rDS(of,)-,漏源断态电阻,rGD,-,栅漏电阻,rGS,-,栅源电阻,Rg,-,栅极外接电阻（外电路参数）,RL-,负载电阻（外电路参数）,R(th)jc,-,结壳热阻,R(th)ja,-,结环热阻,PD-,漏极耗散功率,PDM-,漏极最大允许耗散功率,PIN-,输入功率,POUT-,输出功率,PPK-,脉冲功率峰值（外电路参数）,to(on,)-,开通延迟时间,td(off,)-,关断延迟时间,ti,-,上升时间,ton-,开通时间,toff,-,关断时间,tf,-,下降时间,trr,-,反向恢复时间,Tj,-,结温,Tjm,-,最大允许结温,Ta-,环境温度,Tc,-,管壳温度,Tstg,-,贮成温度,（,1,）,控制器限流值的,大小,?,主要是受功率管本身允许通过最大电流限制，一般,的,:6,管,限流,18A;9,管,限流,25A;12,管,限流,33A,。

超过以上设置来使用,MOS,管，若出现问题则非我司责任事实上，由于电动车控制器散热性能不好，控制器最大电流值只取功率管的,1/4,左右2,）,控制器上导电铜线的粗细,?,6,管控制器导电丝请用直径,1.5mm,的铜导电丝；,9,管、,12,管控制器导电丝请用直径,1.8mm,的铜导电丝,15,管、,18,管控制器导电丝请用直径,2.5mm,的铜导电丝与,MOS,相关的控制器问题,（,3,）,在生产调试过程中，常发现芯片、,MOS,管坏掉，不知什么原因？,可能是防静电措施没有做好；还有就是测量绝缘时，摇表摇的过快，导致瞬间电压很高，将元件击穿；还有就是第一次调试好的控制器随意堆在一起，因为板子上存在电解电容，势必对其他板子上器件有影响电子产品对防静电要求较高防静电措施不当，将直接影响生产效率和返修率4,）,为什么有些厂自行设计的控制器返修率特别高？,控制器坏，一般都是温度过高“烧”坏的，主要原因有：硬件上驱动电路参数与功率管参数不匹配、导电丝用的不对；软件上保护功能不强，没有成熟的同步整流技术,(,主要用于降温,),、相短路保护技术,(,很多控制器在大电流运行下，相短路时，一拉转把功率管就坏,),、堵转保护技术。

这些关键技术的解决将大大降低控制器的返修率与,MOS,相关的控制器问题,（,5,）、控制器中的,MOS,经常“坏掉”，到底是什么原因？,1.,控制器温度过高，将功率管“烧”坏，打开控制器可以看到功率管上面的塑封体被烧化了,.,这主要是控制器长期在大电流下运行造成的，可能是,MOS,与散热片上的螺丝未拧紧导致散热不良连接,MOS,的螺丝和塑料粒子也容易变形烧坏，可以在塑料粒子和螺丝之间再垫上金属平垫片和弹簧垫片，保证塑料粒子被压紧，同时散热性能也会好点2.,另外，控制器软件和硬件保护做的又不到位，还有驱动电路与功率管不匹配都会导致这种问题建议客户将样品寄给我们，以便匹配；,3.,电机本身设计的不好这点从相对。