功率半導體器件分析及功率MOS管主要參數-KIA MOS管

功率半導體器件

電力電子器件（Power Electronic Device），又稱為功率半導體器件，用于電能變換和電能控制電路中的大功率(通常指電流為數十至數千安，電壓為數百伏以上)電子器件。

可以分為半控型器件、全控型器件和不可控型器件，其中晶閘管為半控型器件，承受電壓和電流容量在所有器件中最高；電力二極管為不可控器件，結構和原理簡單，工作可靠；

還可以分為電壓驅動型器件和電流驅動型器件，其中GTO、GTR為電流驅動型器件，IGBT、電力MOSFET為電壓驅動型器件。

功率半導體器件是集成電路一個非常重要的組成部分，市場空間有400多億美元，從大方面講有200多億美元是功率IC，還有100多億是功率器件。

手機充電器，手機當中都會有功率器件。功率器件主要的部分，體量比較大的是IGBT。把IGBT、VDMOS做好，就是一個很好的硬件廠商。

IGBT模塊是雙子器件，它的特點是頻率低一點，但是能量密度稍微大一點。所以像在新能源汽車，軌道交通應用得更廣泛。

功率半導體器件優缺點

電力二極管：結構和原理簡單，工作可靠。

晶閘管：承受電壓和電流容量在所有器件中最高。

IGBT：開關速度高，開關損耗小，具有耐脈沖電流沖擊的能力，通態壓降較低，輸入阻抗高，為電壓驅動，驅動功率小；缺點：開關速度低于電力MOSFET,電壓，電流容量不及GTO。

GTR：耐壓高，電流大，開關特性好，通流能力強，飽和壓降低；缺點：開關速度低，為電流驅動，所需驅動功率大，驅動電路復雜，存在二次擊穿問題。

GTO：電壓、電流容量大，適用于大功率場合，具有電導調制效應，其通流能力很強；缺點：電流關斷增益很小，關斷時門極負脈沖電流大，開關速度低，驅動功率大，驅動電路復雜，開關頻率低。

電力MOSFET：開關速度快，輸入阻抗高，熱穩定性好，所需驅動功率小且驅動電路簡單，工作頻率高，不存在二次擊穿問題；缺點：電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置。

制約因素：耐壓，電流容量，開關的速度。

功率MOS管主要參數

功率MOS管主要參數

V(BR)DSS：漏-源擊穿電壓(破壞電壓)

V(BR)DSS（有時候叫做VBDSS）是指在特定的溫度和柵源短接情況下，流過漏極電流達到一個特定值時的漏源電壓。這種情況下的漏源電壓為雪崩擊穿電壓。

V(BR)DSS 是正溫度系數，溫度低時V(BR)DSS小于25℃時的漏源電壓的最大額定值。在-50℃, V(BR)DSS大約是25℃時最大漏源額定電壓的90%。

VGS(th)，VGS(off)：閾值電壓

VGS(th) 是指加的柵源電壓能使漏極開始有電流，或關斷MOSFET時電流消失時的電壓，測試的條件（漏極電流，漏源電壓，結溫）也是有規格的。

正常情況下，所有的MOS柵極器件的閾值電壓都會有所不同。因此，VGS(th)的變化范圍是規定好的。VGS(th)是負溫度系數，當溫度上升時，MOSFET將會在比較低的柵源電壓下開啟。

RDS(on)：導通電阻

RDS(on) 是指在特定的漏電流（通常為ID電流的一半）、柵源電壓和25℃的情況下測得的漏-源電阻。

IDSS：零柵壓漏極電流

IDSS 是指在當柵源電壓為零時，在特定的漏源電壓下的漏源之間泄漏電流。既然泄漏電流隨著溫度的增加而增大，IDSS在室溫和高溫下都有規定。漏電流造成的功耗可以用IDSS乘以漏源之間的電壓計算，通常這部分功耗可以忽略不計。

IGSS -柵源漏電流

IGSS是指在特定的柵源電壓情況下流過柵極的漏電流。

Ciss：輸入電容

將漏源短接，用交流信號測得的柵極和源極之間的電容就是輸入電容。Ciss是由柵漏電容Cgd和柵源電容Cgs并聯而成，或者Ciss = Cgs +Cgd。

當輸入電容充電致閾值電壓時器件才能開啟，放電致一定值時器件才可以關斷。因此驅動電路和Ciss對器件的開啟和關斷延時有著直接的影響。

Coss：輸出電容

將柵源短接，用交流信號測得的漏極和源極之間的電容就是輸出電容。Coss是由漏源電容Cds和柵漏電容Cgd并聯而成，或者Coss = Cds +Cgd對于軟開關的應用，Coss非常重要，因為它可能引起電路的諧振。

Crss：反向傳輸電容

在源極接地的情況下，測得的漏極和柵極之間的電容為反向傳輸電容。

反向傳輸電容等同于柵漏電容。Cres =Cgd，反向傳輸電容也常叫做米勒電容，對于開關的上升和下降時間來說是其中一個重要的參數，他還影響這關斷延時時間。

電容隨著漏源電壓的增加而減小，尤其是輸出電容和反向傳輸電容。

Qgs,Qgd,和Qg：柵電荷柵電荷值反應存儲在端子間電容上的電荷，既然開關的瞬間，電容上的電荷隨電壓的變化而變化，所以設計柵驅動電路時經常要考慮柵電荷的影響。

td(on)：導通延時時間

導通延時時間是從當柵源電壓上升到10%柵驅動電壓時到漏電流升到規定電流的10%時所經歷的時間。

td(off)：關斷延時時間

關斷延時時間是從當柵源電壓下降到90%柵驅動電壓時到漏電流降至規定電流的90%時所經歷的時間。這顯示電流傳輸到負載之前所經歷的延遲。

tr：上升時間

上升時間是漏極電流從10%上升到90%所經歷的時間。

tf：下降時間

下降時間是漏極電流從90%下降到10%所經歷的時間。

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