power-mos-fet基礎(chǔ)知識(shí)-資料下載頁(yè)
2025-08-05 00:07本頁(yè)面
【正文】 。 ? 這個(gè)圖還可進(jìn)行疊加處理以分析重復(fù)脈沖。每個(gè) UIS 脈沖都會(huì)按單脈沖方式進(jìn)行單獨(dú)分析。通常，功率脈沖串中的最后一個(gè)脈沖會(huì)在結(jié)區(qū)溫度最高點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)，因此代表了最嚴(yán)重的應(yīng)力。假如功率 MOSFET 處于最后一個(gè)脈沖所規(guī)定的 UIS額定電壓內(nèi)，那一定會(huì)在之前結(jié)區(qū)溫度較低時(shí)所出現(xiàn)脈沖的 UIS 額定電壓范圍內(nèi)。 估算結(jié)區(qū)溫度 ? 一般來(lái)說(shuō)，即使源極 /漏極電壓超過(guò)絕對(duì)的最大額定值，功率 MOSFET 也很少發(fā)生擊穿。功率 MOSFET 的擊穿電壓 (BVDSS) 具備正向的溫度系數(shù)，如圖 3 所示。在本示例中， BVDSS 在 120℃ 時(shí)達(dá)到 990V。因此，溫度越高，擊穿器件所需的電壓越高。在許多情況下，功率 MOSFET 工作時(shí)的環(huán)境溫度超過(guò) 25℃ ，其結(jié)區(qū)溫度會(huì)因能量耗散而升至高于環(huán)境溫度。 ? 圖 3 中的 BVDSS 是在漏極電流為 250A 時(shí)的測(cè)量值。當(dāng)擊穿真正發(fā)生時(shí)，漏極電流會(huì)大得多，而擊穿電壓甚至比圖中的值還要高。在實(shí)際應(yīng)用中，真正的擊穿電壓會(huì)是額定低電流擊穿電壓值的 倍。 ? 圖 4所示為電壓幅值超過(guò)最大額定值但仍未發(fā)生擊穿的示例。該例中的源漏峰值電壓為 668V，但仍未發(fā)生擊穿 穩(wěn)態(tài)結(jié)區(qū)溫度表達(dá) 式 ? T_{J}=P_{D}R_{ JC}+T_{C} (1) ? 其中， ? T_{J}：結(jié)區(qū)溫度 ? T_{C}：管殼溫度 ? P_{D}：結(jié)區(qū)能耗 ? R_{ JC}：穩(wěn)態(tài)下結(jié)區(qū)至管殼的熱阻 ? 不過(guò)在很多應(yīng)用中，功率 MOSFET 中的能量是以脈沖方式耗散，而不是直流方式。當(dāng)功率脈沖施加于器件上時(shí)，結(jié)區(qū)溫度峰值會(huì)隨峰值功率和脈沖寬度而變化。在某指定時(shí)刻的熱阻叫做瞬態(tài)熱阻，并由下式表達(dá)： Z_{ JC}(t)=r(t) R_{ JC} (2) ? 這里， r(t)是與熱容量相關(guān)，隨時(shí)間變化的因子。對(duì)于很窄的脈沖， r(t)非常??；但對(duì)于很寬的脈沖， r(t)接近 1，而瞬態(tài)熱阻接近穩(wěn)態(tài)熱阻 ? 大多數(shù)功率 MOSFET 的數(shù)據(jù)表都具有與圖 5 類(lèi)似的圖表。 ? 按照這個(gè)曲線(xiàn)，結(jié)區(qū)溫度可由下式算出： ? T_{J}=P_{D}Z_{ JC}(t)+T_{C] (3) 舉例 ? 當(dāng)施加 1 s 的 2kW 功率脈沖于 FQA11N90C 時(shí)上升溫度的計(jì)算，可由下式表達(dá)： ? T=P_{D}Z_{ JC}(1 s)=2022 10^{3}≈3℃ 雖然施加的功率并不小，但溫度只升高了 3 ℃ 。 注意：該數(shù)據(jù)表中給出的額定功耗是穩(wěn)態(tài)額定功耗，而且在脈沖寬度較窄時(shí)，功率 MOSFET 甚至能承受更大的功率脈沖。 不過(guò)，在上面的例子中，功率脈沖寬度（ t1）為 1 s的瞬態(tài)熱阻沒(méi)有納入圖 5 中。在脈沖時(shí)間太短及超出圖示范圍的情況下，單一脈沖的瞬態(tài)熱阻與時(shí)間的平方根成正比，即 Z_{ JC}(1 s)由下式給出： ? 其中 Z_{ JC}(10 s)從圖 5 獲取。 ? 上式給出的熱響應(yīng)關(guān)系建基于長(zhǎng)方形的功率脈沖。而任意形狀的脈沖也可得到相應(yīng)的熱響應(yīng)關(guān)系，但其數(shù)學(xué)算式會(huì)很復(fù)雜，因此通常會(huì)將任意形狀的脈沖轉(zhuǎn)換成等效的長(zhǎng)方形脈沖，以方便計(jì)算。
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