在理解功率MOSFET的VTH的特性之前，先看一個(gè)在實(shí)際客戶(hù)產(chǎn)品應用中遇到的問(wèn)題，了解這個(gè)不起眼的、卻有些獨特的VTH對系統設計的影響。
例：國內某通訊公司，做了一批基站系統，出口到俄羅斯，7、8份的時(shí)候，就有一些產(chǎn)品開(kāi)始返回，原因是系統不能開(kāi)機，換了另外的系統板后，系統能工作正常。有問(wèn)題的系統板在國內的實(shí)驗室測試，客戶(hù)的工程師發(fā)現能夠正常工作沒(méi)有問(wèn)題，以為是個(gè)例，沒(méi)有太關(guān)注。到了10、11月，發(fā)現不能開(kāi)機工作的系統越來(lái)越多，客戶(hù)工程師才開(kāi)始重視這個(gè)問(wèn)題，找到功率MOSFET的供應商，對方的FAE說(shuō)功率MOSFET都正常，沒(méi)有問(wèn)題，于是就不再處理。由于系統板上使用了當時(shí)作者所在公司的PWM控制器，客戶(hù)也找到作者去解決問(wèn)題，作者經(jīng)過(guò)檢查，發(fā)現不開(kāi)機就和功率MOSFET的VTH有關(guān)，和客戶(hù)討論后給出了二種方案，采用其中一種方案問(wèn)題得以解決。
這個(gè)問(wèn)題和VTH的特性以及溫度系數有關(guān)，VTH的取值范圍對應著(zhù)三種不同驅動(dòng)電壓類(lèi)型的功率MOSFET，下面就來(lái)認識這三種類(lèi)型的功率MOSFET。
1、功率MOSFET驅動(dòng)電壓類(lèi)型
1.1 通用驅動(dòng)的功率MOSFET
功率MOSFET的柵極氧化層厚度和溝道摻雜集中度，決定了閾值電壓VTH的大小。在很多電力電子和直流開(kāi)關(guān)電源系統中，使用得最多的是通用驅動(dòng)的功率MOSFET，也就是使用12V或15V的柵極驅動(dòng)電壓。這種類(lèi)型功率MOSFET的VGS的額定值為±30V，VTH中間值通常在3-4V，不同的產(chǎn)品，VTH中間值也會(huì )不同，上、下限值也會(huì )在一定的范圍內變化。
AON7458，VTH下限、中間值和上限：3.1V、3.7V、4.3V。
AOT10N60，VTH下限、中間值和上限：3V、4V、4.5V。
FDMS86181，VTH下限、中間值和上限：2V、3.1V、4V。
IRFB4310，VTH下限、上限：2V、4V，中間值沒(méi)有標出。
1.2 邏輯電平驅動(dòng)的功率MOSFET
邏輯電平驅動(dòng)的功率MOSFET，通常驅動(dòng)電壓是5V，這種電平驅動(dòng)的功率MOSFET得到廣泛應用的原因在于：低電平驅動(dòng)可以降低驅動(dòng)損耗，同時(shí)可以提高驅動(dòng)速度，適應于非隔離的DCDC變換器高頻高效應用的發(fā)展趨勢。
筆機本電腦、臺式機主板、通訊系統板等應用中，具有多路不同的直流開(kāi)關(guān)電源供電壓，如12V、5V、3.3V、2.5V、1.8V、1.2V等，因此需要多路非隔離的DCDC變換器。高頻可以降低電容、電感元件的體積，同時(shí)高效符合節能減排的政策要求。這些應用很大程度上推動(dòng)了邏輯電平驅動(dòng)的功率MOSFET的大量使用。
這種類(lèi)型功率MOSFET的VGS的額定值為±20V，VTH中間值通常在1.5-2V。有些產(chǎn)品不標中間值，也有些產(chǎn)品不標上、限值。
有時(shí)候也會(huì )發(fā)現有些產(chǎn)品的VGS的額定值為±20V，類(lèi)型卻是通用驅動(dòng)的功率MOSFET，這主要是為了在設計過(guò)程中平衡一些參數的需要，因此使用的時(shí)候要格外小心。
AON6512，VTH下限、中間值和上限：1V、1.5V、2V。
AON6590，VTH下限、中間值和上限：1.3V、1.8V、2.3V。
TPHR8504，VTH中間值就沒(méi)有標出。
1.3 次邏輯電平驅動(dòng)的功率MOSFET
次邏輯電平驅動(dòng)的功率MOSFET，通常驅動(dòng)電壓是3.3V或更低，這種電平驅動(dòng)的功率MOSFET主要應用于手機、手持式設備以及一些電池供電的系統。
這種類(lèi)型功率MOSFET的VGS的額定值為±12V或±10V，有些產(chǎn)品絕對值甚至更低。VTH中間值通常在0.5-1V。
AON3400，VTH下限、中間值和上限：0.65V、1.05V、1.45V。
AON2400，VTH下限、中間值和上限：0.25V、0.46V、0.75V。
2、驅動(dòng)電壓選擇及VTH的溫度系數
由于功率MOSFET的VTH具有不同的值，對應著(zhù)不同的驅動(dòng)電壓，因此在選擇MOSFET驅動(dòng)電壓的時(shí)候要特別注意。數據表中VTH是在IDSS=250uA或者1mA條件下的測量值，而且VTH具有一定波動(dòng)的上、下限的范圍，使用的驅動(dòng)電壓稍稍大于VTH并不能保證功率MOSFET的完全開(kāi)通，同時(shí)VTH是一個(gè)具有溫度系數的參考，這樣在使用的過(guò)程中就會(huì )產(chǎn)生問(wèn)題。
功率MOSFET的VTH具有負溫度系數，數據表中有些產(chǎn)品直接列出溫度系數值，有些產(chǎn)品示出了溫度系數的曲線(xiàn)。和VTH一樣，使用的測量條件不同，這樣就會(huì )影響實(shí)際應用過(guò)程中對于驅動(dòng)的正確判斷。
FDMS86181直接列出VTH的溫度系數值。
IRFB3410，列出了VTH溫度系數的曲線(xiàn).
不同的測量條件都列出來(lái)，非常方便使用?？梢钥吹?，IDSS越大，測量的VTH也越大。
TPHR8504，測量條件IDSS=1mA。
STB10N60，使用規一化的值。
功率MOSFET的VTH具有負溫度系數，溫度越低，VTH的電壓越高，如果驅動(dòng)電壓選擇不適合，雖然正常溫度下可以正常工作，但是在低溫的時(shí)候可能導致功率MOSFET不能完全開(kāi)通，系統不能正常工作。
另一方面，溫度越高，VTH的電壓就會(huì )越低，功率MOSFET在高負載或高溫環(huán)境下VTH的電壓就會(huì )降低，在感應VGS尖峰電壓的作用下，就增加了柵極誤觸發(fā)的可能性，導致功率MOSFET誤導通或橋臂上、下管發(fā)生直通。
|
|
|
說(shuō)明:本頁(yè)面文章由()整理發(fā)布.文章地址： http:///gongsixinwen/194.html
|
手機掃描二維碼
