車規(guī)級N溝道功率MOSFET參數解析(1)

規(guī)格書中會給出一顆元件的相關參數值和曲線。在設計初期選擇元件時，通過這些參數可以評估某顆元件是否適合應用在需要的電路中。在規(guī)格書中，一些參數的測試條件（也就是得到這些參數的先決條件）是很關鍵的。很多時候，雖然是同一類元件，不同供應商的測試條件不同，參數值也會有差異。

以BUK7Y12-55B為例。他是一顆車規(guī)級的N溝道功率MOSFET。

一 產品概述

在最開始的章節(jié)，是一些關于此元件的基本信息，包括基本描述、特征、應用場景。它是一顆增強器FET。通過Q101認證，是一顆汽車級元件?？梢栽跍囟群芨叩沫h(huán)境中使用，因為它的結溫可以到175℃。

二 快速參數表

快速參數表中是此元件的一些基本或者重要的參數。工程師通過這些參數，可以了解元件的基本性能。從而預判它是否適合使用。如果合適，可以繼續(xù)深入研究之后的規(guī)格書細節(jié)。如果不合適，不用耽誤太多時間，可以尋找其他元件。

順帶說一句：場效應管的測試認證規(guī)范是IEC60747-8

VDS：在元件不導通狀態(tài)下，S極和D極之間能保證的最大電壓。它的溫度使用范圍在25~175℃之間。

Id：在元件完全導通狀態(tài)下，焊接襯底維持在25℃時，可以流過的最大持續(xù)電流。當然此時Vgs=10V

Ptot：焊接襯底維持在25℃時，元件自身可以承受的最大功耗。

Rds-on：元件導通狀態(tài)下，S極和G極之間阻抗值。包括典型值和最大值。需要注意這個值會隨著Tj和Vgs發(fā)生明顯變化。

Eds-ALS：非重復性的S極和D極間的雪崩能量。換句話說就是當出現任何超過元件Vds限值的電壓尖峰或者脈沖出現時，元件可以承受的最大能量。超過這個能量，元件有被損壞的風險。

Qgd：G極和D極之間的電荷。它是一個非常重要的關于開關損耗的參數。

三 管腳信息

四 極限值

極限值表格提供了元件可以工作的最大值工作范圍。它的定義來自國標IEC 60134（電子管和半導體器件的額定值制度）。當元件工作在此范圍之外時，元件質量得不到保證?？赡艹霈F的問題是立即失效或者壽命縮減。有些極限值是在一定條件下取得的，例如溫度。

VDS：漏極-源極間電壓。在元件不導通狀態(tài)下，S極和D極之間能保證的最大電壓。它的溫度使用范圍在25~175℃之間。例如當在25℃以下工作時，由于雪崩擊穿的正溫度系統(tǒng)原因，Vds的限值會減小。

Vgs：柵極-源極間電壓。原件的柵極和源極兩端可以承受的最大電壓。有些手冊中會定義直流電壓和脈沖電壓。直流電壓是在規(guī)定的結溫范圍內和元件整個生命周期內，元件可以承受的電壓。脈沖電壓是指在最大結溫條件下，幅值越高的脈沖，其寬度要越短。

柵極氧化物的壽命會隨著溫度的上升和柵極電壓的升高而減小。因此在選擇元件時，需要主要前提條件（即節(jié)溫和電壓）

Vdgr：漏極柵極間電壓。

Id：漏極電流。在元件完全導通狀態(tài)下，焊接襯底維持在25℃時，可以流過的最大持續(xù)電流。這個值與元件的封裝構造、最大結溫有關。因此它和焊接襯底溫度Tmb、元件熱阻Rth、最大結溫下的Rds-on都有關系。

Idm：漏極峰值電流。在10us或者更短時間脈沖下，元件可以承受的最大漏極電流值。

Ptot：焊接襯底維持在25℃時，元件自身可以承受的最大功耗。在實際應用中，很難控制消耗這么多的功耗時，焊接襯底溫度還能持續(xù)在25℃。

Tstg：存儲溫度。不影響元件可靠性的可以存儲的溫度范圍。長期存儲元件時應該用惰性氣體來阻止元器件性能惡化，例如管腳銹蝕。

Tj：節(jié)點溫度。元件的工作溫度范圍。

Is：源極電流。此處是指元件體二極管可以承受的最大持續(xù)電流。

Ism：源極鋒值電流此處是指元件體二極管可以承受的最大脈沖電流。

Rds-on：元件導通狀態(tài)下，S極和G極之間阻抗值。包括典型值和最大值。需要注意這個值會隨著Tj和Vgs發(fā)生明顯變化。

Eds-ALS：非重復性的S極和D極間的雪崩能量。在特定條件下，元件允許的單次最大過電壓脈沖能量值。換句話說就是當出現任何超過元件Vds限值的電壓尖峰或者脈沖出現時，元件可以承受的最大能量。超過這個能量，元件有被損壞的風險。

Eds-ALR：當多于一個雪崩事件出現時，其中任意一個單次雪崩事件能夠允許的最大能量數值。對于重復雪崩事件，除了有能量需求外，還有標準的熱需求。

五 降額曲線

降額曲線可以讓我們得知電流和功率限值隨著溫度變化的情況。

5.1 漏極持續(xù)電流

下圖描述元件漏極持續(xù)電流和焊接襯底溫度之間的關系。如圖中紅色箭頭所示，當焊接襯底溫度是75℃時，漏極最大電流已經從室溫的61.8A降低到50A。

此圖中縱軸所展示的最大電流值，是指元件在橫軸對應的焊接襯底溫度Tmb下，使元件的Tj升高到最大結溫175℃時的電流。

如果我們知道最大結溫Tj下的Rds-on值，就可以求得對應最大結溫Tj下的功率：P=Rds-on x I^2。由此式可以看出允許的最大電流和允許的最大功率的平方根成比例。

以上的曲線來自下面的公式。注：∝是指一個物理量與另一個物理量成正比例關系

5.2 功率損耗

下圖是功率損耗和溫度的關系?？v軸是百分比。例如紅色箭頭所示是指：在元件焊接襯底溫度75℃時，元件允許的功率損耗最大值是25℃時的66%。25℃時的最大持續(xù)功率損耗在極限值表格有給出，為105W。

此曲線來自如下公式

電路選型和設計時，要把以上的曲線和極限值表格結合起來使用。