接下來討論低閾值管子的優勢。那么,MOSFET的導通閾值低,它的好處就說對信號的幅值要求就小了。假設MOSFET的導通閾值是1V 或者2V,那么一個3.3V的單片機就可以搞定了。
那么,我們也知道,高閾值的管子開通的上升沿是很長的,從關斷到完全開通需要t0-t4這個時間。那么低閾值MOSFET的好處就說,這個上升沿的時間變的更短。打個比方,假設高低閾值的兩個管子,它的上升沿斜率都是一樣的,那么,低閾值的管子,上升到開通閾值,花的時間就更短了,如下圖所示,比如低閾值管子需要T1的時間,高閾值管子需要T2這么長時間。
所以,從開通時間這個角度來說,低閾值的管子,開關頻率可以做到更高;高閾值的管子,開關頻率可以做的更低。那么有的芯片把MOSFET做在內部,閾值做的很低,開關頻率可以做得更高,也就是這個道理。
接下來討論MOSFET的耐壓問題。比如說一個100V耐壓的管子,假設100V電壓上有一個毛刺,毛刺的峰值可以達到120V,把這個電壓加在MOSFET的漏極,MOSFET的漏極電壓是不是就是120V呢?我們說,是不會到120V的,漏極電壓依舊是100V。
MOSFET的漏極可以鉗位超過它的耐壓的電壓。那么,如果用一個120V的直流持續加在MOSFET兩端,這個MOSFET一定會熱壞掉,會把MOSFET擊穿。那么,一個120V的脈沖毛刺加在MOSFET兩端,電壓依舊是100V,但是管子會發熱嚴重,也有可能會壞掉。所以,要合理的管子的耐壓。對于低壓管子,放30V的余量就夠了;對于高壓管子,放50V的余量就夠了。這也要看MOSFET的標稱耐壓值是多少,綜合考慮。
MOSFET 數據手冊
12N50 這是一個高壓MOSFET,12表示電流12A,50表示耐壓500V。
這里大概說一下,有的人對著數據手冊每個參數細節都要深扣,拼命的扣,這是一個好事,但問題是對于初學者來說,有沒有必要在現階段這么來做。就好比蓋一棟大樓,有幾種方式,打地基,搭框架,再搭隔層,再精裝修,這種更科學更合理,我們學習也應該是這樣子。現在最重要的是打基礎,搭框架。還一種方式,就是基礎一點一點的搭,搭了一點再搞精裝修,然后接下去再往后不斷地完善,這種方式肯定是耗時耗力,最終可能考慮不全,搭不好,人的精力是有限的,要在以后慢慢完善細節,這樣才能學的透。那么,接下來簡單的看一下數據手冊。
我們看datasheet,它的電流并不是12A,實際上只能達到11.5A。Rdson=0.65Ω,那么,有的管子Rdson能到達50~60mΩ。實際上對于高壓的管子來說,之所以能抗這么高的耐壓,內部是很多個小MOSFET串聯在一起的,所以電阻會有點大的。我們看一個管子,第一看耐壓,其次看Id電流,第三看內阻Rdson,如果電流大 內阻小,那么這個管子也是偏貴的。如果低壓的管子,電流大,內阻小,也是偏貴的。
那么這個管子650mΩ,性能不是特別的好,但是在有的場合也夠用了,這也要根據具體的電路去合理的選型,只要夠用就行。那么,我們也知道,一個MOSFET的Id電流和Rdson是有一個條件的,就說Vgs電壓,達到這個Vgs閾值電壓時,才能滿足這個參數,所以在用這顆管子時,Vgs電壓至少要高于10V才可以,那么這里可以用12V以上,對它的使用是沒有多大影響的。
一般半導體器件都是和溫度有關系的,所以,我們都默認在25℃環境溫度下是這樣子的參數性能。實際上隨著環境溫度的變化,這些參數都會發生變化,但是總要標一個靜態值,供大家選型參考。
這個管子的VGSS是±30V,但是也要知道,大部分的管子,它的VGSS是±20V。在實際使用中,Vgs電壓不能超過這個值,否則會損壞。
那么接下來看Id電流,它標了2個參數,一個是在25℃ ,一個是在100℃。那么在設計的時候,需要考慮這個溫度因素,還要放一點余量。
IDM=46A,表示短時間內可以抗這么大的電流。就好比一個人能短時間挑100斤的擔子,如果長時間工作挑100斤,肯定是承受不了的。
Pd=165W,表示在25℃下,能達到這么大的功率。再看下面的1.33W/℃,表示環境溫度每上升一度,功率減少1.33W。
dv/dt = 4.5 V/ns是體二極管的峰值反向恢復的電壓??梢岳斫鉃樗艹惺艿膽ΑR簿褪钦f,這個MOSFET不能關斷的太快,如果關斷太快,很高的dv/dt會把MOSFET給沖壞掉。
Eas = 460mJ,表示MOSFET所能承受的最高的峰值沖擊能量,高于這個沖擊能量,就會損壞。
那么,下面的溫度-55℃~150℃,表示的是MOSFET在不通電情況下的存儲溫度。
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原文標題:從無到有,徹底搞懂MOSFET講解(十四)
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