不會看器件手冊的工程師不是個好廚子

2022-07-02 12:05:45

寫在前面

我一直認為,對於電子工程師來講,最好的學習資料就是晶片或者電子器件的資料手冊,可能一開始讀起來會很吃力,但只要你能堅持住,並且本著一種不懂就問,不會就查的態度,相信我,不需要多久你就能看到自己的進步。
所以今天我就帶大家解讀一種非常常見,但又似懂非懂的器件——MOSFET,也就是我們常說的MOS管的器件手冊。

解讀物件

英飛凌的一款NMOS:lRLML6346TRPbF。
資料手冊可以在下面這個連結下載:https://www.semiee.com/file/Infineon/Infineon-IRLML6346.pdf

但有一點需要提前給大家說明,不同的生產廠商,針對同一器件的手冊是不一樣的,特別是一些不重要的引數,有的甚至都不會去提供,大家一定要注意觀察。

關鍵引數與外形

開啟晶片手冊之後,首先映入你的眼簾的就是MOS的幾個關鍵引數和封裝外形圖。

這裡的幾個引數都需要你的重點關注:VDS漏源電壓、VGS柵源電壓的最大值、RDS導通內阻的最大值(在不同的電壓條件下)。這幾個引數後邊還會提到,稍後再說。
右邊是該器件的內部原理圖以及封裝型號SOT-23

關鍵引數最大值

再往下你就會看到六個主要引數的最大值,意思就是說器件可以在這個值執行,但絕不能超過這個值,否則器件將會被損壞。

VDS漏源電壓30V,這就代表你加在漏極與柵極之間電壓的最大值不能超過30V;
ID漏極電流值,分別給出了兩個背板溫度下的漏極電流值,也就是漏極的通流能力,能流過的最大電流,而且漏極的最大通流能力,是隨著溫度的升高而降低的;
IDM脈衝峰值,對於功率MOS來講一般都有著很強的峰值通流能力,連線管腳和內部晶片之間的接線決定了這個數值的大小;
PD最大耗散功率,給出了兩個溫度下的耗散功率,襯底的溫度越高,耗散功率越低;
下面這個線性降額因子,表示每升高一度,耗散功率下降0.01W;
VGS柵源之間的電壓值,不能超過12V;
TJ與T****STG器件所能承受的殼溫和儲存溫度,超過這個溫度就會使MOS管的可靠性降低。
這幾個關鍵引數的極值是器件隨能承受的極限,絕對不能超過這些值,平時在選型設計的時候要保留相關的餘量。

熱阻引數

再往下你會看到這樣一個表格,只有兩行,但卻十分的重要。

這是器件外殼到環境的熱阻引數。
當然前提是不安裝散熱器,器件在流通空氣中執行時,殼溫是如何升高的。
100的意思就是說,在流通空氣中,功率的耗散為1W,將會產生使殼溫高於外界空氣的環境溫度100攝氏度。
熱度引數當然要配合圖片食用~

圖9是殼溫與漏極的電流的關係圖,隨著殼溫的升高,漏極的通流能力下降。

電氣特性

再往下,就是電氣特性了。

這個表裡面引數很多,我們選幾個比較重要的引數了解一下。
VDSS漏源之間的耐壓值;
RDS(ON)器件的導通內阻;

這三個圖呢,分別是導通內阻在不同條件下的變化:

  • 左一說明導通內阻是正溫度係數的,隨著溫度的升高,導通內阻越大;
  • 中間是在2.5V與4.5V驅動電壓下,導通內阻隨漏極電流的變化,很顯然驅動電壓高的,導通內阻比較小;
  • 右一表示在不同的殼溫下,增大驅動電壓,導通內阻的變化,殼溫越低導通內阻越小。

VGS(th)柵極門檻電壓,0.8V就是說柵極只有達到0.8V,漏源才會開始有電流流過;

這兩張圖呢是MOSFET的柵極特性在不同條件下的變化曲線,左一是在不同VDS的條件下,Vgs和Qg對應的關係。

Qg,Qgs,Qgd,我們最關注的是Qg這個引數,他是柵極總的電荷,與驅動損耗的關係比較大;

t那幾個引數是開關上升與下降的時間,但這個值是在特定的條件下測得的,當外界環境改變時,這些引數也會變化;

C是寄生電容這幾個引數,我們最長關注的是Coss輸出電容,特別是在LLC諧振電源中,這個引數非常的重要。

體二極體


Is電流是體二極體可以連續導通的電流,最大值1.3A;
Ism是流過提二極體的脈衝電流,最大是17A;
Vsd體二極體的正向壓降,最大1.2V;
trr與Qrr分別是反向恢復時間和反向恢復電荷;

左一是流過Isd電流越大,Vsd也就越大。
右一是體二極體反向恢復的示意圖。
到這裡一些常見的效能引數就解讀完畢了

寫在最後

這篇文章只是簡單的讓大家知道MOSFET有哪些特性引數,以及對這些引數有一個簡單認識,具體的更深層次的並沒有講明。
器件手冊與晶片的資料手冊還有點不同,並沒有涉及電路設計的部分,下次給大家分析一個降壓晶片的手冊,重點放在外圍電路的搭建。

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