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MOSFET特性的溫度依賴性(xìng)

MOSFET特性的溫度依賴性
MOS的(de)閾值電壓VT隨溫度降(jiàng)低。另一方麵,遷移(yí)率μn隨溫度降低,決定Ron的所有主要因素中,Ron隨(suí)著(zhe)溫(wēn)度升高。例如μn(125℃)大約是μn(25℃)的0.5倍(bèi),因此Ron會翻倍。
轉移特性,在低Vg時,由於Vt的(de)主要影響因素降低(dī),所以飽和電流IDsat隨T增加。在高Vg時,由於(yú)主(zhǔ)要的遷移率降低,所以IDsat降低。交點表示為溫度補償(cháng)點TCP。

當Vc=常數時,溫度係數βT可表示為:

1.png

通常,功率(lǜ)MOSFET設計並不是用於工作在夾斷區域,也稱為線性區域,如果這(zhè)麽設計,則TCP下方的工作性能可能導致熱(rè)不穩定(dìng)。在較小的(de)柵極電壓下,由(yóu)於閾值電壓的(de)溫度依賴性,漏極電流(liú)隨溫度(dù)而增加。
如果器(qì)件在該區域內工作,則將產生熱點並發生(shēng)熱失控,在較大的柵極電壓(yā)下,因為載流子遷移(yí)率在高溫下降低,所以漏極電流隨著溫度的(de)升高而降低。溝道(dào)寬度(dù)越大,不穩(wěn)定區域越明顯。
當將脈衝功率保持(chí)在相(xiàng)同的值(Spi02)時,功率MOSFET 器件在不同電壓偏置下的溫度瞬態(tài)變化(huà)。器(qì)件是(shì)穩定(dìng)的還是會受到破壞,完全取決於偏置條件,即漏極電壓、漏極電流和脈衝持續時間,而不僅僅取決於平
均功率。例如,實現6A且VD=15V的90W脈(mò)衝電源應用(yòng)器件是穩定的,但在Vp=30V且(qiě)Ip=3A時,工作(zuò)點低於TCP,器件會受到破壞性的熱失控。使用電流溫度係(xì)數βr=ΔIp/ΔT,可以區分操作點。根據偏差,使器件保持(chí)穩
定的(de)熱點(diǎn)增長。在現代溝(gōu)槽MOSFET中,單元密度較高並且溝道寬度(dù)W較大,線(xiàn)性電路模式的安全工作區域會減(jiǎn)小[Cha16,即使在(zài)開啟或關閉期間相對較短的電流飽和持續時間也可能導致器件失效。

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