MOS管耐壓特性、柵極電荷的影響分析-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2022-09-13
功率比較小的單管變換器的主開關通常采用MOS管，其優點是電壓型控制，驅動功率低，低電壓器件中MOS管的導通壓降和開關速度是最佳的。
MOS管的耐壓對導通電阻的影響：MOS管的耐壓水平由芯片的電阻率和厚度決定，而MOS管是多數載流子導電器件，芯片電阻率直接影響器件的導通電阻。
通常MOS管的導通電阻隨耐壓的2.4~2.6次方增加。如1000V耐壓是30V耐壓的33.3倍，而同樣大的芯片的導通電阻將變成33.3^(2.4~2.6)，大約為6400倍！如果還想保持導通電阻的基本不變就需要更大的管芯面積，這樣不僅增加了封裝尺寸，而且價格也將明顯上升。
例如TO-220封裝的耐壓為400V的MOS管的導通電阻為0.55歐，而導通電阻相近的耐壓為500V的MOS管（導通電阻為0.4歐）則需要TO-247封裝。耐壓僅僅相差100V，封裝尺寸增加近1倍。
同樣以TO-220封裝的MOS管為例，耐壓分別為200V、400V、500V、600V，導通電阻為0.18歐、0.55歐、0.8歐、1.2歐；25度時的額定電流為28A、18A、10A、8A、6.2A。由此可見耐壓對導通電阻的影響是很大的。
開關變換器中MOS管的開關速度實際上是受驅動電路的驅動能力影響，很少會因驅動電路的驅動能力過剩而MOS管的速度或自身特性限制了開關速度。
MOS管的電荷量是影響開關速度的最主要因素。例如100nC的柵極電荷用100mA的電流將其充滿或放盡，需要的時間為1us，而30nC的電荷則僅需要300ns的時間。
或者是在相同的驅動時間，則驅動電流可以下降為30mA。實際上決定MOS管的開關速度的因素是柵-漏電荷（Qgd），也就是MOS管從導通轉換到關斷或從關斷轉換到導通過程中越過“放大區”所需要的電荷“米勒電荷”。
可以看到即使同一型號，經過改進后柵極電荷可以減小。但是如果不是一代的MOS管，則柵極電荷較小的更明顯，以IRFP450和ST公司的STW14N50相比，結果是前者的柵極電荷75nC,而后者則為28nC,幾乎是1/3。
這樣或者對驅動能力的要求隨之降低到1/3或開關速度快2倍。由此可見，在選擇主開關時，應盡可能選擇新品。
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