MOSFET 的 UIS 及雪崩能量解析
2011-03-31 22:36:30 来源:互联网
在功率的数据表中,通常包括单脉冲雪崩能量 EAS,雪崩电流 IAR,重复脉冲雪崩能量 EAR
等参数,而许多电子工程师在设计电源系统的过程中,很少考虑到这些参数与电源系统的
应用有什么样的联系,如何在实际的应用中评定这些参数对其的影响,以及在哪些应用条
件下需要考虑这些参数。本文将论述这些问题,同时探讨功率 MOSFET 在非钳位感性开关
条件下的工作状态。
EAS,IAR 和 EAR 的定义及测量
MOSFET 的雪崩能量与器件的热性能和工作状态相关,其最终的表现就是温度的上升,而
温度上升与功率水平和硅片封装的热性能相关。功率半导体对快速功率脉冲(时间为 100
~200μs)的热响应可以由式 1 说明:
(1)
其中,A 是硅片面积,K 常数与硅片的热性能相关。由式(1)得:
(2)
其中,tav 是脉冲时间。当长时间在低电流下测量雪崩能量时,消耗的功率将
使器件的温度升高,器件的失效电流由其达到的峰值温度所决定。如果器件足
够牢靠,温度不超过最高的允许结温,就可以维持测量。在此过程内,结温通
常从 25℃增加到 TJMAX,外部环境温度恒定为 25℃,电流通常设定在 ID 的
60%。雪崩电压 VAV 大约为 1.3 倍器件额定电压。
雪崩能量通常在非钳位感性开关 UIS 条件下测量。其中,有两个值 EAS 和
EAR,EAS 为单脉冲雪崩能量,定义了单次雪崩状态下器件能够消耗的最大能
量;EAR 为重复脉冲雪崩能量。雪崩能量依赖于电感值和起始的电流值。