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MOSFET特性的(de)溫度依賴性

MOSFET特(tè)性的溫度依賴性
MOS的閾值電(diàn)壓VT隨溫度降低。另一方麵(miàn),遷(qiān)移率μn隨溫度降低,決定Ron的所(suǒ)有主要因素中,Ron隨著溫(wēn)度(dù)升高。例如(rú)μn(125℃)大約是μn(25℃)的0.5倍,因此Ron會翻倍。
轉移(yí)特性,在低Vg時,由於Vt的主要影響因素降低,所以(yǐ)飽和電流IDsat隨T增(zēng)加(jiā)。在高(gāo)Vg時,由於主要的遷移率降低,所以IDsat降低。交點表示為溫(wēn)度補償(cháng)點TCP。

當Vc=常數(shù)時,溫度係數βT可表示為:

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通(tōng)常,功率(lǜ)MOSFET設計(jì)並不是用於工作在夾斷區(qū)域,也稱為線性區域,如果這麽設(shè)計(jì),則TCP下方的工作性能可能導致熱不穩定(dìng)。在較小的柵極電壓下,由於(yú)閾值電(diàn)壓的溫度依賴性,漏極電流(liú)隨溫度而增加。
如果器件在該區域內工作(zuò),則將產生熱點(diǎn)並(bìng)發生熱失控(kòng),在較大的柵(shān)極電壓下,因為載流子遷(qiān)移率在高溫下降低,所以漏極電流隨著溫度的升高而降低。溝道寬度越大,不穩定(dìng)區(qū)域越明顯。
當將脈衝功率保持在相(xiàng)同(tóng)的值(Spi02)時,功率MOSFET 器件在不同電壓偏置(zhì)下的溫度瞬態變化。器(qì)件是穩定的還是會受到(dào)破(pò)壞,完全取決於偏置條件,即漏極電壓、漏極電(diàn)流和脈衝持續時間,而不僅僅(jǐn)取決於平
均功率。例如,實現6A且VD=15V的90W脈衝電(diàn)源應用器件是穩定的,但(dàn)在Vp=30V且(qiě)Ip=3A時,工作點低於TCP,器件會受到破壞性的熱失控。使用電流溫度係數βr=ΔIp/ΔT,可(kě)以區分操作點。根據偏(piān)差,使器件保持穩(wěn)
定的熱點增長。在(zài)現代溝槽MOSFET中,單(dān)元密度較高並且溝道寬度W較大,線性電路(lù)模式的安全工作(zuò)區域會減小[Cha16,即使在開啟或關閉期間相對較(jiào)短的電流飽和持續時間也可能導致器件失效。

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