中心議題：

• 功率MOSFET的連續漏極電流
• 功率MOSFET的脈衝漏極電流
• 功率MOSFET的雪崩電流

通常
，在功率MOSFET的數據表中的第一頁，列出了連續漏極電流ID，脈衝漏極電流IDM，雪崩電流IAV的(de)額(e)定(ding)值(zhi)，然(ran)而(er)對(dui)於(yu)許(xu)多(duo)電(dian)子(zi)工(gong)程(cheng)師(shi)來(lai)說(shuo)

，他(ta)們(men)對(dui)於(yu)這(zhe)些(xie)電(dian)流(liu)值(zhi)的(de)定(ding)義(yi)以(yi)及(ji)在(zai)實(shi)際(ji)的(de)設(she)計(ji)過(guo)程(cheng)中(zhong)，它(ta)們(men)如(ru)何(he)影(ying)響(xiang)係(xi)統(tong)以(yi)及(ji)如(ru)何(he)選(xuan)取(qu)這(zhe)些(xie)電(dian)流(liu)值(zhi)
，常(chang)常(chang)感(gan)到(dao)困(kun)惑(huo)不(bu)解(jie)
，本(ben)文(wen)將(jiang)係(xi)統(tong)的(de)闡(chan)述(shu)這(zhe)些(xie)問(wen)題(ti)，並(bing)說(shuo)明(ming)在(zai)實(shi)際(ji)的(de)應(ying)用(yong)過(guo)程(cheng)中(zhong)如(ru)何(he)考(kao)慮(lv)這(zhe)些(xie)因(yin)素(su)，最(zui)後(hou)給(gei)出(chu)選(xuan)取(qu)它(ta)們(men)的(de)原(yuan)則(ze)。

功率MOSFET的連續漏極電流

連續漏極電流在功率MOSFET的數據表中表示為ID。對於功率MOSFET來說，通常連續漏極電流ID是一個計算值。當器件的封裝和芯片的大小一定時
，如對於底部有裸露銅皮的封裝DPAK
，TO220
，D2PAK，DFN5*6等
，那麼器件的結到裸露銅皮的熱阻RθJC是一個確定值，根據矽片允許的最大工作結溫TJ和裸露銅皮的溫度TC，為常溫25℃，就可以得到器件允許的最大的功耗PD：

當功率MOSFET流過最大的連續漏極電流時
，產生最大功耗為PD：

因此，二式聯立
，可以得到最大的連續漏極電流ID的計算公式：

其中，RDS(ON)_TJ(max) 為在最大工作結溫TJ下
，功率MOSFET的導通電阻；通常，矽片允許的最大工作結溫為150℃。需要說明的是：上述的電流是基於最大結溫的計算值；shishishang，tahaiyaoshoudaofengzhuangdexianzhi。zaishujubiaozhong
，xuduogongsibiaoshideshijiyufengzhuangxianzhizuidadelianxuloujidianliu，eryouxiegongsibiaoshideshijiyuzuidajiewendedianliu，nametatongchanghuizaishujubiaozhushizhongjinxingshuoming，bingshichujiyufengzhuangxianzhidezuidadelianxuloujidianliu。

在公式（1）中，需要測量器件的熱阻RθJC
，對於數據表中的熱阻都是在一定的條件下測試的，通常是將器件安裝在一個1平方英寸2oz的銅皮的PCB上，對於底部有裸露銅皮的封裝，等效熱阻模型如圖1所示。如果沒有裸露銅皮的封裝，如SOT23，SO8等，圖1中的RθJC通常要改變為RθJL
，RθJL就是結到管腳的熱阻，這個管腳是芯片內部與襯底相連的那個管腳。

圖1 等效熱阻模型

功率MOSFET有(you)一(yi)個(ge)反(fan)並(bing)聯(lian)的(de)寄(ji)生(sheng)二(er)極(ji)管(guan)，二(er)極(ji)管(guan)相(xiang)當(dang)於(yu)一(yi)個(ge)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)，一(yi)定(ding)的(de)溫(wen)度(du)對(dui)應(ying)著(zhe)一(yi)定(ding)的(de)二(er)極(ji)管(guan)的(de)壓(ya)降(jiang)，通(tong)常(chang)，二(er)極(ji)管(guan)的(de)壓(ya)降(jiang)和(he)溫(wen)度(du)曲(qu)線(xian)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)校(xiao)準(zhun)。

測試時，功率MOSFET的反並聯的寄生二極管中通過一定的電流，當器件進入熱平衡狀態時，測量二極管的壓降、器件裸露銅皮或與芯片內部襯底相連的管腳的溫度
，以及環境溫度。

通過二極管的壓降和通過的電流，可以計算功耗；通過二極管的壓降可以查到結溫
，根據功耗、結溫和器件裸露銅皮或與芯片內部襯底相連的管腳的溫度

，可以計算得到RθJC或RθJL。根據功耗、結溫和環境溫度，還可以計算得到RθJA。

特別強調的是
，RθJC不是結到器件的塑料外殼溫度。RθJA是器件裝在一定尺寸的PCB板測量的值，不是隻靠器件本身單獨散熱時的測試值。實際的應用中，通常RθJT+RθJA>>RθJC+RθCA
，器件結到環境的熱阻通常近似為：RθJA≈RθJC+RθCA

熱阻RθJC確定了
，就可以用公式（1）計算功率MOSFET的電流值連續漏極電流ID，當環境溫度升高時，相應的ID的值也會降低。

裸露銅皮的封裝，使用RθJC或RθJA來校核功率MOSFET的結溫，通常可以增大散熱器，提高器件通過電流的能力。底部沒有裸露銅皮的封裝，使用RθJL或RθJA來校核功率MOSFET的結溫，其散熱的能力主要受限於晶片到PCB的熱阻。數據表中ID隻考慮導通損耗，在實際的設計過程中，要計算功率MOSFET的最大功耗包括導通損耗、開關損耗
、寄生二極管的損耗等，然後再根據功耗和熱阻來校核結溫，保證其結溫小於最大的允許值
，最好有一定的裕量。

上述計算過程中，ID是基於矽片的最大允許結溫來計算的，實際的ID還要受到封裝的影響，特別是底部具有裸露銅皮的封裝。
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封裝限製通常是指連接線的電流處理能力。對於額定的連接線的電流限製，常用的方法是基於連接線的熔化溫度。當連接線的溫度大於220℃時


，會導致外殼塑料的熔化分解。在許多情況下，矽電阻高於線的電阻的10倍以上，大部分的熱產生於矽的表麵，最熱的點在矽片上

，而且結溫通常要低於220℃,因此不會存在連接線的熔化問題。連接線的熔化隻有在器件損壞的時候才會發生。

youluolutongpiqijianzaifengzhuangguochengzhongguipiantongguohanliaohanzaikuangjiashang，hanliaozhongdekongqiyijiguipianyukuangjiahanjiedepingzhengduhuishijubudelianjiedianzufenbubujunyun，tongguolianjiexianlianjieguipiandeguanjiao
，zailianjiexianheguipianjiehechuhuichanshengjiaogaodelianjiedianzu，yincishijidelianxuloujidianliuID會(hui)小(xiao)於(yu)數(shu)基(ji)於(yu)結(jie)溫(wen)計(ji)算(suan)的(de)電(dian)流(liu)。基(ji)於(yu)封(feng)裝(zhuang)限(xian)製(zhi)的(de)電(dian)流(liu)是(shi)測(ce)試(shi)的(de)實(shi)際(ji)工(gong)作(zuo)的(de)最(zui)大(da)電(dian)流(liu)
，因(yin)此(ci)，在(zai)數(shu)據(ju)表(biao)中(zhong)，寄(ji)生(sheng)二(er)極(ji)管(guan)的(de)電(dian)流(liu)通(tong)常(chang)也(ye)用(yong)這(zhe)個(ge)值(zhi)表(biao)示(shi)。

功率MOSFET的脈衝漏極電流

脈衝漏極電流在功率MOSFET的數據表中表示為IDM，對於這個電流值，許多工程師不明白它是如何定義的。

通常，功率MOSFET也可以工作在飽和區，即放大區恒流狀態。如果功率MOSFET穩態工作在可變電阻區，此時
，對應的VGS的放大恒流狀態的漏極電流遠遠大於係統的最大電流
，因此在導通過程中，功率MOSFET要經過Miller平台區

，此時Miller平台區的VGS的電壓對應著係統的最大電流。然後Miller電容的電荷全部清除後，VGS的電壓才慢慢增加，進入到可變電阻區，最後，VGS穩定在最大的柵極驅動電壓
，Miller平台區的電壓和係統最大電流的關係必須滿足功率MOSFET的轉移工作特性或輸出特性。

也就是，對於某一個值的VGS1，在轉移工作特性或輸出特性的電流為IDM1
，器件不可能流過大於IDM1的電流，轉移工作特性或輸出特性限製著功率MOSFET的最大電流值。

這也表明，數據表中功率MOSFET脈衝漏極電流額定值IDM對應著器件允許的最大的VGS
，在此條件下，器件工作在飽和區，即放大區恒流狀態時
，器件能夠通過的最大漏極電流
，同樣，最大的VGS和IDM也要滿足功率MOSFET的轉移工作特性或輸出特性。

另外，最大的脈衝漏極電流IDM還要滿足最大結溫的限製，IDM工作在連續的狀態下
，功率MOSFET的結溫可能會超出範圍。在脈衝的狀態下，瞬態的熱阻小於穩態熱阻，可以滿足最大結溫的限製。

因此IDM要滿足兩個條件：(1) 在一定的脈衝寬度下，基於功率MOSFET的轉移工作特性或輸出特性的真正的單脈衝最大電流測量值；(2)在一定的脈衝寬度下，基於瞬態的熱阻和最大結溫的計算值。數據表通常取二者中較小的一個。功率MOSFET的數據表後麵通常列出了瞬態的熱阻的等效圖。

因為VGS限定的漏極的電流，單純的考慮IDM對(dui)於(yu)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)沒(mei)有(you)太(tai)多(duo)的(de)參(can)考(kao)價(jia)值(zhi)，因(yin)為(wei)實(shi)際(ji)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong)，柵(zha)極(ji)的(de)驅(qu)動(dong)電(dian)壓(ya)通(tong)常(chang)小(xiao)於(yu)最(zui)大(da)的(de)額(e)定(ding)電(dian)壓(ya)。同(tong)樣(yang)的(de)，在(zai)實(shi)際(ji)的(de)柵(zha)極(ji)驅(qu)動(dong)電(dian)壓(ya)下(xia)
，單(dan)純(chun)的(de)考(kao)慮(lv)電(dian)流(liu)也(ye)沒(mei)有(you)意(yi)義(yi)
，而(er)是(shi)考(kao)慮(lv)最(zui)大(da)漏(lou)極(ji)電(dian)流(liu)的(de)持(chi)續(xu)時(shi)間(jian)。

IDMheshijideyingyongzuixiangguandezhuangtaijiushixitongfashengduanlu
，yinci
，zaixitongkongzhiqidezhaqudongdianyaxia，ceshiduanlushizuidaloujidianliudechixushijian。tongchangzaishejiguochengzhong
，shixitongduanlubaohushijianxiaoyu1/3～1/2的上述的持續時間
，這樣才能使係統可靠。

事shi實shi上shang，對dui於yu大da電dian流liu，在zai導dao通tong狀zhuang態tai下xia或huo關guan斷duan的de過guo程cheng，由you於yu芯xin片pian內nei部bu的de不bu平ping衡heng或huo其qi他ta一yi些xie至zhi今jin還hai沒mei有you理li論lun可ke以yi解jie釋shi的de原yuan因yin
，即ji使shi芯xin片pian沒mei有you超chao過guo結jie溫wen，也ye會hui產chan生sheng損sun壞huai。

yinci，zaishijideyingyongzhong
，yaojinliangdeshiduanlubaohudeshijianduan，yijianxiaoxitongduanluzuidachongjidianliudechongji。jutifangfajiushijianxiaoduanlubaohuhuiludeyanshi，zhongduanxiangyingdeshijiandeng。

在不同的柵級電壓下測量短路電流，測試波形如圖2所示

，采用的功率MOSFET為AOT266。圖2(a)：VGS電壓為13V，短路電流達1000A，MOSFET在經過47μs後電流失控而損壞
；圖2(b)：VGS電壓為8V
，短路電流僅為500A，MOSFET在經過68μs後電流失控而損壞。電流測試使用了20:1的電流互感器，因此電流為200A/格。

圖2 AOT266短路測試波形

可以的看到，VGS =13V
，最大電流為1000A，持續的時間為47μs；VGS =8V，最大電流為500A，持續的時間為68μs。

功率MOSFET的雪崩電流

雪崩電流在功率MOSFET的數據表中表示為IAV
，雪崩能量代表功率MOSFET抗過壓衝擊的能力。在測試過程中，選取一定的電感值，然後將電流增大，也就是功率MOSFET開通的時間增加，然後關斷，直到功率MOSFET損壞，對應的最大電流值就是最大的雪崩電流。

在數據表中，標稱的IAV通常要將前麵的測試值做70%或80%降額處理，因此它是一個可以保證的參數。一些功率MOSFET供應商會對這個參數在生產線上做100%全部檢測，因為有降額，因此不會損壞器件。

注意：測量雪崩能量時
，功率MOSFET工作在UIS非鉗位開關狀態下
，因此功率MOSFET不是工作在放大區，而是工作在可變電阻區和截止區。因此最大的雪崩電流IAV通常小於最大的連續的漏極電流值ID。

采cai用yong的de電dian感gan值zhi越yue大da

，雪xue崩beng電dian流liu值zhi越yue小xiao，但dan雪xue崩beng能neng量liang越yue大da，生sheng產chan線xian上shang需xu要yao測ce試shi時shi間jian越yue長chang
，生sheng產chan率lv越yue低di。電dian感gan值zhi太tai小xiao，雪xue崩beng能neng量liang越yue小xiao。目mu前qian低di壓ya的de功gong率lvMOSFET通常取0.1mH，此時，雪崩電流相對於最大的連續的漏極電流值ID有明顯的改變，而且測試時間比較合適範圍。