在功率MOSFET的数据手册中会有一个看似复杂的SOA(Safe Operation Area)图片,这个安全工作区域图告诉我们只有MOSFET工作在曲线内才是安全可靠的。如下面的Nexperia的NMOS管PHB32N06LT的SOA图:
经过不同颜色区分后,可以明显地看出实际上安全工作区域就是由MOSFET的一些限值围绕出的曲线区域,而且这些限值是可以在数据手册中的最大定格表中找到的,这里的限值分别为:导通电阻Rdson限值:元件固有属性,Rdson=Vds/Id,故Rdson的曲线呈线性变化。最大单次脉冲电流IDM:属于元件的极限值,为常量。此时MOSFET工作在恒流区域。最高漏极源极间耐压值Vds:超过耐压值使用,性能与质量将不被保证。不同脉宽下的功耗限值:Pd=Vds*Id,为避免热损坏,需要控制元件的功率损耗。
应用实例:PHB32N06LT是否可以应用在环境温度为25℃,1ms单次脉宽,20A和30V的电路中呢?将使用的电压和电流值放置到SOA图中,会发现交叉点已经落在了1ms线之外,所以PHB32N06LT是不能应用在上述的应用电路中的。
注意:如果实际评估时的周围环境温度和SOA给出的不符,那么就要注意降额的问题。MOSFET的结合点温度Tj是固定的,一般为175℃,如果起始温度越高,那么所能允许的功耗就越小。所以考虑温升后要注意元件的降额使用。
总体来说,安全工作区域SOA只是给设计者一个快速评估的机会,在真正设计时,在确保不超过最大电流和耐压值使用时,还是要通过计算来评估MOSFET的功耗及温度来决定元件的使用。
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