MOS管如何正确选择？

昂洋科技 2024-10-09 555

电子说

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在现代电子电路中，MOS管(金属氧化物半导体场效应晶体管)因其低功耗、高输入阻抗和易于集成等优点，被广泛应用于各种电子设备中。然而，正确选择MOS管对于确保电路的性能和可靠性至关重要。本文将详细介绍MOS管正确选择的步骤，帮助读者更好地理解和应用这一关键电子元件。

一、确定沟道类型

选择MOS管的第一步是确定采用N沟道还是P沟道。这主要取决于电路的需求和实际应用场景。

N沟道MOS管：在典型的功率应用中，当一个MOS管接地，而负载连接到干线电压上时，该MOS管就构成了低压侧开关。在低压侧开关中，应选用N沟道MOS管，这是出于对封闭或导通器件所需电压的考虑。

P沟道MOS管：当MOS管连接到总线及负载接地时，就要用高压侧开关。通常会在这个拓扑中选用P沟道MOS管，这也是出于对电压驱动的考虑。

二、确定额定电压

额定电压是MOS管能够承受的最大电压，对于确保电路的安全运行至关重要。

确定最大VDS：必须确定漏极至源极间可能承受的最大电压，即最大VDS。这个值会随着温度的变化而变化，因此需要在整个工作温度范围内进行测试。

留有电压余量：为了确保电路不会失效，额定电压应大于干线电压或总线电压，并留有足够的余量(通常为1.2~1.5倍)。

考虑电压瞬变：还需要考虑由开关电子设备(如电机或变压器)诱发的电压瞬变，以确保MOS管能够承受这些瞬变电压。

三、确定额定电流

额定电流是MOS管在连续导通模式下能够承受的最大电流。

考虑连续模式和脉冲尖峰：需要确定在连续模式和脉冲尖峰下的最大电流。连续模式是指MOS管处于稳态，电流连续通过器件;脉冲尖峰则是指有大量电涌(或尖峰电流)流过器件。

留有电流余量：为了确保MOS管不会因过载而损坏，所选的MOS管应能承受这些条件下的最大电流，并留有足够的余量。

四、计算导通损耗

在实际情况下，MOS管在导电过程中会有电能损耗，这称之为导通损耗。

RDS(ON)的影响：MOS管在“导通”时就像一个可变电阻，由器件的RDS(ON)(导通电阻)所确定。RDS(ON)会随温度和电流的变化而变化，从而影响功率耗损。

选择RDS(ON)小的MOS管：为了减小导通损耗，应选择RDS(ON)较小的MOS管。然而，RDS(ON)的减小往往会导致晶片尺寸的增加和成本的上升，因此需要在性能和成本之间进行权衡。

五、确定散热要求

MOS管在工作过程中会产生热量，因此需要确定其散热要求以确保电路的稳定运行。

考虑最坏情况和真实情况：需要计算在最坏情况和真实情况下的散热要求，并选用能提供更大安全余量的计算结果。

查看热阻和最大结温：在MOS管的资料表上查看封装器件的半导体结与环境之间的热阻以及最大的结温，以计算系统的最大功率耗散。

六、确定开关性能

MOS管的开关性能对电路的性能和效率有重要影响。

考虑电容的影响：栅极/漏极、栅极/源极及漏极/源极电容会在每次开关时产生充电损耗，从而降低MOS管的开关速度和效率。

计算开关损耗：为了计算开关过程中器件的总损耗，需要计算开通过程中的损耗(Eon)和关闭过程中的损耗(Eoff)。

选择开关速度快的MOS管：对于需要高速开关的电路，应选择开关速度较快的MOS管。然而，这通常会导致成本的上升和RDS(ON)的增加，因此需要在性能和成本之间进行权衡。

审核编辑黄宇

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