破解MOSFET數據表(上)——UIS

在看到 MOSFET數據表時,你一定要知道你在找什麼。雖然特定的參數很顯眼,也一目瞭然(BVDS、RDS(ON)、柵極電荷),其它的一些參數會十分的含糊不清、模稜兩可(IDA、SOA 曲線),而其它的某些參數自始至終就毫無用處(比如說:開關時間)。在這個即將開始的博文系列中,我們將試著破解 FET 數據表,這樣的話,讀者就能夠很輕鬆地找到和辨別那些對於他們的應用來說,是最常見的數據,而不會被不同的生產商為了使他們的產品看起來更吸引人而玩兒的文字遊戲所糊弄。

自從 20 世紀 80 年代中期在 MOSFET 數據表中廣泛使用的以來,無鉗位電感開關 (UIS) 額定值就已經被證明是一個非常有用的參數。雖然不建議在實際應用中使用 FET 的重複雪崩,工程師們已經學會了用這個度量標準在制定新器件開發方案時避免那些有可能導致問題的脆弱器件。在溫度範圍內具有特別薄弱 UIS 能力或者發生嚴重降級的器件(25°C 至 125°C 之間大於 30%)應當被禁止,因為這些器件會更容易受到故障的影響。設計人員也應該對製造商在額定值上搗鬼,誇大他們的 FET 雪崩能力而感到厭煩。

UIS 測試由圖 1 中所示的測試電路執行。在 FET 關閉時,其上施加了一個電源電壓,然後檢查器件上是否有洩露。在 FET 接通時,電感器電流穩定增加。當達到所需的電流時,FET 被關閉,FET 上的 Ldi/dt 電壓擺幅在 MOSFET 擊穿電壓之上,從而激活了其內在的寄生雙極晶體管,並在 FET 上出現有效的雪崩效應。這項測試重複進行,電流逐漸增加,直到開始的洩漏測試失敗,表明器件已被損壞。

破解MOSFET数据表(上)——UIS/雪崩额定值

圖 1—UIS 測試電路

方程式 E = ½ LI2 計算的是 FET 的雪崩能量。這是測試的開始。通過改變電感器尺寸,你能夠更改受測器件上施加的應力。可以預見的是,電感器越大,損壞 FET 所需的 UIS 電流越低。然而,這個較小的電流不會被方程式(用於計算雪崩能量)中電感器增加的尺寸抵消,這樣的話,儘管電流減少了,這個值實際上是增加了。表 1 中說明了這個關係,其中列出了從測試中的 TI CSD18502KCS 60V NexFET™ 功率 MOSFET 器件中搜集的數據。

表 1—雪崩能量 (EAS) 和電流 (UIS) 與電感器之間的關係

在電路中使用最小電感器時 (0.1mH),會出現應力最大、電流最高的測試。TI 使用 0.1mH 電感器來測試所有即將投入量產的器件,並且在 FET 數據表內給出與之相關的能量值。然而,由於沒有針對這個值的硬性行業標準,因此,為了使他們的器件看起來好像具有較高的雪崩能量能力,某些廠商將在他們的 UIS 測試中使用較大的電感器。因此,設計人員在處理雪崩額定值時要小心,並且一定要在比較不同供貨商的 FET 之前詢問 UIS 測試條件。


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