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带你读懂MOS管参数「热阻、输入输出电容及开关时间」_电容_阈值

雨夜梧桐 2024-12-28 23:08:25 0

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热阻,英文 Thermal resistance,指的是当有热量在物体上传输时,在物体两端温度差与热源的功率之间的比值,单位是℃/W 或者是 K/W。

半导体散热的三个路子,封装顶部到空气,封装底部到电路板,封装引脚到电路板。

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结到空气环境的热阻用 ThetaJA 表示,ThetaJA = (Tj-Ta)/P

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(图片来自网络侵删)

个中Tj为芯片结温,Ta为芯片环境温度,如下图所示。

还有一些其他的热阻参数如下:

ThetaJC=(Tj-Tc)/P,结到封装外壳的热阻,一样平常而言是到封装顶部的热阻,以是一样平常的,ThetaJC=ThetaJT

ThetaJB=(Tj-Tb)/P,结到 PCB 的热阻。

ThetaJA 参数综合了 Die 的大小, 封装办法,添补材料,封装材料,引脚设计,外部散热片和外部电路板的属性多个成分,综合来讲 ThetaJA 和用的器件以及 PCB 设计有关。
ThetaJC 和 ThetaJB 这 2 个参数是表征芯片和封装本身的,不会随着芯片封装外部环境的改变而改变。

热阻和以下几个参数比较紧密干系。

Power dissipation:功率损耗,指的是 NMOS 花费功率不能超过 150mW,否则可能破坏 MOS 管。

Junction temperature:结温,结面温度,指的是 NMOS 最高结温不能超过 150℃。

Thermal resistance:如下的 833℃/W 指的是 NMOS 结面相对付环境温度的热阻是 833℃/W,如果器件花费的功率是 1W,那温升便是 833℃。

当 NMOS 事情在最大功率 150mW,那 NMOS 结到空气的温度便是:150/1000833≈125℃,芯片结温便是 125+25=150℃。

再看一下 MOS 管的电容。

输入电容 Ciss,指的是 DS 短接,用互换旗子暗记测得的 GS 之间的电容,Ciss 由 GS 电容和 GD 电容并联而成,即 Ciss=Cgs+Cgd,当输入电容充电至阈值电压,MOS 管才打开,放电至一定的值,MOS 管才关闭,以是 Ciss 和 MOS 管的开启关闭韶光有很大的关系。

输出电容 Coss,指的是 GS 短接,用互换旗子暗记测得的 DS 之间的电容,Coss 由 GD 电容和 DS 电容并联而成,即 Coss=Cgd+Cds

反向传输电容 Crss,指的是 S 接地,GD 之间的电容,即 Crss=Cgd

MOS 管关闭下,Cgs 要比 Cgd 大得多,Cgd=1.7pF,那 Cgs=7.1-1.7=5.4pF。

从 SPEC 给的图看,3 个电容的大小和 DS 电压有很大关系,尤其是 Coss 和 Crss

有的一些 MOS 管 SPEC 中还有如下的 Qg、Qgs、Ggd,指的是充满这些电容所须要的电荷数,所须要的充电电荷数越少,MOS 管开关速率就越快。

MOS 管关闭下,Cgs 要比 Cgd 大的多,但是创造 Qgd 比 Qgs 大得多,这是受到米勒电容的影响。

结合一下图片理解 MOS 管的开关韶光。

最左边绿色部分,ID 和 UD 险些不变,由于这时候 UGS 没有上升到阈值电压,MOS 管是关闭状态,把 UGS 从 0 增大到阈值电压前这段韶光叫Turn-on delay time。

紧接着紫色部分,当 UGS 上升到阈值电压后,随着 UGS 再连续增大,ID 也逐渐增大,UD 逐渐减小,直到 ID 到最大值,UD 到最小值,这段韶光叫Rise time。

同理,MOS 管在关闭时,UGS 没有低落到阈值电压,ID 和 UD 都是不变的,把 UGS 低落到阈值电压前这段韶光叫Turn-off delay time。

随着 UGS 逐渐减小,ID 减小到最小值,UD 增大到最大值,这段韶光叫Fall time。

那为什么要理解 MOS 管的电容和开关韶光呢?当 MOS 管用在对开关速率有哀求的电路中,可能会由于 MOS 管的开关韶光过慢,导致通信失落败。

本日的内容到这里就结束了,希望对你有帮助,我们下一期见。

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