深入了解它的关键特性及指标才能做出正确选择

本文导读

MOSFET是电子系统中的重要部件，需要深入了解它的关键特性及指标才能做出正确选择。这些关键指标中，以静态特性和动态特性更为重要，本文主要讨论动态特性。动态特性决定了器件的开关性能。这些动态性能的几个参数高度依赖于测量条件。

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前言

本文选取Nexperia 最新推出的BUK7Y1R7-40H，以官方手册中的数据和图表，作为解读依据。BUK7Y1R7-40H于2017年9月推出，基于最新工艺-Trench9制作，符合AEC-Q101认证。可以广泛应用于12V汽车系统，如EPS，E-Pump等。

下表就是一个简单的动态特性表格。

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栅极电荷与米勒平台

1栅极电荷

Qg(tot), Qgs 和 Qgd描述了在一定的条件下，MOSFET开关需要的栅极电荷，取自于同样的栅极电荷曲线。当在漏极栅极和源极间有显著的电压电流同时变化时，在开关过程中会有大量的功率损耗。在器件关闭状态下，虽然有显著的电压，但是电流值却可以忽略不计。在完全导通时，存在显著的电流和较低的电压值。栅极电荷依赖于门限电压，开关动态和工作负载。阻性负载和感性负载是不一样的。下图展示了一个典型的栅极电荷曲线图：

由于容值随电压和电流变化，所以在确定开关性能的时候需要参考栅极电荷值。栅极电荷曲线描述了当 MOSFT的漏极施加了一个特定的电流和电压时，器件将发生的变化，表明在栅极电压曲线期间，要么给器件施加一个固定的电压，要么施加一个固定的电流。

2米勒平台

因为 MOSFET 中增加的电荷能让导通更容易，这就让Vds电压开始下降。最终电容量停止上升，此后任何栅极电荷的增多都会导致Vgs的上升。有时这个特性被称作“米勒平台”，相应的时间叫做米勒电容上升。米勒平台也就是指栅极漏极电荷Qgd。在这期间，在器件的漏极和源极间有显著的电压和电流，所以 Qgd 是决定开关损耗的重要参数。一旦到达了米勒平台，栅极源极间电压又一次上升，但是这次的容值要比之前 Qgs 达到的容值要大。栅极电荷曲线梯度在米勒台阶以上有所下降。

栅极电荷参数受测量条件的影响很大。不同厂商经常引用不同条件下的栅极电荷参数，这就需要在比较不同来源的栅极电荷时特殊注意。较高的电流会导致较大的栅极源极电荷值，因为平台电压同样会很高。较高的漏极源极电压，因为米勒平台上升，会导致栅极漏极间电荷和总栅极电荷增多。

如果 MOSFET 从关闭状态下（Vgs = 0 V）开始，栅极电荷的增多会导致器件栅极源极间电压的升高。在这种模式下，是在源极和漏极间施加了一个固定 Vds 电压。

当栅极和源极间电压达到了电压限值，这个限值是特定漏极和源极间电压限制的漏极电流所对应的栅极和源极间的电压值。MOSFET 的容值是在增加的，但栅极电压保持不变。这个就是平台电压和栅极源极间电荷 Qgs。电流越大，平台电压越大。

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结语

功率MOSFET广泛应用于工业、消费和汽车领域。特别地，在刹车系统、动力转向系统、小功率电机驱动和引擎管理电路中，MOSFET的地位越来越重要。了解MOSFET的关键参数和电气性能，对于工程师后期的设计，能够起到事半功倍的效果。