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MOSFET导通电阻Rds(ON)与VGS、结温、耐压的关系分析-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2020-03-09 

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MOSFET导通电阻Rds(ON)与VGS、结温、耐压的关系分析

导通电阻Rds(ON)是场效应管(MOSFET)的一项重要参数,mos管在越来越多的新能源和汽车电子应用中,都能发现MOSFET的身影,而且很多应用要求超低导通电阻的MOSFET功率器件。


什么是Rds(ON)?


Rds(ON)是MOSFET工作(启动)时,漏极D和源极S之间的电阻值,单位是欧姆。对于同类MOSFET器件,Rds(ON)数值越小,工作时的损耗(功率损耗)就越小。


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mos管工作电路


对于一般晶体管,消耗功率用集电极饱和电压(VCE(sat))乘以集电极电流(IC)表示:


PD=(集电极饱和电压VCE(sat))x(集电极电流IC)


对于MOSFET,消耗功率用漏极源极间导通电阻(Rds(ON))计算。MOSFET消耗的功率PD用MOSFET自身具有的Rds(ON)乘以漏极电流(ID)的平方表示:


PD =(导通电阻Rds(ON))x(漏极电流ID)2


由于消耗功率将变成热量散发出去,这对设备会产生负面影响,所以电路设计时都会采取一定的对策来减少发热,即降低消耗功率。


由于MOSFET的发热元凶是导通电阻Rds(ON),一般应用中都要求Rds(ON)在Ω级以下。


与一般晶体管相比,MOSFET的消耗功率较小,所以发热也小,散热对策也相对简单。


Rds(ON)与VGS的关系


通常,栅极源极间电压(VGS)越高,Rds(ON)越小。栅极源极间电压相同的条件下,Rds(ON)因电流不同而不同。计算功率损耗时,需要考虑栅极源极间电压和漏极电流,选择适合的Rds(ON)。


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导通电阻-栅极源极间电压特性


一般MOSFET的芯片尺寸(表面面积)越大,Rds(ON)越小。不同尺寸的小型封装条件下,封装尺寸越大可搭载的芯片尺寸就越大,因此Rds(ON)越小。应用中,选择更大尺寸的封装,Rds(ON)会更小。


Rds(ON)与温度的关系


除了VGS,温度是影响Rds(ON)的一个主要因素,与导通状态无关,无论是放大状态还是开关状态,温度的影响都十分明显,因此需要注意这一特性。


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MOSFET在饱和导通条件下,Rds(ON)随着温度的升高有增加的趋势,结温Tc从25℃增加到100℃时,Rds(ON)大约会增加1倍,这意味着随着温度的升高,漏—源极的压降升高,漏极电流有减小的趋势,漏极功耗则有增加的趋势,在配置独立散热器的时候应该注意到这一点。


Rds(ON)与耐压的关系

在汽车、充电桩、光伏发电、风力发电等应用中,不少地方要求MOSFET能够耐一定电压。如果想要耐压越高就得把MOSFET做厚,越厚的话MOSFET导通电阻就会越大。这样,同等条件下的低导通电阻MOSFET就具有竞争优势,所以厂家都在材料和工艺上下功夫把导通电阻做小,小到只有1mΩ,这个时候的损耗就特别小。


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