什么是MOS管
MOS管小电流是什么?MOS管小电流发热等问题解析。MOS管全称金属—氧化物—半导体场效应晶体管或称金属—绝缘体—半导体场效应晶体管,英文名metal oxide semiconductor,属于场效应管中的绝缘栅型,因此,MOS管有时候又称为绝缘栅场效应管。
MOS管构造
MOS管这个器件有两个电极,分别是漏极D和源极S,无论是图一的N型还是图二的P型都是一块掺杂浓度较低的P型半导体硅衬底上,用半导体光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的N+/P+区,并用金属铝引出漏极D和源极S。然后在漏极和源极之间的N/P型半导体表面复盖一层很薄的二氧化硅(Si02)绝缘层膜,在再这个绝缘层膜上装上一个铝电极,作为栅极G。这就构成了一个N/P沟道(NPN型)增强型MOS管。
MOS管小电流发热问题分析
mos管,做电源设计,或者做驱动方面的电路,难免要用到MOS管。MOS管有很多种类,也有很多作用。做电源或者驱动的使用,当然就是用它的开关作用。
无论N型或者P型MOS管,其工作原理本质是一样的。MOS管是由加在输入端栅极的电压来控制输出端漏极的电流。MOS管是压控器件它通过加在栅极上的电压控制器件的特性,不会发生像三极管做开关时的因基极电流引起的电荷存储效应,因此在开关应用中,MOS管的开关速度应该比三极管快。其主要原理如图:
在开关电源中常用MOS管的漏极开路电路,如图2漏极原封不动地接负载,叫开路漏极,开路漏极电路中不管负载接多高的电压,都能够接通和关断负载电流。是理想的模拟开关器件。这就是MOS管做开关器件的原理。当然MOS管做开关使用的电路形式比较多了。
NMOS管的开路漏极电路
在开关电源应用方面,这种应用需要MOS管定期导通和关断。比如,DC-DC电源中常用的基本降压转换器依赖两个MOS管来执行开关功能,这些开关交替在电感里存储能量,然后把能量释放给负载。我们常选择数百kHz乃至1MHz以上的频率,因为频率越高,磁性元件可以更小更轻。在正常工作期间,MOS管只相当于一个导体。因此,我们电路或者电源设计人员最关心的是MOS的最小传导损耗。
我们经常看MOS管的PDF参数,MOS管制造商采用RDS(ON)参数来定义导通阻抗,对开关应用来说,RDS(ON)也是最重要的器件特性。数据手册定义RDS(ON)与栅极(或驱动)电压VGS以及流经开关的电流有关,但对于充分的栅极驱动,RDS(ON)是一个相对静态参数。一直处于导通的MOS管很容易发热。另外,慢慢升高的结温也会导致RDS(ON)的增加。MOS管数据手册规定了热阻抗参数,其定义为MOS管封装的半导体结散热能力。RθJC的最简单的定义是结到管壳的热阻抗。
MOS管小电流发热的原因
MOS管小电流发热原因总结如下:
1、电路设计的问题,就是让MOS管工作在线性的工作状态,而不是在开关状态。这也是导致MOS管发热的一个原因。如果N-MOS做开关,G级电压要比电源高几V,才能完全导通,P-MOS则相反。没有完全打开而压降过大造成功率消耗,等效直流阻抗比较大,压降增大,所以U*I也增大,损耗就意味着发热。这是设计电路的最忌讳的错误。
2、频率太高,主要是有时过分追求体积,导致频率提高,MOS管上的损耗增大了,所以发热也加大了。
3、没有做好足够的散热设计,电流太高,MOS管标称的电流值,一般需要良好的散热才能达到。所以ID小于最大电流,也可能发热严重,需要足够的辅助散热片。
4、MOS管的选型有误,对功率判断有误,MOS管内阻没有充分考虑,导致开关阻抗增大。
MOS管小电流发热如何解决
1、做好MOS管的散热设计,添加足够多的辅助散热片。
2、贴散热胶。
MOS管损毁原因总结
1、在电源电压方面
1)、过流-------持续大电流或瞬间超大电流引起的结温过高而烧毁;
2)、过压-------源漏过压击穿、源栅极过压击穿;
3)、静电-------静电击穿。CMOS电路都怕静电;
2、在MOS管电源电压方面
1)、漏源电压过大,MOS管烧坏。现象:MOS管D、S两端短路;
2)、漏源电流过大,MOS管烧坏。现象:MOS管D、S两端短路;
3)、栅源电压过大,MOS管烧坏。现象:MOS管G、D、S短路;
3、其他方面
1)、堵转会使电机感应电动势升高,使电机电流大增过流保护太迟钝;
2)、同时导通;
3)、功率过大;
4)、散热不足;
5)、频率太高;
6)、MOS管内阻未充分考虑,导致开关阻抗增大;
4、会对MOS管造成的影响
1)、MOS管吸附灰尘,改变线路间的阻抗,影响MOS管的功能和寿命。
2)、因电场或电流破坏元件绝缘层和导体,使MOS管不能工作(完全破坏)。
3)、因瞬间的电场软击穿或电流产生过热,使MOS管受伤,虽仍能工作,但是寿命受损。
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