在功率MOSFET的數據手冊中會有一個看似復雜的SOA(Safe Operation Area)圖片,這個安全工作區域圖告訴我們只有MOSFET工作在曲線內才是安全可靠的。如下面的Nexperia的NMOS管PHB32N06LT的SOA圖:
經過不同顏色區分后,可以明顯地看出實際上安全工作區域就是由MOSFET的一些限值圍繞出的曲線區域,而且這些限值是可以在數據手冊中的最大定格表中找到的,這里的限值分別為:導通電阻Rdson限值:元件固有屬性,Rdson=Vds/Id,故Rdson的曲線呈線性變化。最大單次脈沖電流IDM:屬于元件的極限值,為常量。此時MOSFET工作在恒流區域。最高漏極源極間耐壓值Vds:超過耐壓值使用,性能與質量將不被保證。不同脈寬下的功耗限值:Pd=Vds*Id,為避免熱損壞,需要控制元件的功率損耗。
應用實例:PHB32N06LT是否可以應用在環境溫度為25℃,1ms單次脈寬,20A和30V的電路中呢?將使用的電壓和電流值放置到SOA圖中,會發現交叉點已經落在了1ms線之外,所以PHB32N06LT是不能應用在上述的應用電路中的。
注意:如果實際評估時的周圍環境溫度和SOA給出的不符,那么就要注意降額的問題。MOSFET的結合點溫度Tj是固定的,一般為175℃,如果起始溫度越高,那么所能允許的功耗就越小。所以考慮溫升后要注意元件的降額使用。
總體來說,安全工作區域SOA只是給設計者一個快速評估的機會,在真正設計時,在確保不超過最大電流和耐壓值使用時,還是要通過計算來評估MOSFET的功耗及溫度來決定元件的使用。
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