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低压MOS管即低压金属氧化物半导体场效应晶体管,在现代电子设备中扮演着重要的角色。其电气性能是决定其应用范围和效率的关键因素。为了了解低压MOS管的电气性能,需要探讨其包含的各项参数。
一、极限参数
极限参数定义了MOS管在正常工作和安全使用条件下的边界值,超过这些参数可能导致器件损坏或性能下降。
1、最大漏源电压(Vds(max))
这是MOS管能够承受的最大漏极与源极之间的电压。超过此电压,可能导致器件击穿。低压MOS管的Vds(max)通常较低,以适应低压电路的需求。
2、最大栅源电压(Vgs(max))
MOS管栅极与源极之间可承受的最大电压超过此电压,栅极可能击穿。对于低压MOS管,Vgs(max)通常限制在+20V以内。
3、最大漏极电流(ld(max))
MOS管在正常工作时,漏极允许通过的最大电流。超过此电流,可能导致器件过热或性能下降。低压MOS管的Id(max)根据具体应用有所不同,但通常较低。
4、最大脉冲漏源电流(ldm)
反映MOS管的抗冲击能力,与脉冲时间有关此参数在脉冲工作条件下尤为重要,因为它决定了器件在短时间内的电流承载能力。
5、最大耗散功率(Pd)
MOS管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率实际使用中,MOS管的功耗应小于Pd,并留有一定余量以确保长期可靠性。随着结温度的升高,Pd通常会减小。
二、静态参数
静态参数描述了MOS管在稳定工作状态下的电气特性:
1、阈值电压(Vgs(th))
MOS管开始导通所需的栅极-源极电压,这是决定MOS管开启特性的关键参数。Vgs(th)具有负的温度系数,即随着结温的升高,Vgs(th)会降低,这一特性需要工程师在设计电路时注意避免干扰误触发。
2、导通电阻(Rds(on))
MOS管在导通状态下,漏极与源极之间的等效电阻。Rds(on)越低,MOS管的导通损耗越小,效率越高。在低压电路中,这一点尤为重要,因为低电压下任何额外的电阻都会导致显著的功率损失。随着技术的进步,现代低压MOS管的Rds(on)值已达到低水平,使得它们在电池供电设备、便携式电子产品等高能效应用中大放异彩。
3、漏极-源极击穿电压(BVdss)
即便在非导通状态下,MOS管也有一个极限电压值,超过此值将导致漏极与源极间发生击穿,造成器件损坏。BVdss是衡量MOS管承受反向电压能力的重要指标,对于低压MOS管而言,虽然其BVdss相对较低,但仍需确保在实际应用中不会超过此值,以确保电路的稳定性和安全性。
4、跨导(gm)
跨导是衡量MOS管栅极电压变化对漏极电流控制能力的一个参数,它反映了MOS管的放大能力。在模拟电路设计中,高跨导意味着更好的信号放大效果和更快的响应速度,对于设计高性能模拟开关、放大器等电路至关重要。
低压MOS管的电气性能通过极限参数和静态参数的精细调控,实现了在低压、低功耗环境下的高效运行。深入理解这些参数,对于电子工程师在设计高性能、高可靠性的电子设备时至关重要。