中心議題：

• 基於MOSFET內部的微觀結構去考慮驅動電路的設計

解決方案：

• 提供足夠的放電電流讓MOSFET快速關斷
• 提高開關速度，縮短熱不穩定過程

功率MOSFETjuyoukaiguansudukuai，daotongdianzuxiaodengyoudian，yincizaikaiguandianyuan
，madakongzhidengdianzixitongzhongdeyingyongyuelaiyueguang。tongchangzaishijideshejiguochengzhong，dianzigongchengshiduiqidequdongdianluyijiqudongdianludecanshutiaozhengbingbushishifenguanzhu
，youqishiconglaimeiyoujiyuMOSFET內部的微觀結構去考慮驅動電路的設計，導致在實際的應用中，MOSFET產生一定的失效率。本文將討論這些細節的問題，從而優化MOSFET的驅動性能

，提高整個係統的可靠性。

功率MOSFET的柵極模型

通常從外部來看，MOSFET是一個獨立的器件

，事實上，在其內部，由許多個單元(小的MOSFET)並聯組成,圖1(a)為AOT460內部顯微結構圖
，其內部的柵極等效模型如圖1(b)所示。MOSFET的結構確定了其柵極電路為RC網絡。
　 　　　
在MOSFET關斷過程中

，MOSFET的柵極電壓VGS下降，從其等效模型可以得出
，在晶元邊緣的單元首先達到柵極關斷電壓VTH而先關斷,中間的單元由於RC網絡的延遲作用而滯後達到柵極關斷電壓VTH而後關斷。
　
如果MOSFET所加的負載為感性負載，由於電感電流不能突變，導致流過MOSFET的電流向晶元的中間流動

，如圖2所示。這樣就會造成MOSFET局部單元過熱而導致MOSFET局部單元損壞。如果加快MOSFET的關斷速度，以盡量讓MOSFET快速關斷，不讓能量產生集聚點，這樣就不會因局部單元過熱而損壞MOSFET。注意到：MOSFET的關斷過程是一個由穩態向非穩態過渡的過程，與此相反，MOSFET在開通時，由於負載的電流是隨著單元的逐漸開通而不斷增加的，因此是一個向穩態過渡的過程，不會出現關斷時產生的能量集聚點。

因此，MOSFET在(zai)關(guan)斷(duan)時(shi)應(ying)提(ti)供(gong)足(zu)夠(gou)的(de)放(fang)電(dian)電(dian)流(liu)讓(rang)其(qi)快(kuai)速(su)關(guan)斷(duan)，這(zhe)樣(yang)做(zuo)不(bu)僅(jin)是(shi)為(wei)了(le)提(ti)高(gao)開(kai)關(guan)速(su)度(du)而(er)降(jiang)低(di)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)
，同(tong)時(shi)也(ye)是(shi)為(wei)了(le)讓(rang)非(fei)穩(wen)態(tai)過(guo)程(cheng)盡(jin)量(liang)短(duan)
，不(bu)至(zhi)產(chan)生(sheng)局(ju)部(bu)過(guo)熱(re)點(dian)。

功率MOSFET熱不穩定性
　 　　
圖3為MOSFET處於飽和區時漏極電流ID與柵極電壓VGS的關係曲線即轉移特性
，用公式可表示為： 其中，對於特定的MOSFET，K為常數。因此，MOSFET處於飽和狀態時ID與VGS是平方的關係。
由圖3可知，當MOSFET處於飽和區並且IDID0時
，ID隨溫度的變化是負溫度係數。因為MOSFET是由很多的小的單元組成，當ID<ID0且處於飽和區時，如果部分單元溫度偏高，則這些單元會趨向流過更多的電流，繼而溫度會更高，因此這是一個正反饋過程，MOSFET最終會因為局部過熱而損壞。由於功率MOSFET在開通和關斷的過程中是工作在飽和區
，因此應提高開關速度，縮短這樣的熱不穩定過程。
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應用實例

圖4是電動車控製器的兩種驅動MOSFET管AOT460驅動電路，分立器件驅動時
，PWM在上橋臂，直接用MC33035驅動時，PWM在下橋臂。
　　
圖4(a)當MOSFET管AOT460關斷時，柵極通過Q5直接放電。圖4(b)驅動電路中，當MOSFET管AOT460關斷時
，柵極電流通過電阻R6和MC33035的下驅動對地放電。由於MOSFET管AOT460在關斷時電流迅速減小，會在PCB和電流檢測電阻的寄生電感上產生感應電勢，感應電勢的大小為Ldi/dt
，方向如圖紅線所示。這樣會使MOSFET管AOT460的源極和MC33035驅動的參考電位發生相對變化，這種變化降低了MC33035相對於MOSFET管AOT460源極的驅動電壓，從而降低了驅動能力，使關斷速度變慢。

兩種電路的關斷波形如圖5所示。在圖5(b)中，當VGS低於米勒平台之後
，電阻R6兩端的電壓，即圖5(b)中CH1和CH3的電位差變小，由於反電勢的影響，驅動線路已經幾乎不能通過電阻R6給柵極提供放電電流
，導致MOSFET的關斷變慢。(注：測試波形時探頭的地線均夾在MOSFET的源極)
圖6為AOT460在同一應用中快速開關和慢速開關情況下的熱成像照片。可以看出，在慢速開關情況下MOSFET的局部溫度要高於快速開關情況下的溫度，過慢的開關速度會導致MOSFET因局部溫度過高而提前失效。