中心議題：

• 如何正確的選擇MOSFET

解決方案：

• 選用N溝道還是P溝道
• 確定額定電流
• 確定熱要求
• 決定開關性能

MOSFET是電氣係統中的基本部件，工程師需要深入了解它的關鍵特性及指標才能做出正確選擇。本文將討論如何根據RDS(ON)、熱性能、雪崩擊穿電壓及開關性能指標來選擇正確的MOSFET。

第一步：選用N溝道還是P溝道
　　
在典型的功率應用中，當一個MOSFET接地
，而負載連接到幹線電壓上時，該MOSFET就構成了低壓側開關。在低壓側
開關中
，應采用N溝道MOSFET，這是出於對關閉或導通器件所需電壓的考慮。當MOSFET連接到總線及負載接地時，就要用高壓側開關。通常會在這個拓撲中采用P溝道MOSFET
，這也是出於對電壓驅動的考慮。
　　
下一步是確定MOSFET所suo需xu的de額e定ding電dian壓ya，或huo者zhe器qi件jian所suo能neng承cheng受shou的de最zui大da電dian壓ya。額e定ding電dian壓ya越yue大da
，器qi件jian的de成cheng本ben就jiu越yue高gao。根gen據ju實shi踐jian經jing驗yan，額e定ding電dian壓ya應ying當dang大da於yu幹gan線xian電dian壓ya或huo總zong線xian電dian壓ya。這zhe樣yang才cai能neng提ti供gong足zu夠gou的de保bao護hu
，使shiMOSFET不會失效。就選擇MOSFET而言，必須確定漏極至源極間可能承受的最大電壓，即最大VDS。知道MOSFET能(neng)承(cheng)受(shou)的(de)最(zui)大(da)電(dian)壓(ya)會(hui)隨(sui)溫(wen)度(du)而(er)變(bian)化(hua)這(zhe)點(dian)十(shi)分(fen)重(zhong)要(yao)。設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)必(bi)須(xu)在(zai)整(zheng)個(ge)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)內(nei)測(ce)試(shi)電(dian)壓(ya)的(de)變(bian)化(hua)範(fan)圍(wei)。額(e)定(ding)電(dian)壓(ya)必(bi)須(xu)要(yao)有(you)足(zu)夠(gou)的(de)餘(yu)量(liang)覆(fu)蓋(gai)這(zhe)個(ge)變(bian)化(hua)範(fan)圍(wei)
，確(que)保(bao)電(dian)路(lu)不(bu)會(hui)失(shi)效(xiao)。需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)的(de)其(qi)他(ta)安(an)全(quan)因(yin)素(su)包(bao)括(kuo)由(you)開(kai)關(guan)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)(如電機或變壓器)誘發的電壓瞬變。

第二步：確定額定電流
　　
視電路結構而定，該額定電流應是負載在所有情況下能夠承受的最大電流。與電壓的情況相似，設計人員必須確保所選的MOSFET能承受這個額定電流，即使在係統產生尖峰電流時。兩個考慮的電流情況是連續模式和脈衝尖峰。在連續導通模式下
，MOSFET處於穩態，此時電流連續通過器件。脈衝尖峰是指有大量電湧(或尖峰電流)流liu過guo器qi件jian。一yi旦dan確que定ding了le這zhe些xie條tiao件jian下xia的de最zui大da電dian流liu，隻zhi需xu直zhi接jie選xuan擇ze能neng承cheng受shou這zhe個ge最zui大da電dian流liu的de器qi件jian便bian可ke。選xuan好hao額e定ding電dian流liu後hou，還hai必bi須xu計ji算suan導dao通tong損sun耗hao。在zai實shi際ji情qing況kuang下xia
，MOSFET並不是理想的器件，因為在導電過程中會有電能損耗，這稱之為導通損耗。MOSFET在“導通”時就像一個可變電阻
，由器件的RDS(ON)所確定，並隨溫度而顯著變化。器件功率耗損可由Iload2×RDS(ON)計算
，由於導通電阻隨溫度變化，因此功率耗損也會隨之按比例變化。對MOSFET施加的電壓VGS越高，RDS(ON)就會越小
；反之RDS(ON)就會要折中權衡的地方。對便攜式設計來說
，采用較低的電壓比較容易(較為普遍)，而對於工業設計，可采用較高的電壓。注意RDS(ON)電阻會隨著電流輕微上升。關於RDS(ON)電阻的各種電氣參數變化可在製造商提供的技術資料表中查到。
　　
第三步：確定熱要求
　　
選擇MOSFETdexiayibushijisuanxitongdesanreyaoqiu。shejirenyuanbixukaolvliangzhongbutongdeqingkuang
，jizuihuaiqingkuanghezhenshiqingkuang。jianyicaiyongzhenduizuihuaiqingkuangdejisuanjieguo，yinweizhegejieguotigonggengdadeanquanyuliang，nengquebaoxitongbuhuishixiao。zaiMOSFET的資料表上還有一些需要注意的測量數據
；比如封裝器件的半導體結與環境之間的熱阻，以及最大的結溫。　　

器件的結溫等於最大環境溫度加上熱阻與功率耗散的乘積(結溫=最大環境溫度+[熱阻×功率耗散])。根據這個方程可解出係統的最大功率耗散，即按定義相等於I2×RDS(ON)。由於設計人員已確定將要通過器件的最大電流
，因此可以計算出不同溫度下的RDS(ON)。值得注意的是，在處理簡單熱模型時，設計人員還要考慮半導體結/器件外殼及外殼/環境的熱容量；即要求印刷電路板和封裝不會立即升溫。

第四步：決定開關性能

影響開關性能的參數有很多
，但最重要的是柵極/漏極、柵極/ 源極及漏極/源極電容。這些電容會在器件中產生開關損耗

，因為在每次開關時都要對它們充電。MOSFET的開關速度因此被降低，器件效率也下降。為計算開關過程中器件的總損耗，設計人員必須計算開通過程中的損耗(Eon)和關閉過程中的損耗(Eoff)。

MOSFET開關的總功率可用如下方程表達：Psw=(Eon+Eoff)×開關頻率。而柵極電荷(Qgd)對開關性能的影響最大。

基於開關性能的重要性，新的技術正在不斷開發以解決這個開關問題。芯片尺寸的增加會加大柵極電荷；而這會使器件尺寸增大。為了減少開關損耗，新的技術如溝道厚底氧化已經應運而生，旨在減少柵極電荷。這樣

，MOSFET就能應對開關過程中的高速電壓瞬變(dv/dt)和電流瞬變(di/dt)，甚至可在更高的開關頻率下可靠地工作。