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  • MOS管小電流發(fā)熱原因與如何解決發(fā)熱-MOS管損毀原因總結(jié)
    • 發(fā)布時(shí)間:2019-11-04 16:22:15
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    MOS管小電流發(fā)熱原因及如何解決發(fā)熱問(wèn)題分析-MOS管損毀原因總結(jié)
    什么是MOS管
    MOS管小電流是什么?MOS管小電流發(fā)熱等問(wèn)題解析。MOS管全稱金屬—氧化物—半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管或稱金屬—絕緣體—半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管,英文名metal oxide semiconductor,屬于場(chǎng)效應(yīng)管中的絕緣柵型,因此,MOS管有時(shí)候又稱為絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管。
    MOS管構(gòu)造
    MOS管,MOS管小電流
    MOS管這個(gè)器件有兩個(gè)電極,分別是漏極D和源極S,無(wú)論是圖一的N型還是圖二的P型都是一塊摻雜濃度較低的P型半導(dǎo)體硅襯底上,用半導(dǎo)體光刻、擴(kuò)散工藝制作兩個(gè)高摻雜濃度的N+/P+區(qū),并用金屬鋁引出漏極D和源極S。然后在漏極和源極之間的N/P型半導(dǎo)體表面復(fù)蓋一層很薄的二氧化硅(Si02)絕緣層膜,在再這個(gè)絕緣層膜上裝上一個(gè)鋁電極,作為柵極G。這就構(gòu)成了一個(gè)N/P溝道(NPN型)增強(qiáng)型MOS管。
    MOS管小電流發(fā)熱問(wèn)題分析
    mos管,做電源設(shè)計(jì),或者做驅(qū)動(dòng)方面的電路,難免要用到MOS管。MOS管有很多種類,也有很多作用。做電源或者驅(qū)動(dòng)的使用,當(dāng)然就是用它的開(kāi)關(guān)作用。
    無(wú)論N型或者P型MOS管,其工作原理本質(zhì)是一樣的。MOS管是由加在輸入端柵極的電壓來(lái)控制輸出端漏極的電流。MOS管是壓控器件它通過(guò)加在柵極上的電壓控制器件的特性,不會(huì)發(fā)生像三極管做開(kāi)關(guān)時(shí)的因基極電流引起的電荷存儲(chǔ)效應(yīng),因此在開(kāi)關(guān)應(yīng)用中,MOS管的開(kāi)關(guān)速度應(yīng)該比三極管快。其主要原理如圖:
    MOS管,MOS管小電流
    在開(kāi)關(guān)電源中常用MOS管的漏極開(kāi)路電路,如圖2漏極原封不動(dòng)地接負(fù)載,叫開(kāi)路漏極,開(kāi)路漏極電路中不管負(fù)載接多高的電壓,都能夠接通和關(guān)斷負(fù)載電流。是理想的模擬開(kāi)關(guān)器件。這就是MOS管做開(kāi)關(guān)器件的原理。當(dāng)然MOS管做開(kāi)關(guān)使用的電路形式比較多了。
    MOS管,MOS管小電流
    NMOS管的開(kāi)路漏極電路
    在開(kāi)關(guān)電源應(yīng)用方面,這種應(yīng)用需要MOS管定期導(dǎo)通和關(guān)斷。比如,DC-DC電源中常用的基本降壓轉(zhuǎn)換器依賴兩個(gè)MOS管來(lái)執(zhí)行開(kāi)關(guān)功能,這些開(kāi)關(guān)交替在電感里存儲(chǔ)能量,然后把能量釋放給負(fù)載。我們常選擇數(shù)百kHz乃至1MHz以上的頻率,因?yàn)轭l率越高,磁性元件可以更小更輕。在正常工作期間,MOS管只相當(dāng)于一個(gè)導(dǎo)體。因此,我們電路或者電源設(shè)計(jì)人員最關(guān)心的是MOS的最小傳導(dǎo)損耗。
    我們經(jīng)??碝OS管的PDF參數(shù),MOS管制造商采用RDS(ON)參數(shù)來(lái)定義導(dǎo)通阻抗,對(duì)開(kāi)關(guān)應(yīng)用來(lái)說(shuō),RDS(ON)也是最重要的器件特性。數(shù)據(jù)手冊(cè)定義RDS(ON)與柵極(或驅(qū)動(dòng))電壓VGS以及流經(jīng)開(kāi)關(guān)的電流有關(guān),但對(duì)于充分的柵極驅(qū)動(dòng),RDS(ON)是一個(gè)相對(duì)靜態(tài)參數(shù)。一直處于導(dǎo)通的MOS管很容易發(fā)熱。另外,慢慢升高的結(jié)溫也會(huì)導(dǎo)致RDS(ON)的增加。MOS管數(shù)據(jù)手冊(cè)規(guī)定了熱阻抗參數(shù),其定義為MOS管封裝的半導(dǎo)體結(jié)散熱能力。RθJC的最簡(jiǎn)單的定義是結(jié)到管殼的熱阻抗。
    MOS管小電流發(fā)熱的原因
    MOS管小電流發(fā)熱原因總結(jié)如下:
    1、電路設(shè)計(jì)的問(wèn)題,就是讓MOS管工作在線性的工作狀態(tài),而不是在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。這也是導(dǎo)致MOS管發(fā)熱的一個(gè)原因。如果N-MOS做開(kāi)關(guān),G級(jí)電壓要比電源高幾V,才能完全導(dǎo)通,P-MOS則相反。沒(méi)有完全打開(kāi)而壓降過(guò)大造成功率消耗,等效直流阻抗比較大,壓降增大,所以U*I也增大,損耗就意味著發(fā)熱。這是設(shè)計(jì)電路的最忌諱的錯(cuò)誤。
    2、頻率太高,主要是有時(shí)過(guò)分追求體積,導(dǎo)致頻率提高,MOS管上的損耗增大了,所以發(fā)熱也加大了。
    3、沒(méi)有做好足夠的散熱設(shè)計(jì),電流太高,MOS管標(biāo)稱的電流值,一般需要良好的散熱才能達(dá)到。所以ID小于最大電流,也可能發(fā)熱嚴(yán)重,需要足夠的輔助散熱片。
    4、MOS管的選型有誤,對(duì)功率判斷有誤,MOS管內(nèi)阻沒(méi)有充分考慮,導(dǎo)致開(kāi)關(guān)阻抗增大。
    MOS管小電流發(fā)熱如何解決
    1、做好MOS管的散熱設(shè)計(jì),添加足夠多的輔助散熱片。
    2、貼散熱膠。
    MOS管損毀原因總結(jié)
    1、在電源電壓方面
    1)、過(guò)流-------持續(xù)大電流或瞬間超大電流引起的結(jié)溫過(guò)高而燒毀;
    2)、過(guò)壓-------源漏過(guò)壓擊穿、源柵極過(guò)壓擊穿;
    3)、靜電-------靜電擊穿。CMOS電路都怕靜電;
    2、在MOS管電源電壓方面
    1)、漏源電壓過(guò)大,MOS管燒壞。現(xiàn)象:MOS管D、S兩端短路;
    2)、漏源電流過(guò)大,MOS管燒壞?,F(xiàn)象:MOS管D、S兩端短路;
    3)、柵源電壓過(guò)大,MOS管燒壞。現(xiàn)象:MOS管G、D、S短路;
    3、其他方面
    1)、堵轉(zhuǎn)會(huì)使電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)升高,使電機(jī)電流大增過(guò)流保護(hù)太遲鈍;
    2)、同時(shí)導(dǎo)通;
    3)、功率過(guò)大;
    4)、散熱不足;
    5)、頻率太高;
    6)、MOS管內(nèi)阻未充分考慮,導(dǎo)致開(kāi)關(guān)阻抗增大;
    4、會(huì)對(duì)MOS管造成的影響
    1)、MOS管吸附灰塵,改變線路間的阻抗,影響MOS管的功能和壽命。
    2)、因電場(chǎng)或電流破壞元件絕緣層和導(dǎo)體,使MOS管不能工作(完全破壞)。
    3)、因瞬間的電場(chǎng)軟擊穿或電流產(chǎn)生過(guò)熱,使MOS管受傷,雖仍能工作,但是壽命受損。
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