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看懂MOSFET數據表,第2部分—安全工作區 (SOA) 圖

發布時間:2020-04-02 責任編輯:wenwei

【導讀】作為一名功率MOSFET的產品營銷工程師,在FET數據表的所有內容中,除了電流額定值之外,我被問到的最多的問題可能就是安全工作區 (SOA) 曲線了。這是一片需要某些技巧和手段才能完全了解的地帶,這是因為每個供應商都有各自生成SOA曲線的方法,并且在提供有用信息方面,這個曲線所具有的價值與閱讀數據表的人對于讀到的信息的理解能力直接相關。雖然FET也許在熱插拔應用中能夠發揮其最大價值(在這些應用中,FET特意地在其線性區域內運行),不過,我們看到越來越多的電機控制、甚至是電源用戶將這個圖用作總體穩健耐用性,以及FET處理大量功率能力的指示器。
 
如圖1所示,可以用5個完全不同的限制條件來繪制整個SOA,每個限制條件規定了整個曲線的形狀,TI的100V D2PAK CSD19536KTT的SOA與產品數據表內的曲線看起來一樣??梢杂靡阎腇ET參數來輕松繪制出其中四條曲線—RDS(on) 限值、電流限值、最大功率限值,以及BVDSS限值。只有散熱不穩定性區域出現了一個問題。很明顯,這個部分的SOA曲線偏離了恒定功率線,這條線必須是電流與電壓雙對數坐標內斜率為-1的曲線,這個偏離表示會出現了熱失控,并且斜坡越陡,說明FET越有可能在更高的擊穿電壓時進入這個散熱失控情況。當FET供貨商試圖計算這個值時,往往傾向于夸大這個區域內的FET電流能力或者在這一點上有所保留,這是因為在不對這條線進行測量的情況下是根本無法知曉這條線的斜率的。
 
看懂MOSFET數據表,第2部分—安全工作區 (SOA) 圖
圖1:CSD19536KTT的數據表SOA
 
TI擁有市面上其中一款最強大的SOA測試器;這個測試器能夠在低至100µs的時間內,在脈沖持續時間內,讓數千瓦的功率流經一個FET。為了產生數據表曲線,在一定的電壓范圍內,在每個脈沖持續時間內,FET被一次又一次地推到斷線點,從中獲得的數據如下面圖2中所示。每個點代表一個被強制出現故障的CSD19536KTT器件,根據這些數據,就可以確定熱失控線的斜率和高度。
 
看懂MOSFET數據表,第2部分—安全工作區 (SOA) 圖
圖2: CSD19536KTT測得的故障點
 
作為我們SOA曲線可靠性的最終保證,根據我們看到的部件到部件偏差,我們在任意位置上將每一條測得的熱失控線線的額定值降低30%-40%。這樣的話,當你把我們FET的數據表與我們競爭對手的產品進行比較時,需要注意的一點是,他們也許不像我們一樣守規矩。我們已經認識到某些供應商的真面目。我們也看到其它一些供應商發布了真實的故障點,并且將其宣稱為一定能夠實現的SOA。在這一方面沒有行業標準,而事實是,在沒有基礎數據表明部件實際上在何處出現故障的情況下,單單從數據表SOA曲線上是無法知曉那個部件更加可靠。
 
 
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