器件的結溫等于大環(huán)境溫度加上熱阻與功率耗散的乘積(結溫=大環(huán)境溫度+[熱阻×功率耗散])。根據(jù)這個式子可解出系統(tǒng)的大功率耗散,即按定義相等于I2×RDS(ON)。我們已將要通過器件的大電流,可以計算出不同溫度下的RDS(ON)。另外,還要做好電路板及其MOS管的散熱。雪崩擊穿是指半導體器件上的反向電壓超過大值,并形成強電場使器件內電流增加。晶片尺寸的增加會提高抗雪崩能力,終提高器件的穩(wěn)健性。因此選擇更大的封裝件可以有效防止雪崩。4.選擇MOS管的后一步是決定MOS管的開關性能。影響開關性能的參數(shù)有很多,但重要的是柵極/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。MOS管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,要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)對開關性能的影響大。柵極電壓很低,一般在幾伏到幾十伏之間。江蘇品質MOS管工廠直銷
對于電池供電的便攜式電子設備來說,電路的工作電壓低(以鋰電池為例,工作電壓~),因此,電源芯片的工作電壓較低。MOS管具有很低的導通電阻,消耗能量較低,在目前流行的高效DC-DC芯片中多采用MOS管作為功率開關。但是由于MOS管的寄生電容大,一般情況下NMOS開關管的柵極電容高達幾十皮法。這對于設計高工作頻率DC-DC轉換器開關管驅動電路的設計提出了更高的要求。在低電壓ULSI設計中有多種CMOS、BiCMOS采用自舉升壓結構的邏輯電路和作為大容性負載的驅動電路。這些電路能夠在低于1V電壓供電條件下正常工作,并且能夠在負載電容1~2pF的條件下工作頻率能夠達到幾十兆甚至上百兆赫茲。本文正是采用了自舉升壓電路,設計了一種具有大負載電容驅動能力的,適合于低電壓、高開關頻率升壓型DC-DC轉換器的驅動電路。電路基于SamsungAHP615BiCMOS工藝設計并經過Hspice仿真驗證,在供電電壓,負載電容為60pF時,工作頻率能夠達到5MHz以上。MOS開關管損失不管是NMOS還是PMOS,導通后都有導通電阻存在,這樣電流就會在這個電阻上消耗能量,這部分消耗的能量叫做導通損耗。選擇導通電阻小的MOS管會減小導通損耗?,F(xiàn)在的小功率MOS管導通電阻一般在幾十毫歐左右,幾毫歐的也有。北京品質MOS管現(xiàn)貨MOS 管作為半導體領域基礎的器件之一,無論是在 IC 設計里,還是板級電路應用上,都十分廣。
這個電路提供了如下的特性:1,用低端電壓和PWM驅動MOS管。2,用小幅度的PWM信號驅動高gate電壓需求的MOS管。3,gate電壓的峰值限制4,輸入和輸出的電流限制5,通過使用合適的電阻,可以達到很低的功耗。6,PWM信號反相。NMOS并不需要這個特性,可以通過前置一個反相器來解決。在設計便攜式設備和無線產品時,提高產品性能、延長電池工作時間是設計人員需要面對的兩個問題。DC-DC轉換器具有效率高、輸出電流大、靜態(tài)電流小等優(yōu)點,非常適用于為便攜式設備供電。DC-DC轉換器設計技術發(fā)展主要趨勢:(1)高頻化技術:隨著開關頻率的提高,開關變換器的體積也隨之減小,功率密度也得到大幅提升,動態(tài)響應得到改善。小功率DC-DC轉換器的開關頻率將上升到兆赫級。(2)低輸出電壓技術:隨著半導體制造技術的不斷發(fā)展,微處理器和便攜式電子設備的工作電壓越來越低,這就要求未來的DC-DC變換器能夠提供低輸出電壓以適應微處理器和便攜式電子設備的要求。這些技術的發(fā)展對電源芯片電路的設計提出了更高的要求。首先,隨著開關頻率的不斷提高,對于開關元件的性能提出了很高的要求,同時必須具有相應的開關元件驅動電路以保證開關元件在高達兆赫級的開關頻率下正常工作。其次。
N溝道增強型MOS管的結構在一塊摻雜濃度較低的P型硅襯底上,制作兩個高摻雜濃度的N+區(qū),并用金屬鋁引出兩個電極,分別作漏極d和源極s。然后在半導體表面覆蓋一層很薄的二氧化硅(SiO2)絕緣層,在漏——源極間的絕緣層上再裝上一個鋁電極,作為柵極g。在襯底上也引出一個電極B,這就構成了一個N溝道增強型MOS管。MOS管的源極和襯底通常是接在一起的(大多數(shù)管子在出廠前已連接好)。它的柵極與其它電極間是絕緣的。圖(a)、(b)分別是它的結構示意圖和符號。符號中的箭頭方向表示由P(襯底)指向N(溝道)。P溝道增強型MOS管的箭頭方向與上述相反,如圖(c)所示。N溝道增強型MOS管的工作原理(1)vGS對iD及溝道的控制作用①vGS=0的情況從圖1(a)可以看出,增強型MOS管的漏極d和源極s之間有兩個背靠背的PN結。當柵——源電壓vGS=0時,即使加上漏——源電壓vDS,而且不論vDS的極性如何,總有一個PN結處于反偏狀態(tài),漏——源極間沒有導電溝道,所以這時漏極電流iD≈0。②vGS>0的情況若vGS>0,則柵極和襯底之間的SiO2絕緣層中便產生一個電場。電場方向垂直于半導體表面的由柵極指向襯底的電場。這個電場能排斥空穴而吸引電子。排斥空穴:使柵極附近的P型襯底中的空穴被排斥。這個器件有兩個電極,一個是金屬,另一個是extrinsic silicon(外在硅)。
MOS)晶體管可分為N溝道與P溝道兩大類,P溝道硅MOS場效應晶體管在N型硅襯底上有兩個P+區(qū),分別叫做源極和漏極,兩極之間不通導,柵極上加有足夠的正電壓(源極接地)時,柵極下的N型硅表面呈現(xiàn)P型反型層,成為連接源極和漏極的溝道。改變柵壓可以改變溝道中的電子密度,從而改變溝道的電阻。這種MOS場效應晶體管稱為P溝道增強型場效應晶體管。如果N型硅襯底表面不加柵壓就已存在P型反型層溝道,加上適當?shù)钠珘海墒箿系赖碾娮柙龃蠡驕p小。這樣的MOS場效應晶體管稱為P溝道耗盡型場效應晶體管。統(tǒng)稱為PMOS晶體管。P溝道MOS晶體管的空穴遷移率低,因而在MOS晶體管的幾何尺寸和工作電壓值相等的情況下,PMOS晶體管的跨導小于N溝道MOS晶體管。此外,P溝道MOS晶體管閾值電壓的值一般偏高,要求有較高的工作電壓。它的供電電源的電壓大小和極性,與雙極型晶體管——晶體管邏輯電路不兼容。PMOS因邏輯擺幅大,充電放電過程長,加之器件跨導小,所以工作速度更低,在NMOS電路(見N溝道金屬—氧化物—半導體集成電路)出現(xiàn)之后,多數(shù)已為NMOS電路所取代。只是,因PMOS電路工藝簡單,價格便宜,有些中規(guī)模和小規(guī)模數(shù)字控制電路仍采用PMOS電路技術。其優(yōu)點是效率高(可達80%)、抗輻射能力強以及耐高溫性能好。江蘇品質MOS管工廠直銷
OS管是指場效應管。它采用絕緣柵結構的晶體三極管,輸入阻抗高,輸出呈電阻態(tài)。江蘇品質MOS管工廠直銷
channel變成了強反轉。Channel形成時的電壓被稱為閾值電壓Vt。當GATE和BACKGATE之間的電壓差小于閾值電壓時,不會形成channel。當電壓差超過閾值電壓時,channel就出現(xiàn)了。MOS電容:(A)未偏置(VBG=0V),(B)反轉(VBG=3V),(C)積累(VBG=-3V)。正是當MOS電容的GATE相對于backgate是負電壓時的情況。電場反轉,往表面吸引空穴排斥電子。硅表層看上去更重的摻雜了,這個器件被認為是處于accumulation狀態(tài)了。MOS電容的特性能被用來形成MOS管。Gate,電介質和backgate保持原樣。在GATE的兩邊是兩個額外的選擇性摻雜的區(qū)域。其中一個稱為source,另一個稱為drain。假設source和backgate都接地,drain接正電壓。只要GATE對BACKGATE的電壓仍舊小于閾值電壓,就不會形成channel。Drain和backgate之間的PN結反向偏置,所以只有很小的電流從drain流向backgate。如果GATE電壓超過了閾值電壓,在GATE電介質下就出現(xiàn)了channel。這個channel就像一薄層短接drain和source的N型硅。由電子組成的電流從source通過channel流到drain??偟膩碚f,只有在gate對source電壓V超過閾值電壓Vt時,才會有drain電流。在對稱的MOS管中,對source和drain的標注有一點任意性。定義上,載流子流出source。江蘇品質MOS管工廠直銷
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