本文導讀

MOSFET是電子系統中的重要部件，需要深入了解它的關鍵特性及指標才能做出正確選擇。這些關鍵指標中，以靜態特性和動態特性更為重要，本文主要討論動態特性。動態特性決定了器件的開關性能。這些動態性能的幾個參數高度依賴于測量條件。

1

前言

本文選取Nexperia 最新推出的BUK7Y1R7-40H，以官方手冊中的數據和圖表，作為解讀依據。BUK7Y1R7-40H于2017年9月推出，基于最新工藝-Trench9制作，符合AEC-Q101認證。可以廣泛應用于12V汽車系統，如EPS，E-Pump等。

下表就是一個簡單的動態特性表格。

2

柵極電荷與米勒平臺

1柵極電荷

Qg(tot), Qgs 和 Qgd描述了在一定的條件下，MOSFET開關需要的柵極電荷，取自于同樣的柵極電荷曲線。當在漏極柵極和源極間有顯著的電壓電流同時變化時，在開關過程中會有大量的功率損耗。在器件關閉狀態下，雖然有顯著的電壓，但是電流值卻可以忽略不計。在完全導通時，存在顯著的電流和較低的電壓值。柵極電荷依賴于門限電壓，開關動態和工作負載。阻性負載和感性負載是不一樣的。下圖展示了一個典型的柵極電荷曲線圖：

由于容值隨電壓和電流變化，所以在確定開關性能的時候需要參考柵極電荷值。柵極電荷曲線描述了當 MOSFT的漏極施加了一個特定的電流和電壓時，器件將發生的變化，表明在柵極電壓曲線期間，要么給器件施加一個固定的電壓，要么施加一個固定的電流。

2米勒平臺

因為 MOSFET 中增加的電荷能讓導通更容易，這就讓Vds電壓開始下降。最終電容量停止上升，此后任何柵極電荷的增多都會導致Vgs的上升。有時這個特性被稱作“米勒平臺”，相應的時間叫做米勒電容上升。米勒平臺也就是指柵極漏極電荷Qgd。在這期間，在器件的漏極和源極間有顯著的電壓和電流，所以 Qgd 是決定開關損耗的重要參數。一旦到達了米勒平臺，柵極源極間電壓又一次上升，但是這次的容值要比之前 Qgs 達到的容值要大。柵極電荷曲線梯度在米勒臺階以上有所下降。

柵極電荷參數受測量條件的影響很大。不同廠商經常引用不同條件下的柵極電荷參數，這就需要在比較不同來源的柵極電荷時特殊注意。較高的電流會導致較大的柵極源極電荷值，因為平臺電壓同樣會很高。較高的漏極源極電壓，因為米勒平臺上升，會導致柵極漏極間電荷和總柵極電荷增多。

如果 MOSFET 從關閉狀態下（Vgs = 0 V）開始，柵極電荷的增多會導致器件柵極源極間電壓的升高。在這種模式下，是在源極和漏極間施加了一個固定 Vds 電壓。

當柵極和源極間電壓達到了電壓限值，這個限值是特定漏極和源極間電壓限制的漏極電流所對應的柵極和源極間的電壓值。MOSFET 的容值是在增加的，但柵極電壓保持不變。這個就是平臺電壓和柵極源極間電荷 Qgs。電流越大，平臺電壓越大。

3

結語

功率MOSFET廣泛應用于工業、消費和汽車領域。特別地，在剎車系統、動力轉向系統、小功率電機驅動和引擎管理電路中，MOSFET的地位越來越重要。了解MOSFET的關鍵參數和電氣性能，對于工程師后期的設計，能夠起到事半功倍的效果。