通過了解MOSFET的類型及了解和決定它們的重要性能特點，設計人員就能針對特定設計選擇正確的MOSFET。本文通過四大步驟教你如何根據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。

MOSFET有兩大類型：N溝道和P溝道。在功率係統中，MOSFET可被看成電氣開關。當在N溝道MOSFET的柵極和源極間加上正電壓時，其開關導通。導通時，電流可經開關從漏極流向源極。漏極和源極之間存在一個內阻，稱為導通電阻RDS(ON)。必須清楚MOSFET的(de)柵(zha)極(ji)是(shi)個(ge)高(gao)阻(zu)抗(kang)端(duan)

，因(yin)此(ci)
，總(zong)是(shi)要(yao)在(zai)柵(zha)極(ji)加(jia)上(shang)一(yi)個(ge)電(dian)壓(ya)。如(ru)果(guo)柵(zha)極(ji)為(wei)懸(xuan)空(kong)，器(qi)件(jian)將(jiang)不(bu)能(neng)按(an)設(she)計(ji)意(yi)圖(tu)工(gong)作(zuo)，並(bing)可(ke)能(neng)在(zai)不(bu)恰(qia)當(dang)的(de)時(shi)刻(ke)導(dao)通(tong)或(huo)關(guan)閉(bi)

，導(dao)致(zhi)係(xi)統(tong)產(chan)生(sheng)潛(qian)在(zai)的(de)功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)。當(dang)源(yuan)極(ji)和(he)柵(zha)極(ji)間(jian)的(de)電(dian)壓(ya)為(wei)零(ling)時(shi)，開(kai)關(guan)關(guan)閉(bi)，而(er)電(dian)流(liu)停(ting)止(zhi)通(tong)過(guo)器(qi)件(jian)。雖(sui)然(ran)這(zhe)時(shi)器(qi)件(jian)已(yi)經(jing)關(guan)閉(bi)
，但(dan)仍(reng)然(ran)有(you)微(wei)小(xiao)電(dian)流(liu)存(cun)在(zai)，這(zhe)稱(cheng)之(zhi)為(wei)漏(lou)電(dian)流(liu)，即(ji)IDSS。

第一步：選用N溝道還是P溝道

為設計選擇正確器件的第一步是決定采用N溝道還是P溝道MOSFET。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。

要yao選xuan擇ze適shi合he應ying用yong的de器qi件jian，必bi須xu確que定ding驅qu動dong器qi件jian所suo需xu的de電dian壓ya
，以yi及ji在zai設she計ji中zhong最zui簡jian易yi執zhi行xing的de方fang法fa。下xia一yi步bu是shi確que定ding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MOSFETnengchengshoudezuidadianyahuisuiwenduerbianhuazhedianshifenzhongyao。shejirenyuanbixuzaizhenggegongzuowendufanweineiceshidianyadebianhuafanwei。edingdianyabixuyouzugoudeyuliangfugaizhegebianhuafanwei，quebaodianlubuhuishixiao。shejigongchengshixuyaokaolvdeqitaanquanyinsubaokuoyoukaiguandianzishebei(如電機或變壓器)誘發的電壓瞬變。不同應用的額定電壓也有所不同；通常，便攜式設備為20V、FPGA電源為20～30V、85～220VAC應用為450～600V。

第二步：確定額定電流

第二步是選擇MOSFET的額定電流。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)流過器件。一旦確定了這些條件下的最大電流

，隻需直接選擇能承受這個最大電流的器件便可。

選好額定電流後，還必須計算導通損耗。在實際情況下
，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。器件的功率耗損可由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)就會越高。對係統設計人員來說，這就是取決於係統電壓而需要折中權衡的地方。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。

技術對器件的特性有著重大影響，因為有些技術在提高最大VDS時往往會使RDS(ON)增大。對於這樣的技術
，如果打算降低VDS和RDS(ON)
，那(na)麼(me)就(jiu)得(de)增(zeng)加(jia)晶(jing)片(pian)尺(chi)寸(cun)，從(cong)而(er)增(zeng)加(jia)與(yu)之(zhi)配(pei)套(tao)的(de)封(feng)裝(zhuang)尺(chi)寸(cun)及(ji)相(xiang)關(guan)的(de)開(kai)發(fa)成(cheng)本(ben)。業(ye)界(jie)現(xian)有(you)好(hao)幾(ji)種(zhong)試(shi)圖(tu)控(kong)製(zhi)晶(jing)片(pian)尺(chi)寸(cun)增(zeng)加(jia)的(de)技(ji)術(shu)，其(qi)中(zhong)最(zui)主(zhu)要(yao)的(de)是(shi)溝(gou)道(dao)和(he)電(dian)荷(he)平(ping)衡(heng)技(ji)術(shu)。

在溝道技術中，晶片中嵌入了一個深溝，通常是為低電壓預留的，用於降低導通電阻RDS(ON)。為了減少最大VDS對RDS(ON)的影響，開發過程中采用了外延生長柱/蝕刻柱工藝。例如，飛兆半導體開發了稱為SuperFET的技術，針對RDS(ON)的降低而增加了額外的製造步驟。這種對RDS(ON)的關注十分重要，因為當標準MOSFET的擊穿電壓升高時
，RDS(ON)會隨之呈指數級增加，並且導致晶片尺寸增大。SuperFET工藝將RDS(ON)與晶片尺寸間的指數關係變成了線性關係。這樣，SuperFET器件便可在小晶片尺寸
，甚至在擊穿電壓達到600V的情況下，實現理想的低RDS(ON)。結果是晶片尺寸可減小達35%。而對於最終用戶來說，這意味著封裝尺寸的大幅減小。

下頁內容：確定熱要求和決定開關性能
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第三步：確定熱要求

選擇MOSFET的(de)下(xia)一(yi)步(bu)是(shi)計(ji)算(suan)係(xi)統(tong)的(de)散(san)熱(re)要(yao)求(qiu)。設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)必(bi)須(xu)考(kao)慮(lv)兩(liang)種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)情(qing)況(kuang)，即(ji)最(zui)壞(huai)情(qing)況(kuang)和(he)真(zhen)實(shi)情(qing)況(kuang)。建(jian)議(yi)采(cai)用(yong)針(zhen)對(dui)最(zui)壞(huai)情(qing)況(kuang)的(de)計(ji)算(suan)結(jie)果(guo)，因(yin)為(wei)這(zhe)個(ge)結(jie)果(guo)提(ti)供(gong)更(geng)大(da)的(de)安(an)全(quan)餘(yu)量(liang)，能(neng)確(que)保(bao)係(xi)統(tong)不(bu)會(hui)失(shi)效(xiao)。在(zai)MOSFET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，設計人員還必須考慮半導體結/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。

xuebengjichuanshizhibandaotiqijianshangdefanxiangdianyachaoguozuidazhi
，bingxingchengqiangdianchangshiqijianneidianliuzengjia。gaidianliujianghaosangonglv，shiqijiandewendushenggao
，erqieyoukenengsunhuaiqijian。bandaotigongsidouhuiduiqijianjinxingxuebengceshi，jisuanqixuebengdianya
，huoduiqijiandewenjianxingjinxingceshi。jisuanedingxuebengdianyayouliangzhongfangfa；一是統計法，另一是熱計算。而熱計算因為較為實用而得到廣泛采用。

不少公司都有提供其器件測試的詳情，如飛兆半導體提供了“Power MOSFET Avalanche Guidelines”（ Power MOSFET Avalanche Guidelines--可以到Fairchild網站去下載）。除chu計ji算suan外wai，技ji術shu對dui雪xue崩beng效xiao應ying也ye有you很hen大da影ying響xiang。例li如ru，晶jing片pian尺chi寸cun的de增zeng加jia會hui提ti高gao抗kang雪xue崩beng能neng力li，最zui終zhong提ti高gao器qi件jian的de穩wen健jian性xing。對dui最zui終zhong用yong戶hu而er言yan
，這zhe意yi味wei著zhe要yao在zai係xi統tong中zhong采cai用yong更geng大da的de封feng裝zhuang件jian。

第四步：決定開關性能

選擇MOSFET的最後一步是決定MOSFET的開關性能。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。舉例說
，SuperFET這種新技術就可通過降低RDS(ON)和柵極電荷(Qg)，最大限度地減少傳導損耗和提高開關性能。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。