MOS管小電流發(fā)熱原因及如何解決發(fā)熱問題分析-MOS管損毀原因總結(jié)-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2019-09-27
MOS管小電流是什么？MOS管小電流發(fā)熱等問題解析。MOS管全稱金屬—氧化物—半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管或稱金屬—絕緣體—半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，英文名metal oxide semiconductor，屬于場效應(yīng)管中的絕緣柵型，因此，MOS管有時(shí)候又稱為絕緣柵場效應(yīng)管。
MOS管這個(gè)器件有兩個(gè)電極，分別是漏極D和源極S，無論是圖一的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，做電源設(shè)計(jì)，或者做驅(qū)動方面的電路，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)動的使用，當(dāng)然就是用它的開關(guān)作用。
無論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控制輸出端漏極的電流。MOS管是壓控器件它通過加在柵極上的電壓控制器件的特性，不會發(fā)生像三極管做開關(guān)時(shí)的因基極電流引起的電荷存儲效應(yīng)，因此在開關(guān)應(yīng)用中，MOS管的開關(guān)速度應(yīng)該比三極管快。其主要原理如圖：
在開關(guān)電源中常用MOS管的漏極開路電路，如圖2漏極原封不動地接負(fù)載，叫開路漏極，開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。是理想的模擬開關(guān)器件。這就是MOS管做開關(guān)器件的原理。當(dāng)然MOS管做開關(guān)使用的電路形式比較多了。
NMOS管的開路漏極電路
在開關(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管來執(zhí)行開關(guān)功能，這些開關(guān)交替在電感里存儲能量，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)常看MOS管的PDF參數(shù)，MOS管制造商采用RDS（ON）參數(shù)來定義導(dǎo)通阻抗，對開關(guān)應(yīng)用來說，RDS（ON）也是最重要的器件特性。數(shù)據(jù)手冊定義RDS（ON）與柵極（或驅(qū)動）電壓VGS以及流經(jīng)開關(guān)的電流有關(guān)，但對于充分的柵極驅(qū)動，RDS（ON）是一個(gè)相對靜態(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)溫也會導(dǎo)致RDS（ON）的增加。MOS管數(shù)據(jù)手冊規(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的最簡單的定義是結(jié)到管殼的熱阻抗。
MOS管小電流發(fā)熱原因總結(jié)如下：
1、電路設(shè)計(jì)的問題，就是讓MOS管工作在線性的工作狀態(tài)，而不是在開關(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做開關(guān)，G級電壓要比電源高幾V，才能完全導(dǎo)通，P-MOS則相反。沒有完全打開而壓降過大造成功率消耗，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)電路的最忌諱的錯誤。
2、頻率太高，主要是有時(shí)過分追求體積，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，對功率判斷有誤，MOS管內(nèi)阻沒有充分考慮，導(dǎo)致開關(guān)阻抗增大。
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。
1、在電源電壓方面
1）、過流-------持續(xù)大電流或瞬間超大電流引起的結(jié)溫過高而燒毀；
2）、過壓-------源漏過壓擊穿、源柵極過壓擊穿；
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）、漏源電壓過大，MOS管燒壞。現(xiàn)象：MOS管D、S兩端短路；
2）、漏源電流過大，MOS管燒壞。現(xiàn)象：MOS管D、S兩端短路；
3）、柵源電壓過大，MOS管燒壞。現(xiàn)象：MOS管G、D、S短路；
3、其他方面
1）、堵轉(zhuǎn)會使電機(jī)感應(yīng)電動勢升高，使電機(jī)電流大增過流保護(hù)太遲鈍；
2）、同時(shí)導(dǎo)通；
3）、功率過大；
4）、散熱不足；
5）、頻率太高；
6）、MOS管內(nèi)阻未充分考慮，導(dǎo)致開關(guān)阻抗增大；
4、會對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）、因瞬間的電場軟擊穿或電流產(chǎn)生過熱，使MOS管受傷，雖仍能工作，但是壽命受損。
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