MOS管小电流发热原因及如何解决发热问题分析-MOS管损毁原因总结

什么是MOS管

MOS管(guan)(guan)(guan)(guan)小电流(liu)是什么？MOS管(guan)(guan)(guan)(guan)小电流(liu)发热等问题解(jie)析。MOS管(guan)(guan)(guan)(guan)全称金属—氧化物—半导(dao)体场效(xiao)应(ying)(ying)晶体管(guan)(guan)(guan)(guan)或称金属—绝缘(yuan)体—半导(dao)体场效(xiao)应(ying)(ying)晶体管(guan)(guan)(guan)(guan)，英文名metal oxide semiconductor，属于场效(xiao)应(ying)(ying)管(guan)(guan)(guan)(guan)中(zhong)的绝缘(yuan)栅(zha)型，因(yin)此，MOS管(guan)(guan)(guan)(guan)有时候又(you)称为绝缘(yuan)栅(zha)场效(xiao)应(ying)(ying)管(guan)(guan)(guan)(guan)。

MOS管构造

MOS管这个(ge)(ge)器(qi)件(jian)有两(liang)个(ge)(ge)电极(ji)(ji)，分别是(shi)(shi)(shi)(shi)漏(lou)极(ji)(ji)D和(he)源极(ji)(ji)S，无论(lun)是(shi)(shi)(shi)(shi)图一(yi)(yi)的(de)N型(xing)还(hai)是(shi)(shi)(shi)(shi)图二的(de)P型(xing)都是(shi)(shi)(shi)(shi)一(yi)(yi)块掺杂(za)浓度较低的(de)P型(xing)半(ban)(ban)导体硅衬底上(shang)，用(yong)半(ban)(ban)导体光刻、扩散(san)工艺(yi)制作两(liang)个(ge)(ge)高掺杂(za)浓度的(de)N+/P+区，并用(yong)金(jin)属铝(lv)引出漏(lou)极(ji)(ji)D和(he)源极(ji)(ji)S。然后在(zai)(zai)漏(lou)极(ji)(ji)和(he)源极(ji)(ji)之(zhi)间(jian)的(de)N/P型(xing)半(ban)(ban)导体表面复盖一(yi)(yi)层很薄的(de)二氧化硅（Si02）绝缘(yuan)层膜(mo)，在(zai)(zai)再这个(ge)(ge)绝缘(yuan)层膜(mo)上(shang)装上(shang)一(yi)(yi)个(ge)(ge)铝(lv)电极(ji)(ji)，作为栅(zha)极(ji)(ji)G。这就(jiu)构成了一(yi)(yi)个(ge)(ge)N/P沟道（NPN型(xing)）增强型(xing)MOS管。

MOS管小电流发热问题分析

mos管(guan)，做(zuo)电源设计，或者做(zuo)驱动(dong)(dong)方面的电路，难免(mian)要用(yong)到MOS管(guan)。MOS管(guan)有(you)(you)很多种类，也有(you)(you)很多作(zuo)用(yong)。做(zuo)电源或者驱动(dong)(dong)的使用(yong)，当然就(jiu)是用(yong)它的开关(guan)作(zuo)用(yong)。

无论N型或者P型MOS管，其(qi)工作原理本(ben)质(zhi)是一样的(de)(de)(de)。MOS管是由(you)加(jia)在输入端栅极(ji)(ji)的(de)(de)(de)电(dian)压(ya)来控制(zhi)输出端漏极(ji)(ji)的(de)(de)(de)电(dian)流。MOS管是压(ya)控器件它(ta)通过加(jia)在栅极(ji)(ji)上的(de)(de)(de)电(dian)压(ya)控制(zhi)器件的(de)(de)(de)特性，不会发生像三极(ji)(ji)管做(zuo)开(kai)关时的(de)(de)(de)因基极(ji)(ji)电(dian)流引起的(de)(de)(de)电(dian)荷存(cun)储效应(ying)，因此在开(kai)关应(ying)用中，MOS管的(de)(de)(de)开(kai)关速度应(ying)该(gai)比三极(ji)(ji)管快(kuai)。其(qi)主要原理如图：

在开(kai)(kai)(kai)(kai)关电(dian)(dian)(dian)源中(zhong)常用(yong)MOS管(guan)的漏极(ji)开(kai)(kai)(kai)(kai)路电(dian)(dian)(dian)路，如图2漏极(ji)原封(feng)不(bu)动(dong)地接负(fu)载，叫(jiao)开(kai)(kai)(kai)(kai)路漏极(ji)，开(kai)(kai)(kai)(kai)路漏极(ji)电(dian)(dian)(dian)路中(zhong)不(bu)管(guan)负(fu)载接多(duo)高(gao)的电(dian)(dian)(dian)压，都能(neng)够接通和关断负(fu)载电(dian)(dian)(dian)流(liu)。是理(li)想的模(mo)拟(ni)开(kai)(kai)(kai)(kai)关器件。这(zhei)就是MOS管(guan)做(zuo)(zuo)开(kai)(kai)(kai)(kai)关器件的原理(li)。当然(ran)MOS管(guan)做(zuo)(zuo)开(kai)(kai)(kai)(kai)关使(shi)用(yong)的电(dian)(dian)(dian)路形(xing)式比较多(duo)了。

NMOS管(guan)的(de)开路漏极电路

在(zai)开关电(dian)源应(ying)用方面，这种(zhong)应(ying)用需要(yao)MOS管定期(qi)导通和关断。比如，DC-DC电(dian)源中常用的基本降压转(zhuan)换器依赖两个MOS管来执行开关功(gong)能(neng)，这些开关交替在(zai)电(dian)感里存储能(neng)量(liang)(liang)，然后把能(neng)量(liang)(liang)释(shi)放(fang)给负载(zai)。我们(men)常选择数百kHz乃(nai)至1MHz以上的频(pin)率，因为频(pin)率越高，磁性元件可(ke)以更(geng)(geng)小(xiao)更(geng)(geng)轻(qing)。在(zai)正常工(gong)作期(qi)间，MOS管只相当(dang)于一个导体。因此，我们(men)电(dian)路或者(zhe)电(dian)源设(she)计人员最关心的是MOS的最小(xiao)传导损耗。

我(wo)们经(jing)常看(kan)MOS管(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)PDF参(can)数，MOS管(guan)(guan)制(zhi)造商(shang)采(cai)用RDS（ON）参(can)数来定义(yi)导(dao)通阻(zu)抗，对(dui)开关应(ying)用来说，RDS（ON）也是(shi)最(zui)重要的(de)(de)(de)(de)器件特性(xing)。数据手册(ce)定义(yi)RDS（ON）与栅极（或驱动）电压VGS以及流经(jing)开关的(de)(de)(de)(de)电流有关，但对(dui)于充分的(de)(de)(de)(de)栅极驱动，RDS（ON）是(shi)一个相对(dui)静态参(can)数。一直处于导(dao)通的(de)(de)(de)(de)MOS管(guan)(guan)很容(rong)易发热。另外，慢慢升高的(de)(de)(de)(de)结温也会导(dao)致RDS（ON）的(de)(de)(de)(de)增加。MOS管(guan)(guan)数据手册(ce)规定了热阻(zu)抗参(can)数，其定义(yi)为MOS管(guan)(guan)封(feng)装(zhuang)的(de)(de)(de)(de)半导(dao)体结散热能力。RθJC的(de)(de)(de)(de)最(zui)简单的(de)(de)(de)(de)定义(yi)是(shi)结到管(guan)(guan)壳的(de)(de)(de)(de)热阻(zu)抗。

MOS管小电流发热的原因

MOS管小电流(liu)发热原(yuan)因总结(jie)如(ru)下：

1、电(dian)路(lu)设计(ji)的(de)问题，就(jiu)是(shi)(shi)让(rang)MOS管(guan)工(gong)作(zuo)在(zai)线性的(de)工(gong)作(zuo)状(zhuang)态，而不(bu)是(shi)(shi)在(zai)开关(guan)状(zhuang)态。这(zhei)也(ye)是(shi)(shi)导致MOS管(guan)发(fa)热的(de)一个原(yuan)因(yin)。如果N-MOS做开关(guan)，G级电(dian)压要比(bi)电(dian)源(yuan)高几(ji)V，才能完(wan)全导通，P-MOS则相反(fan)。没(mei)有完(wan)全打开而压降过大(da)造成功率消耗(hao)，等效直流(liu)阻(zu)抗比(bi)较大(da)，压降增大(da)，所(suo)以U*I也(ye)增大(da)，损耗(hao)就(jiu)意(yi)味着发(fa)热。这(zhei)是(shi)(shi)设计(ji)电(dian)路(lu)的(de)最忌讳的(de)错误(wu)。

2、频率太高，主要(yao)是有(you)时过分追(zhui)求(qiu)体(ti)积，导致(zhi)频率提(ti)高，MOS管上的损耗增大(da)了(le)，所以发热也加(jia)大(da)了(le)。

3、没有做好(hao)足够(gou)(gou)的(de)散热(re)设计(ji)，电(dian)(dian)流太高，MOS管标称的(de)电(dian)(dian)流值(zhi)，一(yi)般需要(yao)良好(hao)的(de)散热(re)才能达到。所以ID小于(yu)最大(da)电(dian)(dian)流，也(ye)可(ke)能发(fa)热(re)严重，需要(yao)足够(gou)(gou)的(de)辅(fu)助散热(re)片。

4、MOS管的选型有误，对(dui)功(gong)率判断有误，MOS管内阻(zu)没有充分考虑，导致(zhi)开关阻(zu)抗增大。

MOS管小电流发热如何解决

1、做好MOS管的散热(re)设计，添加足够(gou)多的辅助散热(re)片(pian)。

2、贴散热胶(jiao)。

MOS管损毁原因总结

1、在电源电压方面

1）、过流-------持续大电流或(huo)瞬间超大电流引起的结温过高而烧毁；

2）、过(guo)(guo)压-------源(yuan)漏过(guo)(guo)压击穿、源(yuan)栅极(ji)过(guo)(guo)压击穿；

3）、静电-------静电击穿。CMOS电路都怕静电；

2、在MOS管电源电压方面

1）、漏源电(dian)压过大，MOS管烧坏。现象：MOS管D、S两端短路；

2）、漏源电(dian)流过(guo)大，MOS管烧坏。现象：MOS管D、S两端短路；

3）、栅源(yuan)电压(ya)过大(da)，MOS管烧坏。现象：MOS管G、D、S短(duan)路；

3、其他方面

1）、堵(du)转会使电(dian)(dian)(dian)机(ji)感应电(dian)(dian)(dian)动势升高，使电(dian)(dian)(dian)机(ji)电(dian)(dian)(dian)流大增过流保(bao)护太迟钝；

2）、同(tong)时导通；

3）、功率(lv)过(guo)大；

4）、散热不(bu)足；

5）、频率太(tai)高；

6）、MOS管内阻未充分考虑，导致开关阻抗增大；

4、会对MOS管造成的影响

1）、MOS管吸(xi)附灰(hui)尘，改变(bian)线路间的阻抗，影响MOS管的功能和寿命。

2）、因(yin)电场或电流(liu)破坏元(yuan)件绝缘层和导体，使MOS管不能工作（完全破坏）。

3）、因瞬(shun)间(jian)的(de)电场(chang)软击穿(chuan)或电流(liu)产生过热，使MOS管受(shou)伤，虽仍能工作，但是(shi)寿命受(shou)损。

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