MOS管静态参数指标包含：漏-源击穿电压V(BR)DSS、开启电压VTH、漏-源饱和漏电流IDSS、栅-源驱动电流或反向电流IGSS、导通电阻RDS(on)、栅源击穿电压VGS。

 

漏源击穿电压V(BR)DSS

漏源击穿电压是指栅源电压为VGS为0时，场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压。加在场效应管上的工作电压必须小于V(BR)DSS,且具有正温度特性，应以此参数在低温条件下的值作为安全考虑，是极限参数。

 

开启电压VGS(TH)

当外加栅极控制电压VGS超过VGS(TH)时，漏区和源区的表面反型层形成了连接的沟道，应用中常将漏极短接条件下ID等于1mA时的栅极电压称为开启电压，会随温度上升而降低。

 

导通电阻RDS(on)

MOS管导通时，其漏极与源极之间所有的电阻总和。主要构成部分如下图所示：

图1：导通电阻RDSON等效电路

 

RDSON详细构成

RN+:源极N+扩散区中的电阻，占很小，高压中可忽略；RCH:沟道区域，随沟道宽度长度之比、栅极氧化层厚度和栅极电压的变化而不同，低压MOS中占比最大。    

RA:VGS建立时电荷开始聚集在N-的外延层，并在沟道和JFET区间形成-电流。在此聚集区域的电阻即为RA。电阻值随着聚集区电荷量和表面自由载流子的迁移率的变化而不同。并且如果栅极电极减小的话，就相当于减小了聚集区的长度，故RA会随着RJ的增大而减小。

RJ:在P型区间的N-外延层当中的电阻；RD:在P区与衬底间的电阻，高压MOS中的占比最大；RS:衬底区的电阻，高压可忽略，50V的MOS管中有相当大的影响。另外，RDSON会随着漏极-源极的金属材质、N+半导体区域、器件封装的不同而有着非理想的变化。

 

RDSON的温度特性

图2：RDSON负温度特性曲线

 

25℃和175℃两条传输特性曲线有一个交点，此交点的VG称为转折电压（又称零温度系数点，约VGS=5.5V）,转折电压略为大于VTH电压，在转折电压的左下部分曲线VGS电压一定时，温度越高，所流过的电流越大，也就是RDSON越小，这个区域为负温度系数区域。

负温度特性存在于开关转换的瞬态过程中，功率MOS管的内部由许多小的MOS晶胞并联组成。所有单元的G极和S极由内部金属导体连接汇集在晶元的某一位置，然后由导线引出的管脚。这样离汇集点越远的单元，G极的等效串联电阻就越大，离栅极管脚距离近的晶胞单元VGS大，流过的电流大，温度高，RDSON变小，电流更大，形成正反馈。若此区域停留时间过长，局部晶胞可能会出现过热击穿的情况，容易出现局部热点损坏。    

图3：RDSON正温度特性曲线

 

在转折电压的右上部分曲线，VGS电压一定时，温度越高，所流过的电流越小，也就是RDSON越大，此时流过的电流就越小，这个区域为正温度系数区域，功率MOS管内的晶胞单元会自动均流。

 

【重要知识点】

正温度系数的RDSON，使得能够抑制局部温升，消除器件的局部热点，使器件温度趋于均匀，从而使MOS管的安全工作区SQA远大于三极管的安全工作区，也是MOS管可以用于并联使用的主要原因之一。

没有三极管的二次击穿现象（元胞自动均流的结果），导致高温下功耗加大，同时使散热设计变得复杂。

 

饱和漏源电流（IDSS）

在漏-源间加上V(BR)DSS和在125℃环境温度时80% V(BR)DSS，G-S极短接下测得；正温度系数，且其对温度的敏感性比V(BR)DSS要大得多，测量方法如下图所示：    

图4：MOS管漏-源漏电流IDSS测量方法

 

栅-源驱动电流（IGSS）

在栅极与源极之间加上最大VGS耐压时的电流，有正反向；由栅极氧化物的质量和器件尺寸所决定，测量方法如下图所示：

 

图5：MOS管栅-源驱动电流IGSS测量方法

 

栅-源击穿电压（VGS）

在栅极与源极之间最大工作的正向偏置电压和负压；主要受栅极氧化层的厚度所决定；VGS有±20V和±30V两种；VGS是极限，超过这个电压值，即使在极短的时间内也会对栅极氧化层产生永久性损害，ESD是造成栅极失效的主要原因，须尽量避免。    

 

 

来源：风陵渡口话EMC

关键词： MOSFET管