Q: 什么是SOA？

 

A: MOSFET的安全工作区（SOA）是指 MOSFET 在饱和区工作时能够承受的最大功率。

 

Fig1. Safe Operation Area

 

在上面的 SOA 图中，我们可以看到所有这些限制和边界。更深入地观察图中，我们还可以看到针对不同脉冲持续时间的额外限制 (1ms，100us，10us)。

 

线性区与饱和区

 

Fig2. MOSFET I-V Curve

 

开关在关断状态时阻断供电电压，在导通状态时充当小电阻。这在 Fig2 所示的典型功率 MOSFET I-V特性中很明显。在图的左侧，Vds 随着 Id 的增加而线性增加，表明该器件作为电阻工作。该图显示，在较高的栅极电压（Vgs）下，I-V 响应更陡峭，这意味着导通状态电阻更低。然而，在较低的 Vgs 偏置和较高的 Vds 下，I-V 响应显然是非线性的；

 

在理想情况下，随着 Vds 的增加，Id 几乎保持不变。这个操作区域称为饱和操作区域。这个术语经常与线性区域操作混淆，线性区域操作是指 MOSFET 作为电阻工作。这种混淆通常源于 FET 在应用中的使用方式。当在饱和状态下工作时，FET 通常通过调制 Vgs 偏置来控制电流。

 

Fig3. Safe Operation Area

 

1.RDS(on)限制

 

图中的第一条线是灰色的，表示FET的RDS(on) 限制。这是由于设备的导通电阻而限制通过 FET 的最大电流的区域。换句话说，它表明了在 MOSFET 的最大允许结温下可能存在的最高导通电阻。

 

2.电流限制

 

SOA 图中的下一条限制线表示电流限制。在图中，蓝色、绿色、紫色线表示不同脉冲值的限制，被最上面的黑色水平线限制在 400A。红色的水平线部分表示电流的极限大小，一般取决于封装的限制。

 

3.最大功率限制

 

第三条 SOA 限制是 MOSFET 的最大功率限制线，由橙色斜线表示。最大功率受到结温的限制，过高的结温是 MOS 烧毁的根本原因。

 

正如所看到的，这条线具有恒定的负斜率（-1）。表明这条 SOA 功率限制线上的每个点都具有相同的恒定功率，由公式 P = IV 表示。

 

4.热不稳定性限制

 

第四条SOA限制是热不稳定性限制线，由黄色斜线表示。正是在这个 SOA 区域，实际测量设备的操作能力变得非常关键。这是因为这个热不稳定区域无法通过任何适当的方法来预测。

 

因此，我们需要实际分析这个区域中的MOSFET，以找出设备可能在哪里失败，以及特定设备的确切工作能力是什么？

 

现在我们可以看到，如果我们取最大功率限制，并将其一直延伸到底部的黄色线，那么，我们发现了什么？我们发现 MOSFET 的失败限制落在非常低的水平，这个值比数据手册中宣传的最大功率限制区域（由橙色斜线表示）要低得多。

 

或者，过于保守，以黄色线的底部区域作为设备能处理的最大值。好吧，在这个声明上可能是最安全的，但可能过度补偿了设备的功率限制能力，这可能不合理，对吧？这就是为什么这个热不稳定区域不能通过公式来确定或声明，而必须实际测试。

 

如要进一步探讨热不稳定性的概念，有一个新的术语，称为“温度系数”。温度系数后面再写，补上......

 

5.击穿电压限制

 

SOA 图中的第五个限制区域是击穿电压限制，由黑色垂直线表示。这只是FET能够处理的最大漏源电压。根据 Fig3，该设备具有 100V 的BVDSS，这就是为什么这个黑色垂直线在 100V 漏源标记处被强制执行。

 

Reference:

1.Understanding MOSFET Safe Operating Area or SOA.

2.onsemi application note AND901872/D, “Understanding Power MOSFET Saturation Operation Capability.”

 

 

来源：Internet

关键词： MOSFET SOA