MOS管熱阻、輸入輸出電容、開關(guān)時間分析-KIA MOS管

打開一個MOS管的SPEC，會有很多電氣參數(shù)，本文分析一下熱阻、電容和開關(guān)時間。

熱阻，英文Thermal resistance，指的是當有熱量在物體上傳輸時，在物體兩端溫度差與熱源的功率之間的比值，單位是℃/W或者是K/W。

半導體散熱的三個途徑，封裝頂部到空氣，封裝底部到電路板，封裝引腳到電路板。

結(jié)到空氣環(huán)境的熱阻用ThetaJA表示，ThetaJA = (Tj-Ta)/P

其中Tj為芯片結(jié)溫，Ta為芯片環(huán)境溫度，如下圖所示。

MOS管熱阻電容開關(guān)時間

還有一些其他的熱阻參數(shù)如下：

ThetaJC=(Tj-Tc)/P，結(jié)到封裝外殼的熱阻，一般而言是到封裝頂部的熱阻，所以一般的，ThetaJC=ThetaJT

ThetaJB=(Tj-Tb)/P，結(jié)到PCB的熱阻。

ThetaJA參數(shù)綜合了Die的大小, 封裝方式，填充材料，封裝材料，引腳設(shè)計，外部散熱片和外部電路板的屬性多個因素，綜合來講ThetaJA和用的器件以及PCB設(shè)計有關(guān)。ThetaJC和ThetaJB這2個參數(shù)是表征芯片和封裝本身的，不會隨著芯片封裝外部環(huán)境的改變而改變。

熱阻和以下幾個參數(shù)比較緊密相關(guān)。

Power dissipation：功率損耗，指的是NMOS消耗功率不能超過150mW，否則可能損壞MOS管。

Junction temperature：結(jié)溫，結(jié)面溫度，指的是NMOS最高結(jié)溫不能超過150℃。

MOS管熱阻電容開關(guān)時間

Thermal resistance：如下的833℃/W指的是NMOS結(jié)面相對于環(huán)境溫度的熱阻是833℃/W，假如器件消耗的功率是1W，那溫升就是833℃。

MOS管熱阻電容開關(guān)時間

當NMOS工作在最大功率150mW，那NMOS結(jié)到空氣的溫度就是：150/1000*833≈125℃，芯片結(jié)溫就是125+25=150℃。

再看一下MOS管的電容。

輸入電容Ciss，指的是DS短接，用交流信號測得的GS之間的電容，Ciss由GS電容和GD電容并聯(lián)而成，即Ciss=Cgs+Cgd，當輸入電容充電至閾值電壓，MOS管才打開，放電至一定的值，MOS管才關(guān)閉，所以Ciss和MOS管的開啟關(guān)閉時間有很大的關(guān)系。

輸出電容Coss，指的是GS短接，用交流信號測得的DS之間的電容，Coss由GD電容和DS電容并聯(lián)而成，即Coss=Cgd+Cds

反向傳輸電容Crss，指的是S接地，GD之間的電容，即Crss=Cgd

MOS管關(guān)閉下，Cgs要比Cgd大得多，Cgd=1.7pF，那Cgs=7.1-1.7=5.4pF。

MOS管熱阻電容開關(guān)時間