mosfet負(fù)溫度系數(shù)特性,正/負(fù)溫度系數(shù)-KIA MOS管

mosfet負(fù)溫度系數(shù)

負(fù)溫度系數(shù)是指某些材料或元件的物理性質(zhì)隨溫度升高而降低的現(xiàn)象。

正,負(fù)溫度系數(shù)定義

正溫度系數(shù)：MOSFET的導(dǎo)通電阻Ron的大小會(huì)隨著管子溫度的增加而增大。

負(fù)溫度系數(shù)：MOSFET的導(dǎo)通電阻Ron的大小會(huì)隨著管子溫度的增加而減小。

如圖MOSFET的轉(zhuǎn)移特性所示，25℃和150℃兩條曲線有一個(gè)交點(diǎn)，此交點(diǎn)對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的VGS與電流ID曲線有一個(gè)溫度系數(shù)為0的電壓值2.7V，通常這個(gè)點(diǎn)就稱為零溫度系數(shù)點(diǎn)ZTC（即溫度系數(shù)=0）。VGS高于2.7V時(shí)，溫度越高電流越小，功率MOSFET的RDS(ON)是正溫度系數(shù)；VGS低于2.7V時(shí)，溫度越高電流越大，功率MOSFET的RDS(ON)是負(fù)溫度系數(shù)。

MOSFET的負(fù)溫度系數(shù)特性主要體現(xiàn)在閾值電壓（Vgs(th))和導(dǎo)通電阻（Rds(on))上。

MOSFET的閾值電壓Vgs（th）的負(fù)溫度系數(shù)特性

MOSFET的閾值電壓Vgs（th)具有負(fù)溫度系數(shù)，這意味著隨著溫度的升高，閾值電壓會(huì)降低。這是因?yàn)闇囟壬邥?huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體材料中的載流子濃度增加，使得溝道中的載流子更容易被柵極電場(chǎng)吸引，從而降低了閾值電壓的值。這種特性在高溫環(huán)境下有助于MOSFET更容易導(dǎo)通，但也可能導(dǎo)致電路的不穩(wěn)定，因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮溫度變化對(duì)閾值電壓的影響。

對(duì)于本征半導(dǎo)體（是指純凈的、沒(méi)有參雜任何雜質(zhì)的半導(dǎo)體材料），其載流子濃度ni隨溫度變化的表達(dá)式為：

其中，NC和Nv分別是導(dǎo)帶有效態(tài)密度和價(jià)帶有效態(tài)密度，Eg是禁帶寬度，k0是玻爾茲曼常數(shù)，T是絕對(duì)溫度。從該式可以看出，隨著溫度T的升高，指數(shù)項(xiàng)exp(-2k0TEg)的值會(huì)增大，從而導(dǎo)致本征載流子濃度ni迅速增加。

MOSFET的導(dǎo)通電阻Rds(on)的正溫度系數(shù)特性

與閾值電壓的負(fù)溫度系數(shù)不同，MOSFET的導(dǎo)通電阻Rds(on)通常具有正溫度系數(shù)，即隨著溫度的升高，導(dǎo)通電阻會(huì)增加。這種特性會(huì)導(dǎo)致在高溫下漏極電流減小，漏極功耗增加，漏一源極的壓降也會(huì)升高。這種正溫度系數(shù)特性有助于在高溫環(huán)境下保持相對(duì)穩(wěn)定的導(dǎo)通特性，但需要合理設(shè)計(jì)散熱和電路以應(yīng)對(duì)這種變化。

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