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MOSFET大功率管損壞的五大原因,因功率和溫度造成

作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2012/4/18
 1.漏源間的導通電阻RDS(on).

  MOSFET在導通時漏源之間的電阻并不為零,當有漏極電流I。流過時就會產生導通損耗Pon。當導通損耗Pon超過管子的PDMAx時MOSFET就會因功耗過大而損壞。

  由于開關電源和DC-DC變換器的電流波形接近于矩形,所以在計算管子的導通損耗Pon時必須先將漏極電流的值轉換成有效值IDRMS。
  
  2.消耗功率PD
  
  最大消耗功率PDmax是指Tc-25℃時MOSFET內部允許消耗的功率。如果消耗的功率大干該值,則會出現結溫超過150ac,MOSFET會因過熱而燒毀。

  最大消耗功率PDmax隨管殼溫度不同而變化。IRFP31N50LP6F的PDmax在Tc=250C時為460W。折損系數為3.7W門C,為Tc=150℃時PDmax將降至ow。

  3.結溫TJ
  
  結溫的工作范圍是指MOSFET能正常工作時的結溫。對硅半導體來說結溫通常高于150℃。

  半導體內部與外部的溫度差由熱阻決定。結與外殼間的熱阻為Rθjc,外殼與散熱片之間的熱阻為Rθcs,結(芯片)與周圍環境的熱阻為R衄^。對IRFP31N50LP6F來說Rθjc的最大值為0.26℃/W,即損耗1W功率溫度上升0.26℃。Rθcs。的標準值為0.24℃/W,RθjA.的最大值為40'C/W。

  4.瞬變熱阻抗ZthjC
  
  MOSFET的電流容量是由結溫和管殼容許的發熱量決定的。在工作于脈沖狀態時會因瞬變熱阻抗引起結溫上升。上圖是瞬變熱阻抗的曲線,單個脈沖的曲線是脈沖寬度的函數,表示每1W損耗所引起的結溫上升量。工作于連續脈沖狀態時不能用該曲線。

  圖l中的D=0,01~0.50的曲線是連續脈沖占空比D不同時的瞬變熱阻抗ZthjC。由圖可知瞬變熱阻抗隨脈沖寬度的增加而增大,結溫隨頻率的下降而增加。若D=50%、Tc=500C,內部損耗為PDM_20W,開關頻率為lOOkHz.則由圖l可知此時的Z蚶c=0.2℃/W。瞬變熱時的TJpeak=PDWZthjC+Tc=20Wx0.2+50℃=54℃。
  
  5.由In和VDS決定的功率容許范圍SOA
  
  MOSFET被燒壞大多數是因為工作時的工作區域超出了管子的安全工作區SOA。下圖是SOA的曲線,是在管殼濕度為25℃對測量結溫為150℃時的漏極電流和漏源間電壓VDS得到的。由圖可以得知流過的脈沖電流的寬度與VDS.ID間的對應關系。在直流參數中IRFP31N50LP6F容許的最大消耗功率PDmax=460W,是由vDs和ID的乘積決定的。

 

Tags:功率管,損壞原因,mosfet  
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