功率MOS管温度传输特性的影响

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在开通过程中，VGS的电压从阈值电压增加到米勒平台电压的时间与G极的充电电流、输入电容相关；米勒平台的时间与G极的充电电流、米勒电容相关。这两个时间段内都会产生开关损耗，导致功率MOS管的温度升高。MOS管为AO4407A的阈值电压到米勒平台电压的时间为2.5 ms，米勒平台电压的时间约为21 ms，在这种控制输入的浪涌电流的应用中，要求功率MOS管有相当长的一段时间内工作于放大区，也就是从导通到米勒平台结束的时间内，功率MOS管都工作于放大区。
    由于功率MOS管的传输特性和温度对其传输特性的影响，VGS有一个转折电压，在开通的过程中，RDS(on)从负温度系数区域向正温度系数区域跨越，而在关断过程中，RDS(on)从正温度系数区域向负温度系数区域跨越。事实上，在功率MOS管内部，由大量的晶胞并联而成，各个晶胞单元的RDS(on)在开关过程中，动态的跨越负温度系数区域的时候，会产生局部过热。当某个区域单元的温度较高时，其导通压降降低，周边的电流都会汇聚在这个区域，产生电流的涌聚，也就产生部分区域热点。一些大电流的应用要求小的导通电阻，而MOS管的晶胞单元密度高，各个单元的距离更小。另外，由于硅片单元特性及结构不一致性、封装时硅片与框架焊接结面局部的空隙，容易形成局部的大电流的单元(即热点)，其自身的温度增加，同时也使其邻近的单元的温度增加。
    AO4407A的数据表转折电压大于5 V，在转折点处，器件的增益与温度无关，温度系数为0，AO4407A用于负载开关。米勒平台电压约为3 V，低于5 V，这表明功率MOS强迫工作于线性模式(即放大区)时，其RDS(on)工作于负温度系数区。
    当内部产生热不平衡时，局部温度升高，导致这些区域的VGS降低。而流过这些区域单元的电流却进一步增加，使功耗增加，进而促使温度又进一步上升。其温度上升取决于功率脉冲电流的持续时间、散热条件和功率MOS单元的设计特性，热失衡导致大电流集中到一个局部区域，形成熔丝效应，产生局部热点，最后导致这些区域单元的栅极失控，功率MOS内部寄生的三极导通，从而损坏器件。
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