解读MOSFET的安全操作区(SOA)的浅谈

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想要了解一个硬件工程师是否熟悉三极管和MOSFET,可以问他是否了解安全工作区(SOA)。在过去的十年中,晶体管的规格书很少提及SOA,只有经验丰富的工程师才会向厂家索取专门的SOA图或测试报告。然而,如今一线厂家的规格书常常包含明确的SOA图。因此,很多硬件工程师可能不熟悉SOA的概念,甚至连那些有十年研发经验的工程师也未必听说过SOA。
 
下面这张图是一个MOSFET的SOA图示。
 
备注F:这些曲线是基于结-壳热阻的测量结果,该结果是在器件安装在大型散热器上,并假设最大结温为TJ(MAX)=175°C时获得的。
 
从图中可以看到多条曲线,分别表示RDS(on)受限、直流(DC)、10毫秒、1毫秒、100微秒、10微秒等情况。RDS(on)曲线显示,当VDS电压较低时,MOSFET RDS(on)的存在限制了通过DS的电流。而DC曲线表示MOSFET在连续直流电流下所能承受的电流能力。其他表示时间的曲线则表示MOSFET能够承受的单个脉冲电流(宽度为所示时间)的能力。
 
SOA曲线表示MOSFET的应用,必须确保其工作在SOA范围内,即工作点要落在曲线下方。如果工作点在曲线上方,则可能导致元件损坏。
 
请问一个硬件工程师是否熟悉三极管和MOSFET,其中一个很好的问题是询问他是否了解安全工作区(SOA)。在过去的十年里,晶体管的规格书几乎没有提及SOA,只有经验丰富的工程师才会向制造商索取专门的SOA图或测试报告。然而,如今许多一流制造商的规格书中都明确给出SOA图。因此,许多硬件工程师对SOA这个概念并不了解,甚至连那些有着十年研发经验的工程师也没有听说过SOA。
 
下面的图显示了一个MOSFET的SOA曲线。
 
请注意,此曲线的条件是在25°C的环境温度下,同时该器件安装在一个大型散热器上。如果实际应用中的工作温度高于25°C,或者管子的散热条件较差,进一步的降额是必要的,以确保管子的安全工作。
 
在产品设计中,经常会遇到在开关电路上使用的三极管或MOSFET烧坏的情况。其中一个应用是在电源开关中,当管子打开时,由于负载为电容性负载,瞬态电流非常高。如果选择的管子的脉冲电流承受能力较弱,则很容易引发烧毁事件。
 
如果你对晶体管的SOA进一步了解感兴趣,可以阅读来自RoHM的参考资料。这篇文章详细介绍了晶体管安全工作区的选型方法、相关基础知识以及降额的工程计算方法。相信这篇文章会对进一步理解SOA非常有帮助。

 

关键词:罗姆MOSFET

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