电路设计器件要考虑的重要的MOS管设计参数包括：栅极阈值电压、导通电压、漏极电流、漏源电压、功耗、工作和储存温度等。

下面就来详细介绍一下电路设计中选择MOS管需要注意哪些参数？

VGSth是MOS管的导通要求。电路栅极电压必须高于VGSth。不然的话，MOS将不会导通，不同型号不同厂商的Datasheet都有自己定义VGSth的方式。下面举这个例子，IPP040N06NF2SAKMA1 MOSFET 定义 V GSth如下表所示：

表中的VGSth是在特定的结温、漏极电压和漏极电流，但是通常都不属于这种情况，这个就需要得到正确的VGSth。这里介绍一个方法：

• 1、计算电路的漏极电流，你可以使用欧姆定律或者KVL/KCL等方法。如果你不会的话，可以假设MOS压降为0。对于带有MOS和继电器的简单继电器驱动器，漏极电流只是电源电压除以继电器线圈电阻。
  
• 2、参考VGS的输出特性和漏极电流（ID）的结温曲线，然后找到最坏情况的结温曲线，这个可以确保MOS管在极端条件下可以导通。根据实际漏极电流投射到最坏情况的结温曲线上。
  
• 3、在漏极电流和结温曲线相交的点上找到等效的VGS。
  
• 4、添加设计边距，假设电路漏极电流为10A，结温曲线为-55℃，这样的话VGS需求大概为7.5V。参考下面的图。
  

对于7.5V，你可以使用12V的栅极源电压。当MOS管连续在导通和关断之间切换的时候，就还需要考虑总栅极电荷相对于VGS，这个时候将电路VGS设置在米勒高原上方，对于这个时候的MOS管，栅极至源极端子中的12V仍然足以满足传输特性和米勒高原。（如下图参考）

以上的数值只是给的参考，大家必须要根据实际的数值来进行估值。

当你知道正确的VGSth,你就可以调整应用VGS的电平，在我设计的时候，我都会留有足够的设计余量，例如，最大3.3V的VGSth，如果没有限制因素，我会将应用的VGS设置高高出30%。也就是如果是3.3V的VGSth，我会在栅极和源极之间施加4.29V 的电压 [(4.29/3.3)- 1]。

另一个需要考虑的MOS管参数是漏源导通电阻，这是MOS管导通时漏极到源极的等效电阻。对于电源应用，漏源导通电阻必须要很低，因为决定着传导损耗。高的传导损耗就会导致高的功耗，进而导致MOS管产生更高的温度，并且会影响系统的效率。

示例和上面的是一样的，RDS(on)的定义如下，也是在一些特定的条件下，例如VGS值和漏极电流值 (ID)，你可以根据你的要求选择。

此外，Datasheet中有Tj ('C) 与 RDS(on)规格的图表。如下图，你可以根据下面这个图标预测应用程序落在哪些点上。

如果你希望在实际设计中达到00℃的结温，那么使用最大曲线时相应的RDS(on)约为5.5mΩ。

连续漏极电流是MOS漏极可以处理的最大连续电流。高于这个值，MOS就会被损坏，在实际应用中，最好不要将漏极电流设置为接近连续漏极电流，这样很容易损坏MOS管。下面为参考的示例：

脉冲漏极电流可以处理的有限发发生脉冲电流。有些Datasheet可能指定单个脉冲。而其他Datasheet可能会指定几个脉冲。在系统启动期间估计会有很高的浪涌电流，只要不超过规定值，MOS管就不会有问题。

栅源电压（VGS）和栅源阈值电压 (VGS(th) )不同，栅极到源极可以处理的最大电压。高于这个值，MOS管就会损坏。实际栅极到源极电压设置为接近VGS是不太安全的。最好就是确保提供所需的栅极到源极阈值电压，但同时比VGS规格要低一点。

下面是给的案例。

漏源电压是MOS管在关断状态下可以处理的最大电压，超过这个值就会损坏MOS管。在实际电路中，MOS管可以用作继电器驱动器。当MOS管关闭时，可以测量到的漏极和源极电压非常高，是漏极电源电压和继电器线圈引起的反冲电压之和，继电器线圈本质上是呈感性的。

MOS管的Datasheet 还将提供额定功率耗散或者功率耗散能力。大多数情况下，典型值如下表所示，典型值是在标称工作温度（25℃）下得出的。功耗是结温、实际工作温度和热阻的函数。

功耗能力=(T J max – Tamb max) / Rth JA或者(T J max – Tc max) / Rth JC

• TJ max是数据表中给出的最大结温
  
• Tamb max 是最高工作环境温度
  
• Tc max 是最大外壳温度
  
• Rth JA 是结点到环境的热阻
  

Datasheet上会有相对于温度的损耗。

这里是指定MOS管在运行时安全运行的温度范围。存储温度也指定了相同的范围，如下表所示，存储意味着MOS还没有使用或者说已经组装在电路中但无法正常运行，超出这个限制运行会损坏MOS管。

热特性是Datasheet中指定的非常重要的参数之一。热阻用于计算MOS管在工作温度下相应的额定功率耗散。上面功耗部分就显示了使用热阻的方程式。

热阻可以根据结到外壳（RthJC）或者结到环境（RthJA )来指定，如下所示，当MOS管安装到热阻理想情况下为0的散热器时，会使用结点到外壳的热阻。

另一方面，结点到环境的热阻时MOS管未安装到散热器时使用的热阻，结点到环境的热阻将根据占地面积的大小而变化。

确定热阻是确保MOS管不会遇到会导致可靠性问题或瞬间失效的极高温度的关键。

MOS管的Datasheet中指定了一些动态参数，通常来说，都和设计相关，设计器件考虑的最常见参数是输入和输出电容、上升和下降时间，以及总栅极电荷。输入电荷和总栅极电荷有些相关，大多数时候，只要有总栅极电容就够了。

这些动态参数可以用于计算MOS管的开关损耗。

如果你在功率应用中使用MOS管。如开关转换器、开关模式电源灯。这个时候就需要特别注意将实际栅极到源电源设置为高于被指定的栅极平台电压，这样的话，导通期间的开关损耗就会被最小化。

当MOS管用于开关转换器或开关模式电源时，雪崩能量的额定值非常重要。当漏极电压达到最大钳位电平（最大漏源电压规格）时，将发生雪崩。这种情况下，将当前的电压、电流和时间产生的能力与雪崩能量规格进行比较，不能够超过规格。

安全工作区是一个涉及到漏源电源、漏源电流和相应时间的图表。设置MOS管电压和电流不超过安全工作区。

MOS设计中不可忽略的一个参数-电流应力。电流应力定义为：

电流应力 =（实际电流 / 额定电流）x 100%

实际电流是流向电路的电流，通过计算或者测量可以得到。额定电流就是Datasheet中指定的电流。如下图，为指定的连续漏极电流，与RDS（on）一样。

假设实际应用降到VGS = 10V 和 Tc = 100'C，那么可以使用 80A 作为额定电流。

如果流向 MOSFET 的实际电流为 60A，则电流应力为

电流应力 =（实际电流 / 额定电流）x 100%

电流应力 = ( 60A / 80A ) x 100% = 75%

为延长MOS管寿命并确保高可靠性，将电流应力限制在70%。

这里还有一个很重要的MOS管设计参数：脉冲漏极电流，是MOS管在很短时间内可以承受的电流。下面的示例，有脉冲漏极电流规格，不要超过这个规格防止设备故障。

在实际应用中，要获得电流，可以将电流表串联到MOS管漏极。确保电流表保险丝可以处理电流水平。

另一种方法是使用带有电流探头的示波器，只需要将电流探头夹在连接到MOS管漏极的导线上就可以。你可以将测量设备设置为记录平均值（DC）或者rms值。如果是示波器的话，这2个参数可以同时显示。但是不能使用电流表测量脉冲漏极电流。最合适的设备是示波器。

电压应力为

电压应力 =（实际电压/额定电压）x 100%

实际电压是 MOSFET 将承受的电压，而额定电压是数据表中指定的电压。对于 MOSFET，电压应力适用于漏源 (V DS ) 和栅源 (V GS )。

以上就是在电路设计时，选择MOS管需要考虑的参数。

来源：电子工程师助理小七