【導(dǎo)讀】熱阻，英文Thermal resistance，指的是當(dāng)有熱量在物體上傳輸時(shí)，在物體兩端溫度差與熱源的功率之間的比值，單位是℃/W或者是K/W。
我們打開一個(gè)MOS管的SPEC，會有很多電氣參數(shù)，今天說一說熱阻、電容和開關(guān)時(shí)間這三個(gè)。
熱阻，英文Thermal resistance，指的是當(dāng)有熱量在物體上傳輸時(shí)，在物體兩端溫度差與熱源的功率之間的比值，單位是℃/W或者是K/W。
半導(dǎo)體散熱的三個(gè)途徑，封裝頂部到空氣，封裝底部到電路板，封裝引腳到電路板。
結(jié)到空氣環(huán)境的熱阻用ThetaJA表示，ThetaJA = (Tj-Ta)/P
其中Tj為芯片結(jié)溫，Ta為芯片環(huán)境溫度，如下圖所示。
還有一些其他的熱阻參數(shù)如下：
ThetaJC=(Tj-Tc)/P，結(jié)到封裝外殼的熱阻，一般而言是到封裝頂部的熱阻，所以一般的，ThetaJC=ThetaJT
ThetaJB=(Tj-Tb)/P，結(jié)到PCB的熱阻。
ThetaJA參數(shù)綜合了Die的大小, 封裝方式，填充材料，封裝材料，引腳設(shè)計(jì)，外部散熱片和外部電路板的屬性多個(gè)因素，綜合來講ThetaJA和用的器件以及PCB設(shè)計(jì)有關(guān)。ThetaJC和ThetaJB這2個(gè)參數(shù)是表征芯片和封裝本身的，不會隨著芯片封裝外部環(huán)境的改變而改變。
熱阻和以下幾個(gè)參數(shù)比較緊密相關(guān)。
Power dissipation：功率損耗，指的是NMOS消耗功率不能超過150mW，否則可能損壞MOS管。
Junction temperature：結(jié)溫，結(jié)面溫度，指的是NMOS最高結(jié)溫不能超過150℃。
Thermal resistance：如下的833℃/W指的是NMOS結(jié)面相對于環(huán)境溫度的熱阻是833℃/W，假如器件消耗的功率是1W，那溫升就是833℃。
當(dāng)NMOS工作在最大功率150mW，那NMOS結(jié)到空氣的溫度就是：150/1000*833≈125℃，芯片結(jié)溫就是125+25=150℃。
再看一下MOS管的電容。
輸入電容Ciss，指的是DS短接，用交流信號測得的GS之間的電容，Ciss由GS電容和GD電容并聯(lián)而成，即Ciss=Cgs+Cgd，當(dāng)輸入電容充電至閾值電壓，MOS管才打開，放電至一定的值，MOS管才關(guān)閉，所以Ciss和MOS管的開啟關(guān)閉時(shí)間有很大的關(guān)系。
輸出電容Coss，指的是GS短接，用交流信號測得的DS之間的電容，Coss由GD電容和DS電容并聯(lián)而成，即Coss=Cgd+Cds
反向傳輸電容Crss，指的是S接地，GD之間的電容，即Crss=Cgd
MOS管關(guān)閉下，Cgs要比Cgd大得多，Cgd=1.7pF，那Cgs=7.1-1.7=5.4pF。
從SPEC給的圖看，3個(gè)電容的大小和DS電壓有很大關(guān)系，尤其是Coss和Crss
有的一些MOS管SPEC中還有如下的Qg、Qgs、Ggd，指的是充滿這些電容所需要的電荷數(shù)，所需要的充電電荷數(shù)越少，MOS管開關(guān)速度就越快。
MOS管關(guān)閉下，Cgs要比Cgd大的多，但是發(fā)現(xiàn)Qgd比Qgs大得多，這是受到米勒電容的影響。
結(jié)合一下圖片理解MOS管的開關(guān)時(shí)間。
最左邊綠色部分，ID和UD幾乎不變，因?yàn)檫@時(shí)候UGS沒有上升到閾值電壓，MOS管是關(guān)閉狀態(tài)，把UGS從0增大到閾值電壓前這段時(shí)間叫Turn-on delay time。
緊接著紫色部分，當(dāng)UGS上升到閾值電壓后，隨著UGS再繼續(xù)增大，ID也逐漸增大，UD逐漸減小，直到ID到最大值，UD到最小值，這段時(shí)間叫Rise time。
同理，MOS管在關(guān)閉時(shí)，UGS沒有下降到閾值電壓，ID和UD都是不變的，把UGS下降到閾值電壓前這段時(shí)間叫Turn-off delay time。
隨著UGS逐漸減小，ID減小到最小值，UD增大到最大值，這段時(shí)間叫Fall time。
那為什么要了解MOS管的電容和開關(guān)時(shí)間呢？當(dāng)MOS管用在對開關(guān)速度有要求的電路中，可能會因?yàn)镸OS管的開關(guān)時(shí)間過慢，導(dǎo)致通信失敗。
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