soa怎么读(破解MOSFET数据表(二)——安全工作区 (SOA))

作为一名功率 MOSFET的产品营销工程师,在 FET 数据表的所有内容中,除了电流额定值之外,我被问到的最多的问题可能就是安全工作区 (SOA) 曲线了。这是一片需要某些技巧和手段才能完全了解的地带,这是因为每个供应商都有各自生成 SOA 曲线的方法,并且在提供有用信息方面,这个曲线所具有的价值与阅读数据表的人对于读到的信息的理解能力直接相关。虽然 FET 也许在热插拔应用中能够发挥其最大价值(在这些应用中,FET 特意地在其线性区域内运行),不过,我们看到越来越多的电机控制、甚至是电源用户将这个图用作总体稳健耐用性,以及 FET 处理大量功率能力的指示器。

如图 1 所示,可以用 5 个完全不同的限制条件来绘制整个 SOA,每个限制条件规定了整个曲线的形状,TI 的 100V D2PAK CSD19536KTT 的 SOA 与产品数据表内的曲线看起来一样。可以用已知的 FET 参数来轻松绘制出其中四条曲线—RDS(on) 限值、电流限值、最大功率限值,以及 BVDSS 限值。只有散热不稳定性区域出现了一个问题。很明显,这个部分的 SOA 曲线偏离了恒定功率线,这条线必须是电流与电压双对数坐标内斜率为 -1 的曲线,这个偏离表示会出现了热失控,并且斜坡越陡,说明 FET 越有可能在更高的击穿电压时进入这个散热失控情况。当 FET 供货商试图计算这个值时,往往倾向于夸大这个区域内的 FET 电流能力或者在这一点上有所保留,这是因为在不对这条线进行测量的情况下是根本无法知晓这条线的斜率的。


图 1:CSD19536KTT 的数据表 SOA

TI 拥有市面上其中一款最强大的 SOA 测试器;这个测试器能够在低至 100µs 的时间内,在脉冲持续时间内,让数千瓦的功率流经一个 FET。为了产生数据表曲线,在一定的电压范围内,在每个脉冲持续时间内,FET 被一次又一次地推到断线点,从中获得的数据如下面图 2 中所示。每个点代表一个被强制出现故障的 CSD19536KTT 器件,根据这些数据,就可以确定热失控线的斜率和高度。


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图 2: CSD19536KTT 测得的故障点

作为我们 SOA 曲线可靠性的最终保证,根据我们看到的部件到部件偏差,我们在任意位置上将每一条测得的热失控线线的额定值降低 30%-40%。这样的话,当你把我们 FET 的数据表与我们竞争对手的产品进行比较时,需要注意的一点是,他们也许不像我们一样守规矩。我们已经认识到某些供应商的真面目。我们也看到其它一些供应商发布了真实的故障点,并且将其宣称为一定能够实现的 SOA。在这一方面没有行业标准,而事实是,在没有基础数据表明部件实际上在何处出现故障的情况下,单单从数据表 SOA 曲线上是无法知晓那个部件更加可靠。

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