場效應晶體管的參數：數據表上寫的是什麼
今天的功率逆變器和許多其他電子設備很少不使用強大的 MOSFET（場效應）或 IGBT晶體管…這既適用於焊接逆變器等高頻轉換器，也適用於各種家庭項目，其原理圖在互聯網上很完整。
目前生產的功率半導體的參數允許在高達 1000 伏特的電壓下切換數十和數百安培的電流。現代電子市場上這些元件的選擇範圍相當廣泛，選擇具有必要參數的場效應晶體管在今天絕不是問題，因為每個有自尊心的製造商都伴隨著特定型號的場效應晶體管技術文檔，始終可以在製造商的官方網站和官方經銷商處找到。
在使用指定的電源組件繼續設計這個或那個設備之前，您應該始終知道您正在處理什麼，尤其是在選擇特定的場效應晶體管時。為此，他們求助於信息表。數據表是電子元器件製造商的官方文件，包含描述、參數、產品特性、典型圖等。
讓我們看看製造商在數據表中指示的參數，它們的含義和用途。讓我們看一下 IRFP460LC FET 的示例數據表。這是一種相當流行的 HEXFET 功率晶體管。
HEXFET 意味著這樣一種晶體結構，其中數千個並聯連接的六邊形 MOSFET 單元被組織成一個單晶。該解決方案可以顯著降低開路通道 Rds (on) 的電阻，並可以切換大電流。但是，讓我們繼續查看國際整流器 (IR) 的 IRFP460LC 數據表中直接列出的參數。
在文檔的最開始，給出了晶體管的示意圖，給出了其電極的名稱：G-gate（柵極）、D-drain（漏極）、S-source（源極），還有它的主要標明了參數，並列出了傑出的品質。在本例中，我們看到該 N 溝道 FET 的設計最大電壓為 500 V，其開路電阻為 0.27 歐姆，其限制電流為 20 A。減少的柵極電荷使該組件可用於高用於開關控制的低能耗頻率電路。下表（圖1）列出了各種模式下各種參數的最大允許值。
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Id @ Tc = 25 °C；連續漏極電流 Vgs @ 10V — 在 FET 本體溫度為 25 °C 時，最大連續、連續漏極電流為 20 A。在 10 V 的柵源電壓下。
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Id @ Tc = 100 °C;連續漏極電流 Vgs @ 10V — 在 FET 本體溫度為 100 °C 時，最大連續、連續漏極電流為 12 A。在 10 V 的柵源電壓下。
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Idm @ Tc = 25 °C；脈衝漏極電流 — 在 FET 本體溫度為 25 °C 時，最大脈衝、短期漏極電流為 80 A。受制於可接受的結溫。圖11（圖11）提供了相關關係的解釋。
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Pd @ Tc = 25 °C 功耗 — 在 25 °C 的外殼溫度下，晶體管外殼消耗的最大功率為 280 W。
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線性降額係數——外殼溫度每升高 1°C，功耗就會額外增加 2.2 瓦。
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Vgs 柵源電壓 - 最大柵源電壓不應高於 +30V 或低於 -30V。
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Eas 單脈衝雪崩能量——下水道中單脈衝的最大能量為 960 mJ。圖 1 給出了解釋。 12（圖12）。
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Iar 雪崩電流 — 最大中斷電流為 20 A。
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耳朵重複雪崩能量——下水道中重複脈衝的最大能量不得超過 28 mJ（每個脈衝）。
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dv / dt 峰值二極管恢復 dv / dt — 漏極電壓的最大上升率為 3.5 V / ns。
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Tj, Tstg 結工作和存儲的溫度範圍——安全溫度範圍從-55°C到+150°C。
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焊接溫度，持續 10 秒——最高焊接溫度為 300°C，並且距離主體至少 1.6 毫米。
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安裝扭矩，6-32 或 M3 螺釘 — 最大外殼安裝扭矩不應超過 1.1 Nm。
下面是溫度電阻表（圖 2）。選擇合適的散熱器時需要這些參數。
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Rjc 結到外殼（水晶外殼）0.45°C/W。
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Rcs 主體到下沉、平坦、潤滑表面 0.24 °C/W
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Rja 結到環境取決於散熱器和環境條件。
下表包含芯片溫度為 25°C 時 FET 的所有必要電氣特性（見圖 3）。
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V (br) dss 源到源輸出電壓——發生擊穿時的源到源電壓為 500 V。
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ΔV (br) dss / ΔTj 擊穿電壓溫度。係數 — 溫度係數，擊穿電壓，在本例中為 0.59 V/°C。
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Rds (on) 源與源之間的靜態電阻 - 溫度為 25°C 時，開放通道的源與源之間的電阻，在這種情況下為 0.27 歐姆。這取決於溫度，但稍後會更多。
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Vgs (th) Gres 閾值電壓 — 開啟晶體管的閾值電壓。如果柵極-源極電壓較低（在本例中為 2 - 4 V），則晶體管將保持關閉狀態。
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gfs 正向電導 — 傳輸特性的斜率等於漏極電流變化與柵極電壓變化之比。在這種情況下，它是在 50 V 的漏源電壓和 20 A 的漏極電流下測量的。以安培/伏特或西門子為單位測量。
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Idss 源-源漏電流-漏電流取決於源-源電壓和溫度。以微安為單位測量。
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Igss Gate-to-Source Forward Leakage and Gate-to-Source Reverse Leakage——柵極漏電流。它以納安為單位測量。
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Qg 總柵極電荷 — 必須報告給柵極以打開晶體管的電荷。
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Qgs Gate-to-Source Charge 柵源電容電荷。
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Qgd Gate-to-Drain («Miller») Charge-corresponding gate-to-drain charge (米勒電容)
在這種情況下，這些參數是在等於 400 V 的源到源電壓和 20 A 的漏極電流下測量的。顯示了這些測量的圖表。
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td (on) 開啟延遲時間 — 打開晶體管的時間。
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tr 上升時間 — 打開脈衝（上升沿）的上升時間。
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td (off) 關閉延遲時間 — 關閉晶體管的時間。
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tf 下降時間 — 脈衝下降時間（晶體管閉合、下降沿）。
在這種情況下，測量是在 250 V 的電源電壓、20 A 的漏極電流、4.3 歐姆的柵極電路電阻和 20 歐姆的漏極電路電阻下進行的。示意圖和曲線圖如圖 10a 和 b 所示。
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Ld Internal drain inductance——漏極電感。
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Ls Internal source inductance——源極電感。
這些參數取決於晶體管外殼的版本。它們在驅動器的設計中很重要，因為它們直接關係到關鍵的時序參數，這在高頻電路的開發中尤為重要。
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Ciss Input Capacitance——由傳統的柵極-源極和柵極-漏極寄生電容形成的輸入電容。
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Coss輸出電容是由常規的源-源和源-漏寄生電容形成的輸出電容。
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Crss 反向傳輸電容 — 柵極-漏極電容（米勒電容）。
這些測量是在 1 MHz 的頻率和 25 V 的源到源電壓下執行的。圖 5 顯示了這些參數對源到源電壓的依賴性。
下表（見圖 4）描述了通常位於源極和漏極之間的集成內部場效應晶體管二極管的特性。
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Is Continuous Source Current (Body Diode) — 二極管的最大連續源電流。
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Ism 脈衝源電流（體二極管）——通過二極管的最大允許脈衝電流。
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Vsd 二極管正向電壓 — 當柵極為 0 V 時，在 25 °C 和 20 A 漏極電流下二極管兩端的正向壓降。
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trr 反向恢復時間 — 二極管反向恢復時間。
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Qrr 反向恢復電荷 — 二極管恢復電荷。
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ton 正向開啟時間 - 二極管的開啟時間主要取決於漏極和源極電感。
此外，在數據表中，給出了給定參數對溫度、電流、電壓以及它們之間的依賴關係的圖表（圖 5）。
給出了漏極電流限制，具體取決於脈衝持續時間為 20 μs 時的漏源電壓和柵源電壓。第一個數字是 25°C 的溫度，第二個是 150°C 的溫度。溫度對通道開口可控性的影響是顯而易見的。
圖 6 以圖形方式顯示了該 FET 的傳輸特性。顯然，柵源電壓越接近10V，晶體管導通越好。在這裡，溫度的影響也非常明顯。
圖 7 顯示了漏極電流為 20 A 時開路電阻對溫度的依賴性。顯然，隨著溫度升高，通道電阻也會升高。
圖 8 顯示了寄生電容值對施加的源-源電壓的依賴性。可以看出，即使在源漏電壓超過 20 V 的閾值後，電容也不會發生明顯變化。
圖 9 顯示了內部二極管中正向壓降對漏極電流大小和溫度的依賴性。圖 8 顯示了晶體管的安全工作區與導通時間長度、漏極電流幅度和漏源電壓的函數關係。
圖 11 顯示了最大漏極電流與外殼溫度的關係。
圖a和b顯示了測量電路和曲線圖，顯示了在增加柵極電壓的過程中和在將柵極電容放電到零的過程中晶體管打開的時序圖。
圖 12 顯示了晶體管（晶體）的平均熱特性與脈衝持續時間的依賴關係圖，具體取決於佔空比。
圖 a 和 b 顯示了測量設置和電感打開時脈衝對晶體管的破壞性影響圖。
圖 14 顯示了脈衝的最大允許能量對中斷電流值和溫度的依賴性。
圖 a 和 b 顯示了柵極電荷測量的圖表。
圖 16 顯示了晶體管內部二極管中典型瞬變的測量設置和圖表。
最後一張圖顯示了 IRFP460LC 晶體管的外殼、尺寸、引腳之間的距離及其編號：1 柵極、2 漏極、3 東。
因此，在閱讀數據表後，任何開發人員都可以為設計或維修的電源轉換器選擇合適的功率或不多的場效應或 IGBT 晶體管，無論是 焊接逆變器, 頻率工作者 或其他電源開關轉換器。
知道了場效應晶體管的參數，就可以勝任開發驅動器、配置控制器、進行熱計算和選擇合適的散熱器，而無需安裝太多。