MOSFET参数的理解
科晟korsun对参数有一定了解，不妨我们一起看看，互相探讨，学习与交流。
一、绝对最大额定参数
vds 表示漏极与源极之间所能施加的最大电压值。
vgs 表示栅极与源极之间所能施加的最大电压值。
id 表示漏极可承受的持续电流值，如果流过的电流超过该值，会引起击穿的风险。
idm 表示的是漏源之间可承受的单次脉冲电流强度，如果超过该值，会引起击穿的风险。
eas 表示单脉冲雪崩击穿能量，如果电压过冲值(通常由于漏电流和杂散电感造成)未超过击穿电压，则器件不会发生雪崩 击穿，因此也就不需要消散雪崩击穿的能力。eas标定了器件可以安全吸收反向雪崩击穿能量的高低。
pd 表示最大耗散功率，是指mos性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率，使用时要注意mos的实际功耗应小于此参数并留有一定余量，此参数一般会随结温的上升而有所减额。（此参数靠不住）
tj, tstg ，这两个参数标定了器件工作和存储环境所允许的结温区间，应避免超过这个温度，并留有一定余量，如果确保器件工作在这个温度区间内，将极大地延长其工作寿命。
极限参数
二、额定电流
id(dc) : 漏极允许通过的最大直流电流值，此值受到导通阻抗、封装和内部连线等的制约tc=25℃ (假定封装紧贴无限大散热板)
id(pulse) : 漏极允许通过的最大脉冲电流值，此值还受到脉冲宽度和占空比等的制约。
三、热阻
热阻表示热传导的难易程度，热阻分为沟道-环境之间的热阻、沟道-封装之间的热阻，热阻越小，表示散热性能越好。
热阻是材料抵抗热能流动的能力，由半导体晶片消耗的功率被转换成热量，其被传送到封装，并且最终通道散热片或其他导热材料释放到环境空气中，而消耗功率pd产生热能导致元件温度(δt)的增加导致元件温度，(δt)可以计算为δt= rth×pd。
rth是定义δt和pd之间关系的常数，该常数称为热阻。
四、静态参数
vgs(th) 表示的是mos的开启电压(阈值电压)，对于nmos，当外加栅极控制电压 vgs超过 vgs(th) 时，nmos就会导通。
igss 表示栅极驱动漏电流，越小越好，对系统效率有较小程度的影响。
idss 表示漏源漏电流，栅极电压vgs=0、vds 为一定值时的漏源漏流，一般在微安级。
rds(on) 表示mos的导通电阻，一般来说导通电阻越小越好，其决定mos的导通损耗，导通电阻越大损耗越大，mos温升也越高，在大功率电源中，导通损耗会占mos整个损耗中较大的比例。
gfs 表示正向跨导，反映的是栅极电压对漏源电流控制的能力，gfs过小会导致mosfet关断速度降低，关断能力减弱，过大会导致关断过快，emi特性差，同时伴随关断时漏源会产生更大的关断电压尖峰。
v(br)dss
这个参数是有条件的，这个最小值60v是在tj=25℃的值，也就是只有在tj=25℃时，mosfet上电压不超过60v才算是工作在安全状态。
v(br)dss是正温度系数，如果电源用在寒冷的地方，环境温度低到-40℃甚至更低的话，v(br)dss值<56v，这时候60v就已经超过mosfet耐压了。
所以在mosfet使用中，我们都会保留一定的vds的电压裕量，其中一点就是为了考虑到低温时mosfet v(br)dss值变小了，另外一点是为了应对各种恶例条件下开关机的vds电压尖峰。
五、动态参数
ciss 表示输入电容，ciss=cgs+cgd，该参数会影响mos的开关时间，该值越大，同样驱动能力下，开通及关断时间就越慢，开关损耗也就越大。
coss 表示输出电容，coss=cds+cgd；crss表示反向传输电容，crss=cgd(米勒电容)。
这两项参数对mosfet关断时间略有影响，其中cgd会影响到漏极有异常高电压时，传输到mosfet栅极电压能量的大小，会对雷击测试项目有一定影响。
qg、qgs、qgd、td(on)、tr、td(off）、tf 这些参数都是与时间相互关联的参数。开关速度越快对应的优点是开关损耗越小，效率高，温升低，对应的缺点是emi特性差，mosfet关断尖峰过高。
电容特性
输入电容(ciss)=cgd+cgs,为在off状态下栅极输入电容量。
输出电容(coss)=cds+cgd,为漏极d-源极s间电容量，即內部二极管在逆偏压时的电容量
反馈电容(crss)=cgd此为漏极d-栅极g间的电容量,又称米勒电容，在高频率开关动作时之不良影响大于ciss及coss。
影响开关速度的是coss(=cgs+cgd),cg越大速度越慢,cds与正常切换电路的开关速度无关。另外，此参数与测试频率与偏压有关，如果在不同频率或偏路的开关速度无关，如果在不同頻率或偏压操作必须作适当修正。
cgs大小与gate charge有直接的关系。应该要越小越好，对电路整体的谐振考量与充放电切换时间越佳。
在 llc拓扑中，减小死区时间可以提高效率，但过小的死区时间会导致无法实现zvs(零电压开关)。因此选择在vds在低压时coss较小的mosfet可以让llc更加容易实现zvs,死区时间也可以适当减小,从而提升效率。
ciss=cgd+cgs, coss=cgd+cds, crss=cgd。
ciss, coss, crss的容值都是随着vds电压改变而改变的。
qg , qgs , qgd特性
栅极电荷可分为三种：
qg(栅极电荷):使栅极电压从0升到10v所需的栅极电荷，是指mosfet开关完全打开，gate极所需要的电荷量。
qgs 栅极-源极电荷
qgd 栅极-漏极电荷
mosfet的qg可以理解为：当g级电容充至多少电荷时,mosfet才能有效打开；放电至多少电荷时， mosfet才会有效关断，所以qg就存在一个充放电的时间，这个时间会影响到mos的开关速度。
开关频率大的话,qg还是小一些好，影响开关的速度。空载时结电容大，开关过程的损耗多。
mosfet切换动作过程可以说是一种电荷移动现象。由于栅极完全是由绝缘膜覆盖，其输入阻抗几乎是无限大，完全看输入电容量的充放电动作来决定切换动作的状态。
1.在t0-t1时刻,vgs开始慢慢的上升直到vgs(th),ds之间电流才开始慢慢上升,同时cgs开始充电，在此期间cgd和cgs相比可以忽略;
2.t1-t2时刻,cgs一直在充电,在t2时刻，cgs充电完成,同时id达到所需要的数值,但是vds并没有降低;
3.t2-t3时刻，vds开始下降,cgs充电完成,而且vgs始终保持恒定,此时主要对cgd充电,此段时间内，cgd的电容值变大，在t3时刻cgd充电完成,通常这个时间要比t1-t2长很多;
4.在t3-t4时刻,t3时刻cgd和icgse已经充电完成，vgs电压开始上.升直到驱动ic的最高直流电压。所以图中(qgd+qgs)是mos开关完全打开所需要的最小电荷量。
体二极管特性
is、ism这些参数如果过小，会有电流击穿风险。
vsd、trr如果过大，在桥式或lcc系统中会导致系统损耗过大，温升过高。
qrr该参数与充电时间成正比，一般越小越好。
反向恢复时间trr & 反向恢复电荷qrr：由于内部寄生二极管可视为一种电容器，所以寄生二极管从导通切换到关断状态会储存少量电荷(下图红色区域即为qrr)，而电荷量完全释放出需耗费一段时间，此时间就是trr。
六、soa安全工作区
soa意为“安全工作区”指电源在运行时异常的大电流和电压同时叠加在mosfet上面，造成瞬时局部发热而导致的破坏模式。或者是芯片与散热器及封装不能及时达到热平衡导致热积累，持续的发热使温度超过氧化层限制而导致的热击穿模式。
soa各个线的参数限定值可以参考kst3415。
受限于最大额定电流及脉冲电流。
受限于最大节温下的rdson。
受限于器件最大的耗散功率。
受限于最大单个脉冲电流。
击穿电压bvdss限制区。
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一、绝对最大额定参数
vds 表示漏极与源极之间所能施加的最大电压值。
vgs 表示栅极与源极之间所能施加的最大电压值。
id 表示漏极可承受的持续电流值，如果流过的电流超过该值，会引起击穿的风险。
idm 表示的是漏源之间可承受的单次脉冲电流强度，如果超过该值，会引起击穿的风险。
eas 表示单脉冲雪崩击穿能量，如果电压过冲值(通常由于漏电流和杂散电感造成)未超过击穿电压，则器件不会发生雪崩 击穿，因此也就不需要消散雪崩击穿的能力。eas标定了器件可以安全吸收反向雪崩击穿能量的高低。
pd 表示最大耗散功率，是指mos性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率，使用时要注意mos的实际功耗应小于此参数并留有一定余量，此参数一般会随结温的上升而有所减额。（此参数靠不住）
tj, tstg ，这两个参数标定了器件工作和存储环境所允许的结温区间，应避免超过这个温度，并留有一定余量，如果确保器件工作在这个温度区间内，将极大地延长其工作寿命。
极限参数
二、额定电流
id(dc) : 漏极允许通过的最大直流电流值，此值受到导通阻抗、封装和内部连线等的制约tc=25℃ (假定封装紧贴无限大散热板)
id(pulse) : 漏极允许通过的最大脉冲电流值，此值还受到脉冲宽度和占空比等的制约。
三、热阻
热阻表示热传导的难易程度，热阻分为沟道-环境之间的热阻、沟道-封装之间的热阻，热阻越小，表示散热性能越好。
热阻是材料抵抗热能流动的能力，由半导体晶片消耗的功率被转换成热量，其被传送到封装，并且最终通道散热片或其他导热材料释放到环境空气中，而消耗功率pd产生热能导致元件温度(δt)的增加导致元件温度，(δt)可以计算为δt= rth×pd。
rth是定义δt和pd之间关系的常数，该常数称为热阻。
四、静态参数
vgs(th) 表示的是mos的开启电压(阈值电压)，对于nmos，当外加栅极控制电压 vgs超过 vgs(th) 时，nmos就会导通。
igss 表示栅极驱动漏电流，越小越好，对系统效率有较小程度的影响。
idss 表示漏源漏电流，栅极电压vgs=0、vds 为一定值时的漏源漏流，一般在微安级。
rds(on) 表示mos的导通电阻，一般来说导通电阻越小越好，其决定mos的导通损耗，导通电阻越大损耗越大，mos温升也越高，在大功率电源中，导通损耗会占mos整个损耗中较大的比例。
gfs 表示正向跨导，反映的是栅极电压对漏源电流控制的能力，gfs过小会导致mosfet关断速度降低，关断能力减弱，过大会导致关断过快，emi特性差，同时伴随关断时漏源会产生更大的关断电压尖峰。
v(br)dss
这个参数是有条件的，这个最小值60v是在tj=25℃的值，也就是只有在tj=25℃时，mosfet上电压不超过60v才算是工作在安全状态。
v(br)dss是正温度系数，如果电源用在寒冷的地方，环境温度低到-40℃甚至更低的话，v(br)dss值<56v，这时候60v就已经超过mosfet耐压了。
所以在mosfet使用中，我们都会保留一定的vds的电压裕量，其中一点就是为了考虑到低温时mosfet v(br)dss值变小了，另外一点是为了应对各种恶例条件下开关机的vds电压尖峰。
五、动态参数
ciss 表示输入电容，ciss=cgs+cgd，该参数会影响mos的开关时间，该值越大，同样驱动能力下，开通及关断时间就越慢，开关损耗也就越大。
coss 表示输出电容，coss=cds+cgd；crss表示反向传输电容，crss=cgd(米勒电容)。
这两项参数对mosfet关断时间略有影响，其中cgd会影响到漏极有异常高电压时，传输到mosfet栅极电压能量的大小，会对雷击测试项目有一定影响。
qg、qgs、qgd、td(on)、tr、td(off）、tf 这些参数都是与时间相互关联的参数。开关速度越快对应的优点是开关损耗越小，效率高，温升低，对应的缺点是emi特性差，mosfet关断尖峰过高。
电容特性
输入电容(ciss)=cgd+cgs,为在off状态下栅极输入电容量。
输出电容(coss)=cds+cgd,为漏极d-源极s间电容量，即內部二极管在逆偏压时的电容量
反馈电容(crss)=cgd此为漏极d-栅极g间的电容量,又称米勒电容，在高频率开关动作时之不良影响大于ciss及coss。
影响开关速度的是coss(=cgs+cgd),cg越大速度越慢,cds与正常切换电路的开关速度无关。另外，此参数与测试频率与偏压有关，如果在不同频率或偏路的开关速度无关，如果在不同頻率或偏压操作必须作适当修正。
cgs大小与gate charge有直接的关系。应该要越小越好，对电路整体的谐振考量与充放电切换时间越佳。
在 llc拓扑中，减小死区时间可以提高效率，但过小的死区时间会导致无法实现zvs(零电压开关)。因此选择在vds在低压时coss较小的mosfet可以让llc更加容易实现zvs,死区时间也可以适当减小,从而提升效率。
ciss=cgd+cgs, coss=cgd+cds, crss=cgd。
ciss, coss, crss的容值都是随着vds电压改变而改变的。
qg , qgs , qgd特性
栅极电荷可分为三种：
qg(栅极电荷):使栅极电压从0升到10v所需的栅极电荷，是指mosfet开关完全打开，gate极所需要的电荷量。
qgs 栅极-源极电荷
qgd 栅极-漏极电荷
mosfet的qg可以理解为：当g级电容充至多少电荷时,mosfet才能有效打开；放电至多少电荷时， mosfet才会有效关断，所以qg就存在一个充放电的时间，这个时间会影响到mos的开关速度。
开关频率大的话,qg还是小一些好，影响开关的速度。空载时结电容大，开关过程的损耗多。
mosfet切换动作过程可以说是一种电荷移动现象。由于栅极完全是由绝缘膜覆盖，其输入阻抗几乎是无限大，完全看输入电容量的充放电动作来决定切换动作的状态。
1.在t0-t1时刻,vgs开始慢慢的上升直到vgs(th),ds之间电流才开始慢慢上升,同时cgs开始充电，在此期间cgd和cgs相比可以忽略;
2.t1-t2时刻,cgs一直在充电,在t2时刻，cgs充电完成,同时id达到所需要的数值,但是vds并没有降低;
3.t2-t3时刻，vds开始下降,cgs充电完成,而且vgs始终保持恒定,此时主要对cgd充电,此段时间内，cgd的电容值变大，在t3时刻cgd充电完成,通常这个时间要比t1-t2长很多;
4.在t3-t4时刻,t3时刻cgd和icgse已经充电完成，vgs电压开始上.升直到驱动ic的最高直流电压。所以图中(qgd+qgs)是mos开关完全打开所需要的最小电荷量。
体二极管特性
is、ism这些参数如果过小，会有电流击穿风险。
vsd、trr如果过大，在桥式或lcc系统中会导致系统损耗过大，温升过高。
qrr该参数与充电时间成正比，一般越小越好。
反向恢复时间trr & 反向恢复电荷qrr：由于内部寄生二极管可视为一种电容器，所以寄生二极管从导通切换到关断状态会储存少量电荷(下图红色区域即为qrr)，而电荷量完全释放出需耗费一段时间，此时间就是trr。
六、soa安全工作区
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soa各个线的参数限定值可以参考kst3415。
受限于最大额定电流及脉冲电流。
受限于最大节温下的rdson。
受限于器件最大的耗散功率。
受限于最大单个脉冲电流。
击穿电压bvdss限制区。
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