在當(dāng)今的汽車和工業(yè)電子領(lǐng)域，低壓 MOSFET (<100 V) 對(duì)高功率的需求不斷增加。電機(jī)驅(qū)動(dòng)等應(yīng)用現(xiàn)在需要千瓦級(jí)的功率輸出。再加上當(dāng)前模塊空間的限制，這意味著處理更多功率的需求正在轉(zhuǎn)移到組件上，特別是 MOSFET。這需要仔細(xì)考慮設(shè)計(jì)要求并了解電路設(shè)計(jì)中的額定值，以獲得功率 MOSFET 的性能并在所需的工作壽命期間保持器件的可靠性。

在 Nexperia 的 Power Live 活動(dòng)期間，Nexperia 的應(yīng)用工程師 Stein Hans Nesbakk 和國際產(chǎn)品營銷經(jīng)理 Steven Waterhouse 指出需要正確評(píng)估漏極電流以及可能使用保護(hù)電路來補(bǔ)償高電流事件，從而提供高度可靠的產(chǎn)品。功率 MOSFET 數(shù)據(jù)表中指出的漏極電流 (I D ) 限制是此類需要管理極高電流的高功率應(yīng)用中重要的參數(shù)之一。

ID評(píng)級(jí)_

MOSFET 具有三個(gè)端子：柵極、源極和漏極。電流可以流經(jīng)這些端子中的任何一個(gè)，這些端子標(biāo)記為 I G、 I S和 I D。工程師和電氣設(shè)計(jì)人員必須徹底理解基本功能、限制和環(huán)境條件，才能為應(yīng)用選擇合適的 MOSFET。

I D是 MOSFET 在 T mb = 25°C 下完全增強(qiáng)并在結(jié)溫下芯片時(shí)可以承受的連續(xù)漏源電流。正如發(fā)言者所指出的，它是一個(gè)捕獲熱性能、額定溫度、R DS(on)、硅芯片電阻和封裝電阻的單一參數(shù)。MOSFET 可實(shí)現(xiàn)的電流主要源自 MOSFET 的功率裕度。計(jì)算連續(xù)電流時(shí)，必須使用穩(wěn)態(tài)功率。如果我們定義 T mb = 25°C、T j(max) = 175°C、R th(j-mb) = (0.4 K/W max)，我們可以計(jì)算出功率如下：

計(jì)算此功率余量所需的關(guān)鍵參數(shù)是芯片與安裝基座之間的熱阻抗 Z th(j-mb)（圖 1）以及芯片與安裝基座之間的熱阻 R th(j-mb)。R th(j-mb)是熱阻，指達(dá)到穩(wěn)態(tài)條件（也稱為直流條件）的熱響應(yīng)。

圖 1：MOSFET 內(nèi)部和外部的熱阻（）

Rth (j-mb)是從結(jié)點(diǎn)到安裝底座的熱阻。圖 2 顯示了從結(jié)到安裝底座的瞬態(tài)熱阻與脈沖持續(xù)時(shí)間的關(guān)系?？梢钥闯?，MOSFET 熱響應(yīng)類似于 RC 網(wǎng)絡(luò)電氣響應(yīng)。其熱阻根據(jù)所傳送的脈沖類型（具有不同占空比的單次或重復(fù) PWM 脈沖）而變化，對(duì)于長度超過 10 毫秒的脈沖，曲線在 100 毫秒后開始穩(wěn)定并變平，如圖所示。據(jù)說此時(shí) MOSFET 已達(dá)到熱穩(wěn)定性。因此，從 MOSFET 的角度來看，它處于熱直流狀態(tài)。在這種情況下，熱阻在 0.1 秒內(nèi)穩(wěn)定下來，盡管 Nexperia 聲稱所有 MOSFET 在實(shí)驗(yàn)室中都經(jīng)過了 30 秒以上的測(cè)試。j . 所有 MOSFET 都必須在該溫度以下工作。P （值）可以在數(shù)據(jù)表限制值表中找到。利用功率公式，我們可以計(jì)算漏極電流：

R DS(on)是 MOSFET 的導(dǎo)通電阻?？梢钥紤]T j(max)處的 R DS(on)來計(jì)算I D max 。圖 3 中的圖表可用于計(jì)算特定溫度要求的電流。

圖 2：從結(jié)到安裝底座的瞬態(tài)熱阻與脈沖持續(xù)時(shí)間的函數(shù)關(guān)系（）

圖 3：歸一化漏源導(dǎo)通電阻因數(shù)與結(jié)溫的函數(shù)關(guān)系（）

確定理論 I D后，必須通過測(cè)試和驗(yàn)證來驗(yàn)證該值。在終確定和保護(hù)數(shù)據(jù)表中提供的ID （值）時(shí)，將強(qiáng)調(diào)并考慮其他限制因素。在 T j = 175°C 時(shí)，ID （值） = 495 A 被視為 PSMN70-40SSH 的理論容量。當(dāng)結(jié)溫達(dá)到 T j(max)時(shí)， ID (max)測(cè)量值將在實(shí)驗(yàn)室得到驗(yàn)證。電流將受到 PCB 熱設(shè)計(jì)和工作溫度的限制。

因?yàn)槲覀兪褂玫氖窃O(shè)備的容量，并且應(yīng)用取決于安裝技術(shù)，所以應(yīng)用的電流可以根據(jù)數(shù)據(jù)表給我們的I D（）額定值來計(jì)算。在應(yīng)用中，Nexperia 不建議超過 T j(max)。

將 MOSFET 的結(jié)溫 T j限制為 175°C 是出于 MOSFET 需要滿足的可靠性要求。因此，175°C 是 Nexperia 根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 MOSFET 鑒定和壽命測(cè)試的溫度限制。所有汽車功率 MOSFET 必須滿足 175°C 結(jié)溫規(guī)范。

圖 4：電池隔離和電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用（）

在出現(xiàn)高系統(tǒng)電流和系統(tǒng)做出反應(yīng)之間的時(shí)間內(nèi)，ID電流值能力變得至關(guān)重要。在電子保險(xiǎn)絲/電池隔離中，這是檢測(cè)到過流情況和做出反應(yīng)之間的時(shí)間；在電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中，轉(zhuǎn)子鎖定和控制系統(tǒng)反應(yīng)之間的時(shí)間變得至關(guān)重要（圖 4）。

LFPAK封裝

MOSFET 特性（例如鍵合線和銅夾、電流分布和封裝散熱）都會(huì)對(duì) I D(max)產(chǎn)生影響。MOSFET 能夠抵抗非常高的工作電流、出色的性能、穩(wěn)健性和可靠性是重要的特性。對(duì)于當(dāng)今空間有限的高功率汽車應(yīng)用，LFPAK 封裝可提供出色的性能和高耐用性，并且與 D2PAK 等舊式金屬電纜封裝相比，占地面積更小，功率密度更高。

增加的電流容量和良好的電流擴(kuò)散、更好的 R DS(on) 、低源電感和降低的熱阻都是用于鍵合線封裝 (R th )的 LFPAK 銅夾技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。銅夾和焊片用于連接 LFPAK 器件中的結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)低電阻和熱阻，以及有效的電流擴(kuò)散和散熱。此外，銅夾的熱質(zhì)量限度地減少了熱點(diǎn)的產(chǎn)生，從而實(shí)現(xiàn)更好的雪崩能量 (E AS ) 和線性模式 (SOA) 性能。

圖 5：LFPAK 封裝（）