通常，在功率MOSFET的數(shù)據(jù)表中的第一頁(yè)，列出了連續(xù)漏極電流ID,，脈沖漏極電流IDM,，雪崩電流IAV的額定值，然后對(duì)于許多電子工程師來(lái)說(shuō),，他們對(duì)于這些電流值的定義以及在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中,，它們?nèi)绾斡绊懴到y(tǒng)以及如何選取這些電流值，常常感到困惑不解,，本文將系統(tǒng)的闡述這些問(wèn)題,并說(shuō)明了在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中如何考慮這些因素,，最后給出了選取它們的原則。
    
連續(xù)漏極電流
連續(xù)漏極電流在功率MOSFET的數(shù)據(jù)表中表示為ID,。對(duì)于功率MOSFET來(lái)說(shuō),，通常連續(xù)漏極電流ID是一個(gè)計(jì)算值。當(dāng)器件的封裝和芯片的大小一定時(shí),，如對(duì)于底部有裸露銅皮的封裝DPAK,，TO220，D2PAK,，DFN5*6等,，那么器件的結(jié)到裸露銅皮的熱阻RθJC是一個(gè)確定值，根據(jù)硅片允許的最大工作結(jié)溫TJ和裸露銅皮的溫度TC,，為常溫25℃,，就可以得到器件允許的最大的功耗PD：

當(dāng)功率MOSFET流過(guò)最大的連續(xù)漏極電流時(shí)，產(chǎn)生最大功耗為PD：

因此,，二式聯(lián)立,，可以得到最大的連續(xù)漏極電流ID的計(jì)算公式：

  (1)
其中，RDS(ON)_TJ(max) 為在最大工作結(jié)溫TJ下,，功率MOSFET的導(dǎo)通電阻,；通常，硅片允許的最大工作結(jié)溫為150℃,。

需要說(shuō)明的是：上述的電流是基于最大結(jié)溫的計(jì)算值,；事實(shí)上，它還要受到封裝的限制,。在數(shù)據(jù)表中,，許多公司表示的是基于封裝限制最大的連續(xù)漏極電流，而有些公司表示的是基于最大結(jié)溫的電流,，那么它通常會(huì)在數(shù)據(jù)表注釋中進(jìn)行說(shuō)明,，并示出基于封裝限制的最大的連續(xù)漏極電流。

在公式（1）中,，需要測(cè)量器件的熱阻RθJC,，對(duì)于數(shù)據(jù)表中的熱阻都是在一定的條件下測(cè)試的,，通常是將器件安裝在一個(gè)1平方英寸2oz的銅皮的PCB上，對(duì)于底部有裸露銅皮的封裝,，等效熱阻模型如圖1所示,。如果沒(méi)有裸露銅皮的封裝，如SOT23,，SO8等,，圖1中的RθJC通常要改變?yōu)镽θJL，RθJL就是結(jié)到管腳的熱阻,，這個(gè)管腳是芯片內(nèi)部與襯底相連的那個(gè)管腳,。

圖1 等效熱阻模型

功率MOSFET有一個(gè)反并聯(lián)的寄生二極管，二極管相當(dāng)于一個(gè)溫度傳感器,，一定的溫度對(duì)應(yīng)著一定的二極管的壓降,，通常,，二極管的壓降和溫度曲線(xiàn)需要進(jìn)行校準(zhǔn),。

測(cè)試時(shí)，功率MOSFET的反并聯(lián)的寄生二極管中通過(guò)一定的電流,，當(dāng)器件進(jìn)入熱平衡狀態(tài)時(shí),，測(cè)量二極管的壓降、器件裸露銅皮或與芯片內(nèi)部襯底相連的管腳的溫度,，以及環(huán)境溫度,。

通過(guò)二極管的壓降和通過(guò)的電流，可以計(jì)算功耗,；通過(guò)二極管的壓降可以查到結(jié)溫,，根據(jù)功耗、結(jié)溫和器件裸露銅皮或與芯片內(nèi)部襯底相連的管腳的溫度,，可以計(jì)算得到RθJC或RθJL,。根據(jù)功耗、結(jié)溫和環(huán)境溫度,，還可以計(jì)算得到RθJA,。

特別強(qiáng)調(diào)的是，RθJC不是結(jié)到器件的塑料外殼溫度,。RθJA是器件裝在一定尺寸的PCB板測(cè)量的值,，不是只靠器件本身單獨(dú)散熱時(shí)的測(cè)試值。實(shí)際的應(yīng)用中,，通常RθJT+RθJA>>RθJC+RθCA,，器件結(jié)到環(huán)境的熱阻通常近似為：RθJA≈RθJC+RθCA

熱阻RθJC確定了，就可以用公式（1）計(jì)算功率MOSFET的電流值連續(xù)漏極電流ID,，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí),，相應(yīng)的ID的值也會(huì)降低,。

裸露銅皮的封裝，使用RθJC或RθJA來(lái)校核功率MOSFET的結(jié)溫,，通?？梢栽龃笊崞鳎岣咂骷ㄟ^(guò)電流的能力,。底部沒(méi)有裸露銅皮的封裝,，使用RθJL或RθJA來(lái)校核功率MOSFET的結(jié)溫，其散熱的能力主要受限于晶片到PCB的熱阻,。數(shù)據(jù)表中ID只考慮導(dǎo)通損耗,，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要計(jì)算功率MOSFET的最大功耗包括導(dǎo)通損耗,、開(kāi)關(guān)損耗,、寄生二極管的損耗等，然后再根據(jù)功耗和熱阻來(lái)校核結(jié)溫,，保證其結(jié)溫小于最大的允許值,，最好有一定的裕量。

上述計(jì)算過(guò)程中,，ID是基于硅片的最大允許結(jié)溫來(lái)計(jì)算的,，實(shí)際的ID還要受到封裝的影響，特別是底部具有裸露銅皮的封裝,。

封裝限制通常是指連接線(xiàn)的電流處理能力,。對(duì)于額定的連接線(xiàn)的電流限制，常用的方法是基于連接線(xiàn)的熔化溫度,。當(dāng)連接線(xiàn)的溫度大于220℃時(shí),，會(huì)導(dǎo)致外殼塑料的熔化分解。在許多情況下,，硅電阻高于線(xiàn)的電阻的10倍以上,，大部分的熱產(chǎn)生于硅的表面，最熱的點(diǎn)在硅片上,，而且結(jié)溫通常要低于220℃,因此不會(huì)存在連接線(xiàn)的熔化問(wèn)題,。連接線(xiàn)的熔化只有在器件損壞的時(shí)候才會(huì)發(fā)生。

有裸露銅皮器件在封裝過(guò)程中硅片通過(guò)焊料焊在框架上,，焊料中的空氣以及硅片與框架焊接的平整度會(huì)使局部的連接電阻分布不均勻,，通過(guò)連接線(xiàn)連接硅片的管腳，在連接線(xiàn)和硅片結(jié)合處會(huì)產(chǎn)生較高的連接電阻,，因此實(shí)際的連續(xù)漏極電流ID會(huì)小于數(shù)基于結(jié)溫計(jì)算的電流,。

基于封裝限制的電流是測(cè)試的實(shí)際工作的最大電流，因此,，在數(shù)據(jù)表中,，寄生二極管的電流通常也用這個(gè)值表示,。
　
脈沖漏極電流
脈沖漏極電流在功率MOSFET的數(shù)據(jù)表中表示為IDM，對(duì)于這個(gè)電流值,，許多工程師不明白它是如何定義的,。

通常，功率MOSFET也可以工作在飽和區(qū),，即放大區(qū)恒流狀態(tài),。如果功率MOSFET穩(wěn)態(tài)工作在可變電阻區(qū)，此時(shí),，對(duì)應(yīng)的VGS的放大恒流狀態(tài)的漏極電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于系統(tǒng)的最大電流,，因此在導(dǎo)通過(guò)程中，功率MOSFET要經(jīng)過(guò)Miller平臺(tái)區(qū),，此時(shí)Miller平臺(tái)區(qū)的VGS的電壓對(duì)應(yīng)著系統(tǒng)的最大電流,。然后Miller電容的電荷全部清除后，VGS的電壓才慢慢增加,，進(jìn)入到可變電阻區(qū),，最后，VGS穩(wěn)定在最大的柵極驅(qū)動(dòng)電壓,，Miller平臺(tái)區(qū)的電壓和系統(tǒng)最大電流的關(guān)系必須滿(mǎn)足功率MOSFET的轉(zhuǎn)移工作特性或輸出特性,。

也就是，對(duì)于某一個(gè)值的VGS1,，在轉(zhuǎn)移工作特性或輸出特性的電流為IDM1，器件不可能流過(guò)大于IDM1的電流,，轉(zhuǎn)移工作特性或輸出特性限制著功率MOSFET的最大電流值,。

這也表明，數(shù)據(jù)表中功率MOSFET脈沖漏極電流額定值IDM對(duì)應(yīng)著器件允許的最大的VGS,，在此條件下,，器件工作在飽和區(qū)，即放大區(qū)恒流狀態(tài)時(shí),，器件能夠通過(guò)的最大漏極電流,，同樣，最大的VGS和IDM也要滿(mǎn)足功率MOSFET的轉(zhuǎn)移工作特性或輸出特性,。

另外,，最大的脈沖漏極電流IDM還要滿(mǎn)足最大結(jié)溫的限制，IDM工作在連續(xù)的狀態(tài)下,，功率MOSFET的結(jié)溫可能會(huì)超出范圍,。在脈沖的狀態(tài)下，瞬態(tài)的熱阻小于穩(wěn)態(tài)熱阻,，可以滿(mǎn)足最大結(jié)溫的限制,。

因此IDM要滿(mǎn)足兩個(gè)條件：(1) 在一定的脈沖寬度下,，基于功率MOSFET的轉(zhuǎn)移工作特性或輸出特性的真正的單脈沖最大電流測(cè)量值；(2)在一定的脈沖寬度下,，基于瞬態(tài)的熱阻和最大結(jié)溫的計(jì)算值,。數(shù)據(jù)表通常取二者中較小的一個(gè)。

功率MOSFET的數(shù)據(jù)表后面通常列出了瞬態(tài)的熱阻的等效圖,。

因?yàn)閂GS限定的漏極的電流,，單純的考慮IDM對(duì)于實(shí)際應(yīng)用沒(méi)有太多的參考價(jià)值，因?yàn)閷?shí)際的應(yīng)用中,，柵極的驅(qū)動(dòng)電壓通常小于最大的額定電壓,。同樣的，在實(shí)際的柵極驅(qū)動(dòng)電壓下,，單純的考慮電流也沒(méi)有意義,，而是考慮最大漏極電流的持續(xù)時(shí)間。

IDM和實(shí)際的應(yīng)用最相關(guān)的狀態(tài)就是系統(tǒng)發(fā)生短路,，因此,，在系統(tǒng)控制器的柵驅(qū)動(dòng)電壓下，測(cè)試短路時(shí)最大漏極電流的持續(xù)時(shí)間,。通常在設(shè)計(jì)過(guò)程中,，使系統(tǒng)短路保護(hù)時(shí)間小于1/3～1/2的上述的持續(xù)時(shí)間，這樣才能使系統(tǒng)可靠,。

事實(shí)上,，對(duì)于大電流，在導(dǎo)通狀態(tài)下或關(guān)斷的過(guò)程,，由于芯片內(nèi)部的不平衡或其他一些至今還沒(méi)有理論可以解釋的原因,，即使芯片沒(méi)有超過(guò)結(jié)溫，也會(huì)產(chǎn)生損壞,。

因此,，在實(shí)際的應(yīng)用中，要盡量的使短路保護(hù)的時(shí)間短,，以減小系統(tǒng)短路最大沖擊電流的沖擊,。具體方法就是減小短路保護(hù)回路的延時(shí)，中斷響應(yīng)的時(shí)間等,。

在不同的柵級(jí)電壓下測(cè)量短路電流,，測(cè)試波形如圖2所示，采用的功率MOSFET為AOT266,。圖2(a)：VGS電壓為13V,，短路電流達(dá)1000A，MOSFET在經(jīng)過(guò)47μs后電流失控而損壞,；圖2(b)：VGS電壓為8V,，短路電流僅為500A,，MOSFET在經(jīng)過(guò)68μs后電流失控而損壞。電流測(cè)試使用了20:1的電流互感器,，因此電流為200A/格,。

圖2 AOT266短路測(cè)試波形

可以的看到，VGS =13V,，最大電流為1000A,，持續(xù)的時(shí)間為47μs；VGS =8V,，最大電流為500A,，持續(xù)的時(shí)間為68μs。

雪崩電流
雪崩電流在功率MOSFET的數(shù)據(jù)表中表示為IAV,，雪崩能量代表功率MOSFET抗過(guò)壓沖擊的能力,。在測(cè)試過(guò)程中，選取一定的電感值,，然后將電流增大,，也就是功率MOSFET開(kāi)通的時(shí)間增加，然后關(guān)斷,，直到功率MOSFET損壞,，對(duì)應(yīng)的最大電流值就是最大的雪崩電流。

在數(shù)據(jù)表中,，標(biāo)稱(chēng)的IAV通常要將前面的測(cè)試值做70%或80%降額處理,，因此它是一個(gè)可以保證的參數(shù)。一些功率MOSFET供應(yīng)商會(huì)對(duì)這個(gè)參數(shù)在生產(chǎn)線(xiàn)上做100%全部檢測(cè),，因?yàn)橛薪殿~,，因此不會(huì)損壞器件。

注意：測(cè)量雪崩能量時(shí),，功率MOSFET工作在UIS非鉗位開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，因此功率MOSFET不是工作在放大區(qū),，而是工作在可變電阻區(qū)和截止區(qū),。因此最大的雪崩電流IAV通常小于最大的連續(xù)的漏極電流值ID。

采用的電感值越大,，雪崩電流值越小,，但雪崩能量越大，生產(chǎn)線(xiàn)上需要測(cè)試時(shí)間越長(zhǎng),，生產(chǎn)率越低,。電感值太小，雪崩能量越小,。目前低壓的功率MOSFET通常取0.1mH,，此時(shí),，雪崩電流相對(duì)于最大的連續(xù)的漏極電流值ID有明顯的改變，而且測(cè)試時(shí)間比較合適范圍,。