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78认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数

1

功率 MOSFET 单次和重复雪崩强度限值

2RC 热阻模型的使用

3

基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 — 第一部分

4

基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 — 第二部分

5

功率 MOSFET 的并联使用6RC 缓冲电路的设计

7

功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

8

功率 MOSFET 的一些常见问题

9

缩略语
索引
法律信息

9

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目录
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前言
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17

18

第一章: 认识理解功率 MOSFET
数据手册中的参数
应用笔记: AN11158

19

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册
中的参数(应用笔记 AN11158)

1.1 介绍
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1.2 数据手册中的技术部分
1.2.1 产品概况ఴᓫଡΘ˿٧͇ᄉഏᤗ὚ፋ᝹᝟ᏧଡΘథС٧͇᤟ᦠবᄉС᪃ζোǌʶᓉଠᤗብᓫଠ
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20

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数

表 1-1. 快速参考数据
Symbol Parameter

Conditions

Min

Typ

Max Unit

VDS

drain-source voltage

Tj ≥ 25 oC; Tj ≤ 175 oC

-

-

55

V

ID

drain current

VGS = 10 V; Tmb = 25 C;
Figure 1

-

-

61.8

A

Ptot

total power
dissipation

Tmb = 25 oC; Table 3

-

-

105

W

VGS = 10 V; ID = 20 A;
Tj = 25 oC;

-

8.2

12

mΩ

ID = 20 A; VDS = 44 V;
VGS = 10 V;

-

14.8

-

nC

ID = 61.8 A; Vsup ≤ 55 V;
RGS = 50 Ω; VGS = 10 V;
Tj(init) = 25 oC: unclamped

-

-

129

mJ

o

Static characteristics
RDS(on)drain-source on-state
resistance

Dynamic characteristics
QGD

gate-drain charge

Avalanche ruggedness
EDS(AL)S

non-repetitive drain
source avalancheenergy21

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数ଠᤗԟஜᄉʶᓉಪय௦ଡΘൣयᄉቿՁ֖ൣᆷᄉԟஜՏሥǌ੝థᄰСᄉ్͇֖ζোᦏѴ‫ڙ‬ԟஜՏሥ˧ՐǌԟஜᄉஜϘ֖ӬͮᦏѴ‫ڙ‬Ր᭦ᄉˏѴ˖ǌ੝థ్ᄫᦏቿՋಕэ*&$ǌ‫ڙ‬ஜ૵੣бᄉྱবብᓫ˖Ὃសጹ‫ڠ‬ଠᤗ˿ঋᤳԟᏥஜ૵˖ᄉԟஜǌʽ᭦ᄉѴᛪࡂ௦ࠪʶ̎С᪃ԟஜᄉ̭ፀ֖ᝌ᧕Ὑ
VDS‫ڙ‬٧͇С᫆࿃খʽὋ໣౜ຸ֖౜ˏቪᑞγ᝼ᄉణܷႂԌǌஜ૵੣б˖ᄉᤇʶԟ
ஜ௦᧪ܷࠪ̅ܲஜৰхʽၸᄉຝऎᔴ‫ډ‬ὋᏪʿ௦٧͇ᄉஞ˓ຝऎᔴ‫ډ‬ǌ
ID  ‫ڙ‬٧͇߸К࠭᤯࿃খʽὋཛྷଋ᛭ऄ૆፝፤૆‫ڙ‬ąௐᑞܴ੽ᣑᄉణܷ૆፝ႂึ
Ϙǌ‫ڙ‬ᛪଡΘᄉΒߔ˖Ὃ*%᜵ය7(4˝7ǌ
Ptot  ‫ڙ‬٧͇ཛྷଋ᛭ऄ૆፝፤૆‫ڙ‬ąௐᑞܴ੽ᣑᄉణܷ૆፝ҩညǌ
RDS(on)὇໣౜ຸ֖౜ᫍ࠭᤯࿃খʽᄉ᫽ઇὈ‫ڙ‬ଠᤗᄉ్͇ʽᄉ࠭᤯࿃খʽ٧͇ᄉЦ‫ۋ‬֖ణܷ᫽ઇǌ3%4 PO ͗ᬣᅋ5K֖ಔ౜ຸ֖౜ᫍᄉႂԌ7(4௬ᗂԪӐǌஜ૵੣б˖ᄉఛጲࡂ௬ᇧ˿‫ڙ‬ʿՎ్͇ʽԪӐᄉ3%4 PO Ϙǌ
QGD὇ಔ౜֖໣౜ᫍႂᕲὈ2(%֖2(4Ὃ2( UPU ʶᡐὋ௦С̅धС૮Ᏹᄉʶ˓᭣࣡᧗
᜵ᄉधСԟஜǌ2(%֖3%4 PO ੆ԥඊǌ‫ځ‬൤᜵ਆ३ҁణ·ᄉႂᡸবᑞὋ‫ڨ‬ᛥ‫ڠ‬ᤤસՋ
᤟ᄉ3%4 PO ֖2(%௦Ӡѫ᧗᜵ᄉǌ
QOSS὇ᣤѢႂᕲὈ‫ڙ‬ဗ̼.04'&5੾శ˖ὋФ̴ॕֽधСবᑞᄉԟஜܷᦉѫᦏࣂፂᜁ͕Ӑ˿Ὃ2044ࡂԪ३ᡔ౎ᡔ᧗᜵ǌ
EDS(AL)S὇᭣᧗‫ܬ‬বᄉ໣౜ຸ౜ᫍᄉᭂ࢜ᑞ᧙Ὀ&%4 "- 4ࡂ௦ॆѢဗ͉ʹᡓ᣾٧͇7%4
ᬌϘᄉႂԌ࠸ࢎ੊ᑡуѢဗௐὋ٧͇ᑞЉ᝴ᄉణܷᑞ᧙ǌ‫ݟ‬౦ᡓ᣾ᤇ˓ᑞ᧙ᬌϘὋࡂߚ‫ڙ‬٧͇૮‫ڭ‬ᄉ᮲ᬖǌᤇ˓ԟஜଠᤗ˿٧͇ᄉुऎὋ˶ࡂ௦٧͇੽ᣑ᣾ԌᄉᑞҦǌ

22

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数

1.2.2 管脚信息ఴብᓫଠᤗ˿٧͇ᄉЮᦉᤋଋ֖ܷഏ࣊ࡌǌ᜵ซ਒ʽ᭦௦ຸ౜֖ͳ̃౜ክᤋ‫ڙ‬ʶᡐᄉ‫ۋुܘ‬ᄉ/෣᥊.04'&5ᄉቿՁὋᏪ˄‫ڙ‬໣౜ຸ֖౜ࣲᫍᐎᤇʶ˓̃౜ክὋࡂ௦ੇ
͂᤯࣡੝ឬᄉҩည.04'&5˖‫ڌ‬థᄉͳ̃౜ክǌ‫ݟ‬ᛪ˖੝ᇧὋ/෣᥊ᄉ.04'&5ᄉ໣౜ຸ౜ᫍߚ‫ڙ‬ʶ˓ͳ̃౜ክǌ

表 1-2. 管脚
Pin Symbol Description
1S

source2Ssource3Ssource

4

G

gate

mb D

mount base: connected to drain

Simplified outline Graphic symbolmb
DG

1 2 3 4mbb076S

1.2.3 采购信息᧓᠓ብᓫଡΘ˿ঞಧ᠓˻٧͇ᄉζোǌ

1.2.4 极限值౜ᬌϘᛪಪଡΘ˿.04'&5Љ᝴ᄉࢹͺ్͇ᔴ‫ډ‬ǌᤇ్͇̎ᄉ߿˦௦ቿՋፏࠪణܷ
ᬌϘጆፑಕэ*&$ᄉǌ٧͇ࢹͺ‫ڙ‬ᤇ్͇̎˧ܰ࠱ʿԩҁ᠎᧙γ᝼Ὃ੝̾तᝫ
ʿ᜵ᡓ᣾ᤇ̎ᬌϘǌ‫ݟ‬౦ᡓ᣾ᬌϘࢹͺ࠱͗࠭ᒰበԀܾ஌੊௦࠮֐᎕ђǌॆፋѢᭂ࢜ुऎ్͇ௐὋࡂ਒։ᅋ7%4ᬌϘԺ̾‫ڙ‬ʶ߿ርऎʼᜁᡓѢǌ᜵ਆ᝟ኪ౜ᬌϘ௦ঞಧᬣຝऎԪӐᄉὋᥦࡂ᜵ፆՋፋѢᄉᬋᮨఛጲʶᡐᏥᘼǌᛪፋѢ˿̾#6,:#ᄉ౜ᬌϘᛪಪͺ˝ʶ˓ಕэ౜ᬌϘᛪಪᄉΒߔǌ

23

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数

表 1-3. 极限值

符合绝对最大限值系统标准 IEC 60134
Symbol Parameter

Conditions

Min

Typ

Max Unit

VDS

drain-source voltage

Tj ≥ 25 C; Tj ≤ 175 C

-

-

55

V

VDGR

drain-gate voltage

RGS = 20 Ω

-

-

55

V

VGS

gate-source voltage

-20

-

+20

V

VGS = 10 V; Tmb = 25 C;
Table 1; Figure 1

-

-

61.8

A

VGS = 10 V; Tmb = 100 oC;
Table 1

-

-

43.7

A

o

o

o

ID

drain current

IDM

peak drain current

VGS = 10 V; Tmb = 25 oC;
pulsed; Figure 1

-

-

247

A

Ptot

total power
dissipation

Tmb = 25 oC

-

-

105

W

Tstg

storage temperature

-55

-

+175

o

Tj

junction temperature

-55

-

+175

o

C
C

Source-drain diodeIS

source current

Tmb = 25 oC

-

-

61.8

A

ISM

peak source current

tp ≤ 10 μs; pulsed;
Tmb = 25 oC

-

-

247

A

EDS(AL)S

non-repetitive
drain-source
avalanche energy

ID = 61.8 A; Vsup ≤ 55 V;
RGS = 50 Ω; VGS = 10 V;
Tj(init) = 25 oC: unclamped

-

-

129

mJ

EDS(AL)R

repetitive
drain-source
avalanche energy

see Figure 3 [1] [2] [3]

-

-

-

mJ

Avalanche ruggedness<>Ӭ൒ᭂ࢜ᬌϘᜁᬌ҃‫ڙ‬ፆཁణܷຝऎąǌ<>᧗‫ܬ‬ᭂ࢜ᬌϘᜁᬌ҃‫ڙ‬ፆཁᄉࣰ‫ڨ‬ຝऎ˝ą<>ఝܲᄉζোԺ̾ԟᏥःၸቷ᝭"/὇ఴ˹ᄉኃ̃ብὈ
24

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数

VDS὇໣౜ຸ౜ᫍႂԌὈ‫ڙ‬᜺߿ຝऎᔴ‫ډ‬ЮὋ٧͇‫̅ܪ‬С᫆࿃খௐὋ٧͇໣౜֖
ຸ౜ˏቪᑞܴγ᝼੽ᣑᄉణܷႂԌϘǌࠪ̅#6,:#Ὃຝऎᔴ‫ډ‬௦ ąҁąǌᔩࢹͺ‫ڙ‬ą̾ʽὋၿ̅ᭂ࢜ѣቇᄉൣຝऎጆஜᄉԓ‫ځ‬Ὃ7%4ᄉᬌϘ࠱ᬣຝऎђ࠴ǌఴብᄉᦉѫࡂၿଡҁᤇʶཁǌ
VGS὇ಔ౜ຸ౜ᫍႂԌὈ٧͇ಔ౜ຸ֖౜ˏቪᑞܴ੽ᣑᄉణܷႂԌϘǌ/&91&3*"
ᄉʶ̎ஜ૵੣бࠪ̅ᄯึ֖ᑡу᜺߿˿ʿՎᄉ7(4Ϙǌ‫ڙ‬ᤇሗৰхʽὋᄯึஜϘ௦٧͇‫ڙ‬ᤇ˓ፆཁຝऎᔴ‫֖ډ‬ஞ˓ၶ֐ֆయЮᄉಔ౜ႂԌǌᏪᑡуஜϘ௦ૈ‫ڙ‬ణܷፆཁຝ
ऎৰхʽὋࣧϘᡔᰳᑡуࠔऎ᜵ᡔᆀὋ‫߿ૈڙ‬ᑡуࠔऎᔴ‫ډ‬Ю੝ᑞЉ᝴ᄉ᫂౜ႂԌࣧϘὋࡂ௦ᑡуஜϘǌಔ౜ඬӐྫྷᄉ࠮֐͗ᬣᅋຝऎᄉʼӣ֖ಔ౜ႂԌᄉӣᰳᏪђ࠴ǌᤇࡂ਒։ᅋलၸᄉͯ
ፆཁຝऎᄉ7(4ᄉ࠮֐੊ᬌϘ᜵௙௬ᰳ̅ᰳፆཁຝऎʽᄉஜϘǌ‫ڙ‬ඊᣖʿՎΘः‫׷‬ᄉஜ૵੣б˖ᄉஜϘௐὋᤇʶཁ᭣࣡᧗᜵ǌ
VDGR὇໣౜ಔ౜ᫍႂԌὈ᤯֖࣡7%4ᬌϘ௦ᄰՎᄉǌ
ID὇໣౜ႂึὈ‫ڙ‬ଠᤗᄉ్͇ʽὋ٧͇Љ᝴੽ᣑᄉణܷ૆፝ႂึǌᤇ˓Ϙ͗ˀ࠯ᜈౝᤴ֖࠭ᒰణܷፆཁຝऎᄉణܷႂึథСǌ‫˝ځ‬ᤇԨф̅ϛ߿ᄉཛྷଋ᛭ऄຝऎ5NCὋ
٧͇ᄉབ᫽3UI֖ణܷፆཁຝऎʽᄉ3%4 PO ǌ᜵ซ਒ʶ̎Θः‫׷‬लၸᆩ౅஧ᄉူ᝶ᬌϘὋᏪ‫ྱڙ‬বఛጲ˖ಕ௙࠯ᜈॕֽᄉႂึϘǌ
IDM὇໣౜ࢎϘႂึὈ‫«ڙ‬T੊ఝᆀᄉᑡуʽὋ٧͇ᑞܴ੽ᣑᄉణܷ໣౜ႂึϘǌ
Ptot὇঳ҩည૮ᏱὈ‫ڙ‬ཛྷଋ᛭ऄ፤૆‫ڙ‬ąௐὋ٧͇Љ᝴ᄉణܷҩည૮Ᏹǌ঳ҩည૮Ᏹ௦ૈγ૆ཛྷଋ᛭ऄ˝ąὋ٧͇᣹ҁణܷፆཁຝऎௐ੝ၸᄉҩညǌࠪ̅
#6,:#᝟ኪᄉ঳ҩည૮Ᏹ௦8Ὃ‫ࠃڙ‬ᬄ˖௦ॡᬱଌ҃๖Ᏹᤇ˥ܲҩညᄉৰхʽᤆᑞγ૆ཛྷଋ᛭ऄຝऎ௦ąǌ૰Ꮺᝒ˧Ὃ1UPU௦ၸ౎ᛪ௙٧͇ᄉབ͛࠭বᑞ
థܲ‫ݝ‬Ὃణܷፆཁຝऎᑞ᣹ҁܲᰳᄉԟஜǌ25

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数᜵ซ਒ʶ̎Ф̴ᄉԇ‫׷‬लၸ࠱٧͇ཛྷଋ‫ڙ‬ᔭࠩᄉ1$#ᨶከʼᄉবᑞፆ౦ǌ‫ࠃڙ‬ᬄ˖Ὃᤇ˓ζো௦ᄰॆ෤ၸᄉὋ‫˝ځ‬Ӧ࠭ͳԇ‫׷‬෤థࠪ٧͇ঞಧчԁᤈᛠଌ҃ǌԺ̾ԟᏥఴ˹ᄉኃ‫ٽ‬ብǌ"/὇ఴ˹ᄉኃ‫ٽ‬ብὈଠᤗ˿‫ڙ‬᝹᝟᫼ൿԺ̾΍ၸᄉၸ̅ᆷγ
1$#࣊ࡌԺ̾ଡΘ͕Ӑᄉ஘བবᑞᄉіሗʿՎ੾శǌ
Tstg὇ϱߚຝऎὈ௦ૈʿॕֽ٧͇Ժ᭤বᄉԺ̾ߚϱᄉຝऎᔴ‫ډ‬ǌ᫁యߚϱௐःឞၸਅবචͳ౎᫽ൢ٧͇বᑞৎӐὋΒ‫ݟ‬ክᑭ᩠ᙌǌ
Tj὇ፆཁຝऎὈ௦ૈ٧͇ᄉࢹͺຝऎᔴ‫ډ‬ǌ᤯࣡ፆཁຝऎ5K௦֖ϱߚຝऎ5TUH௦ʶಧᄉǌ‫ݟ‬౦ᡓ᣾ᤇ˓ຝऎᔴ‫ډ‬Ὃ٧͇ԟஜ࠱͗ᡓѢஜ૵੣б˖ᄉஜϘᔴ‫ډ‬Ὃ٧͇ᄉ࠮
֐˶࠱᎕ђǌIS὇ຸ౜ႂึὈ‫ڙ‬ብଠᤗ᣾ᄉὋ.04'&5˖ᄉͳ̃౜ክᑞ੽ᣑᄉణܷ૆፝ႂึ
Ϙǌ໣౜ႂึ*%˶᤟ၸՎಧᄉᏥᘼǌ
ISM὇ຸ౜ࢎϘႂึὈ.04'&5˖ͳ̃౜ክγ᝼ᑞ੽ᣑᄉణܷᑡуႂึϘὋ໣౜ణܷ
ႂึ*%.˶Վಧ᤟ၸՎಧᄉᏥᘼǌ
EDS(AL)S὇᭣᧗‫ܬ‬বᄉ໣౜ຸ౜ᭂ࢜ᑞ᧙Ὀ‫߿ྱڙ‬ᄉ్͇ʽὋ٧͇Љ᝴ᄉӬ൒ణܷ᣾ႂԌᑡуᑞ᧙Ϙǌˠ˓ΒߔὋ్͇௦γ૆ཛྷଋ᛭ऄຝऎ˝ąௐЉ᝴ᄉ໣౜ణܷ૆
፝ႂึǌЉ᝴ᄉᭂ࢜ᑞ᧙௦ૈγ૆٧͇ཛྷଋ᛭ऄຝऎ˝ąௐὋᑞ΍٧͇ຝऎ̯
ąʼӣҁణܷፆཁຝऎ5Kᄉᑡуᑞ᧙ǌᭂ࢜ᑞ᧙௦ྱૈ໣౜ణܷ૆፝ႂึ౎ឬᄉǌʶ̎ԇ‫׷‬᜺߿˿ʿՎႂึ֖ఝᰳਕব᠆ᣑ
ʽᄉᭂ࢜ᑞ᧙Ὃᤇ௬ཨ͗‫ڙ‬ᣖͯᄉবᑞᄉґଡʽᝧᭂ࢜ᑞ᧙ᄉஜϘథ௙௬ᄉʼӣǌ‫ڙ‬ఴብᄉ˖ࡂፋѢ˿ʶ˓ᬋᮨఛጲᄉΒߔǌ
EDS(AL)R὇᧗‫ܬ‬বᄉ໣౜ຸ౜ᭂ࢜ᑞ᧙Ὀॆܲ̅ʶ˓ᭂ͇࢜̂ѢဗௐὋ͉਒ʶ˓Ӭ൒ᭂ͇࢜̂ᑞܴЉ᝴ᄉణܷᑞ᧙ஜϘǌ‫ڙ‬ఴብᄉ˖ࡂѴѢ˿᧗‫ܬ‬ᭂ࢜ࢹͺᄉབᄉᬌϘǌࠪ̅᧗‫ܬ‬ᭂ͇࢜̂ᬓ˿థᑞ᧙ᭉයܰᤆథಕэᄉབᭉයǌᤇ̎ᭉය‫ڙ‬ብ˖ᄉབྱবఛጲ˖ᤈᛠ˿សጹᄉ᝿߿ǌ‫ڙ‬ఴ˹ᄉኃ̃ብ˖ࡂសጹ᫧ᤗ˿ᭂ࢜বᑞǌᔩࣂፂࠪ᧗‫ܬ‬ᭂ࢜ᑞҦᤈᛠ˿᝿߿Ὃ/&91&3*"ᄉஜ૵੣бࡂ͗ѴѢᤇ˓ԟஜϘǌͭࠪ̅౼̎᭣ීᢻኍጞᄉ.04'&5Ὃ‫ݟ‬౦ԟஜ෤థᜁ᝿ͤ᣾Ὃᥦ˥‫ڙ‬ஜ૵੣б˖ࡂʿ͗௬ᇧǌ

26

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数

1.2.4.1 降额曲线ጊᡱᅋᬌϘஜ૵ᛪಪ˧ՐὋࡂ͗ଡΘᬋᮨఛጲǌ߱Ժ̾ࣞү᝹᝟Ꮷ᝟ኪᬌϘᬣຝऎᄉԪӐǌ

1.2.4.1.1 漏极持续电流ʽ᭦ᄉ᣾ርଡΘ˿ʶ˓᝟ኪ#6,:#໣౜ణܷ૆፝ႂึᄉΒߔǌϛ߿ᤇ˓ःၸ
ᄉཛྷଋ᛭ऄຝऎ5NC௦ąǌԟᏥ‫˖ڎ‬ᄉఛጲὋ߱ଠᤗ˿໣౜૆፝ႂึ֖ཛྷଋ᛭ऄຝऎ˧ᫍᄉѥஜСጆǌ‫ڎ‬ᛪ௙ཛྷଋ᛭ऄ˝ąௐὋ໣౜ణܷႂึࣂፂ̯ąௐᄉ"ђ࠴ҁ˿"ǌఛጲʼ੝ಕซᄉణܷႂึὋૈᄉ௦‫ࠪڙ‬ःᄉཛྷଋ᛭ऄຝऎ5NCʽὋ΍ፆཁຝऎ5Kӣᰳҁణܷፆཁຝऎąᄉႂึǌ‫ݟ‬౦3%4 PO लၸᄉ௦ణܷፆཁຝऎ5KʽᄉణܷϘὋ
ᥦ˥1*f3%4 PO ࡂ̼ᛪ˿‫ڙ‬ణܷፆཁຝऎ5Kʽᄉҩညǌ‫ځ‬൤Љ᝴ᄉႂึ௦֖Љ᝴ᄉҩညᄉࣰழ಩੆ඊΒᄉǌ

27

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数ࠪ̅ፋ߿ᄉཛྷଋ᛭ऄຝऎ5NCʽᄉҩည௦֖Љ᝴ᄉຝӣ੆ඊΒᄉǌʽ᭦ࡘᇧᄉᬋᮨఛ
ጲ௦۲̅ʽ᭦ᄉМयᄉὙ

Мय

Мय

‫ڙ‬Љ᝴ᄉణܷፆཁຝऎąௐὋႂึࣂፂᬋҁ˿"ǌ003aac507

100
ID
(A)
75

50

25

0
0

50

100

150
200
Tmb ($C)

图 1-1. 漏极持续电流和焊接衬底温度的函数关系
1.2.4.2 功率损耗ҩည૮Ᏹ͗ᬣᅋʿՎᄉຝऎԪӐὋ‫ڙ‬ᤇሗৰхʽҩည૮Ᏹఛጲ௦ಕэӐᄉὋˀąௐЉ᝴ᄉҩည૮ᏱϘ੆ԥඊΒǌ

28

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数

例如：᤯᣾᜹ࠢ‫˖ڎ‬ᄉఛጲὋ‫ڙ‬ཛྷଋ᛭ऄຝऎ˝ąʽЉ᝴ᄉҩညϘጝ˝ąʽЉ᝴ᄉҩညϘ३ǌ‫˖ڎ‬ᄉ‫्ڎ‬ஜ૵ᛪ௙‫ڙ‬ąௐణܷ૆፝ҩည૮Ᏹ1UPU௦8ǌМय௦ၸ౎᝟ኪҩည૮ᏱᄉМयὙМय
03na19

120
Pder
(%)
80

40

0

0

50

100

150

200
Tmb ($C)图 1-2. 标准化的总功率损耗和焊接衬底温度的函数关系
‫˖ڎ֖ڎ‬ଡΘᄉఛጲ᜵֖ᬌϘᛪಪᄰፆՋᅋ౎ᄹǌᤇ̎୑ԨᄉζোὋၸ౎ࣞ
ү᝟ኪЉ᝴ᄉణܷႂึ֖ᄰࠪ̅ຝऎʽᄉҩည૮Ᏹǌ29

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数

1.2.4.3 雪崩强度‫ڙ‬ఴ˹ᄉኃ̃ብ὇"/Ὀ˖សጹ᫧ᤗ˿ᭂ࢜ुऎǌ
aaa-002469

102
maximum avalanche pulse
60 μs

IAL
(A)

(1)
40 A avalanche pulse
200 μs

10

(2)

1
(3)

10-1
10-3

10-2

10-1

1

10
tAL (ms)Ӭ൒֖᧗‫ܬ‬ᭂ࢜ᬌϘ὇ὈӬ൒ᑡу὚5Ką὇ὈӬ൒ᑡу὚5Ką὇Ὀ᧗‫ܬ‬图 1-3. 雪崩电流和雪崩周期的关系̾.04'&5#6,:#˝ΒὋԟᏥኃ̃ብᓫὋ̯ᬌϘᛪ˖Ժ̾३ҁ̾ʽζোὙ
ॆ*%" 7TVQĸ7 3(4 7(47BOE5K JOJU ą᭣ᨒͮ ణܷЉ᝴ᄉᭂ࢜ᑞ᧙&%4 "- 4௦N+ǌ᤯࣡ʶ˓ᭂ͇࢜̂௦ʶ˓ʻᝇᑡуจᄉ्࿃Ὃ੝ࣰ̾‫ڨ‬ҩညᄉ᝟ኪ௦ f7%4f*%4 ǌఴ˹ᄉኃ̃ብࡂᬇᤗ˿ѣቇႂԌ௦ᬌϘႂԌᄉὋ˶ࡂ௦7fǌ

30

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数‫ڎ‬ᛪ௙ąௐᄉణܷႂึѷѷᡓ᣾"὇ᬌϘᛪಪ˖ࡘᇧᄉࠃᬄʼ௦
"ὈǌԺ̯̾‫˖ڎ‬ឳҁణܷᄉᭂ࢜ᑞ᧙ᄉௐᫍ௦«Tǌᤇ਒։ᅋЉ᝴ᄉణܷᄉᭂ࢜ᑞ᧙௦f 7f f"f«TN+ǌᤇ˓Ϙଋᤂ̅ᬌϘᛪಪሗଡҁᄉN+ǌ‫ݟ‬౦థ̎.04'&5Θः‫׷‬लၸ"ʽᄉᭂ࢜ᑞ᧙ϘὋ‫ڎ‬ᛪࡘᇧဗ‫ڙ‬ᄉᭂ࢜ௐᫍ௦
«TὋဗ‫ڙ‬ᄉᭂ࢜ᑞ᧙௦f 7f f"f«TN+ὋᤇሗৰхʽὋᭂ͇࢜̂ुऎࡂᖿ‫߶ڙ‬КࢹͺӜ۪40"˧ܰǌ

1.2.4.4 安全工作区域 SOA߶КࢹͺӜ۪ఛጲ௦ஜ૵੣б˖ణ᧗᜵ᄉᦉѫ˧ʶǌ
003aad475

103
I D (A)

Limit RDSon = VDS / ID

210

tp = 10 s
100 s

10
1 ms
DC
10 ms

1

100 ms

10-1
1

10

102

VDS (V)103图 1-4. 安全工作区域；漏极持续和尖峰电流和漏极源极间电压的关系߶Кࢹͺఛጲᛪ௙˿.04'&5Љ᝴ᄉႂԌὋࢹͺႂึ֖ௐᫍᄉӉፎఛጲǌᤇ̎Ϙ௦᧪ࠪ̅ѹ‫ݼ‬ᄉཛྷଋ᛭ऄຝऎ5NC௦ą֖Ӭʶᑡуႂึᄉǌᤇ˓‫ఽܬ‬ᄉ᫇ᮤ࠱‫ڙ‬ብᄉᬃे˖ᤈᛠᤈʶ൥ᄉᝮᝌǌ31

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数

1.2.5 热特性ఴብ᫧ᤗ˿ࠪ̅ʿՎӳቆඊᄉᑡуὋབ᫽ઇ֖ᑡࠔᄉСጆǌᤇ˓ζোᜁၸ౎ф߿‫ྱڙ‬߿ᄉࢹͺ్͇ʽ٧͇ᑞ᣹ҁᄉຝऎὋՎௐ˶ၸ౎ᆷᝢ௦ՠ‫ڙ‬γ᝼ᄉࢹͺᔴ‫ډ‬Юǌ‫ࡘڎ‬ᇧ˿བྱবǌ‫˝ځ‬.04'&5௦ၿіሗʿՎ౅஧РՎ҃੆ᄉὋ੝̾བ᫽ઇᬣ
ᅋᑡуࠔऎԪӐǌࠪ̅ᣖᆀᄉᑡࠔὋབࠓఝ᧗᜵Ὃࠪ̅ᣖ᫁ᄉᑡࠔὋབ᫽ఝ᧗᜵ǌབྱব௦ၸ౎೜ಉ௦ՠʶ˓ྱ߿ᄉᡓ᣾ᄯึᬌϘᄉҩညᑡу͗࠭ᒰፆཁຝऎ5Kᡓ᣾
߱ᄉ߶КణܷᬌϘǌ
表 1-4. 特性表格
Symbol Parameter
thermal resistance from junction
to mounting baseRth(j-mb)

Conditions

Min

Typ

Max Unit

see Figure 5

-

-

1.42

K/W
003aac479

10Zth (j-mb)(K/W)δ = 0.5

1
0.2
0.1
10-1
0.05
P

0.02

δ=

tp
T

10-2
single shot
t

tp
T

10

-3

10-6

图 1-5. 热特性

32

10-5

10-4

10-3

10-2

10-1

tp (s)

1

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数‫˝ځ‬བ᫽௦ሶ߿࿃খʽ฽᧙Ѣᄉ٧͇᫽ᆽབ᧙ึҮᄉᑞҦǌབ᫽ઇ௦ૈ٧͇ࠪᅮௐབ
͇̂ᄉֽःǌ੝̾བ᫽3UI֖བ᫽ઇ;UI௦ᄰСᄉǌ߱๗Ԣҁ٧͇˖Չ˓ᦉѫᄉབࠓ֖ᤇ̎ᦉѫ˧ᫍᄉབ᫽ǌ‫ڙ‬ᄯึ్͇ʽὋ;UIኍ̅3UIǌМयᛪ௙˿ࠪ̅ʶ˓ྱ߿ᄉҩည૮ᏱᄉຝऎʼӣǌМय‫ڙ‬ብᄉᬃे˖͗ᝦ᝶ࠃᬄ᝟ኪᄉΒߔǌ
1.2.6 电气性能ఴብၸ౎ф߿ʶ˓.04'&5᤟Ջၸ‫ڙ‬ʶ˓ྱ߿ᄉःၸ˖Ὃఴብ֖ґ᭦ˏብʿՎὋ
ґ᭦ˏብ௦ၸ౎ѻ߿.04'&5௦ՠ͗‫ڙ‬ःၸ˖ߚาʽ౎ǌᬓ᭣థᮨܰᄉ᜺߿Ὃఴብ
˖Βߔᦏ௦౎ᒬ̅#6,:#ᄉஜ૵੣бǌ
1.2.6.1 静态特性ఴብ˖ѴѢᄉԟஜ˖ᄉኃʶᦉѫࡂ௦᭡খྱবὋᛪಪࡂ௦ʶ˓ΒߔὙ
表 1-5. 静态特性

与表格有关的常量或限值，如电压，电流和温度。
Symbol Parameter

Conditions

V(BR)DSS

drain-source ID = 250 μA; VGS = 0 V;Tj = 25 oC
breakdown
ID = 250 μA; VGS = 0 V;Tj = −55 oC
voltage

VGS(th)gate-source
thresholdvoltage

ID = 1 mA; VDS = VGS;Tj = 25 oC

Min Typ Max

Unit

55

-

-

V

50

-

-

V

2

3

4

V

o

ID = 250 mA; VDS = VGS;Tj = −55 C

-

-

4.4

V

ID = 1 mA; VDS = VGS;Tj = 175 C

1

-

-

V

o

33

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数

表 1-5. 静态特性（续）与表格有关的常量或限值，如电压，电流和温度。
Symbol Parameter

Conditions

Min Typ Max

Unit

-

0.02 1μA

drain leakage
current

VDS = 55 V; VGS = 0 V; Tj = 25 C

VDS = 55 V; VGS = 0 V; Tj = 175 C -

-

500

μA

IGSS

gate leakage
current

VDS = 0 V; VGS = 20 V; Tj = 25 C

-

2

100

nA

VDS = 0 V; VGS =−20 V; Tj = 25 C

-

2

100

nA

drain-source
on-state
resistance

VGS = 10 V; ID = 20 A; Tj = 175 C; -

-

27.6

mΩ

RDS(on)VGS = 10 V; ID = 20 A; Tj = 25 oC; -

8.2

12

mΩ

IDSS

o

o

o

o

o

VBR(DSS)὇໣౜ຸ౜ᫍᄉѣቇႂԌὈС̅ੰࡘԟஜᄉѴᛪˀᝌ᧕Ὃԟ᜸ᓫǌఴብѴѢ˿٧͇‫ڙ‬ஞ˓ຝऎᔴ‫ډ‬Ю‫̅ܪ‬С᫆࿃খʽ໣౜ຸ֖౜ˏቪᑞܴγ᝼੽ԩᄉణܷႂ
ԌϘǌຝऎᔴ‫ډ‬௦̯ąҁ ąǌ‫ڙ‬ႂԌ֖ຝऎᔴ‫ډ‬ЮὋ#6,:#ᄉ໣౜ຸ֖౜ˏቪึ᣾ᄉႂึ᜵ᆷγ‫̾"«ڙ‬ʽǌᔩ٧͇ຝऎͯ̅ ąὋѶ7#3 %44 ˝࠴̅ኍ̅7὚ᔩ٧͇ຝऎ˝ ąᒯ ąὋѶ7#3 %44 ˝࠴̅ኍ̅7ǌຝऎࠪС᫆࿃খʽᄉྱবᄉॕֽ௦Ԥ᧗ᄉǌ໣ႂึ͗ᬣຝऎᏪӣᰳὋᤈᏪ࠱٧͇࠭
᤯ǌ໣ႂึӣᰳᄉՎௐὋѣቇႂԌ˶͗ᬣຝऎ‫ܷܘ‬ǌ
VGS(th)὇ಔ౜ຸ౜᫂ᬌႂԌὈᤇ௦ф߿.04'&5࠭᤯੊ᏧС᫆ᄉ᧗᜵ԟஜǌʶᓉৰхὋ7(4 UI ௦‫ڙ‬7%47(4ௐ߿˦ᄉǌͭ௦థ̎ௐϊ˶ၸʶ˓‫߿ڌ‬ႂԌᄉ7%4Ὃ‫ݟ‬7ǌ᜵ซ਒᫂ᬌႂԌᄉ߿˦௦᧪ࠪ̅ಔ౜ຸ֖౜ᆀᡸ‫ڙ‬ʶᡐௐᄉྱ߿ႂึϘᄉὋᤇ֖ஓ
መ˹ʼᄉ߿˦௦ʿՎᄉǌஓመ˹˖ᄉԟஜଠᤗ˿.04'&5ᄉྫྷူ࿃খᄉԪӐὋˀ
.04'&5ᔆྞܷ࠴௃СǌᏪ‫ڙ‬ஜ૵ᛪ˖΍ၸᄉԟஜ௦ૈྱ߿ႂึʽᄉὋԨф̅ᔆྞᄉܷ࠴Ὃ‫˝ځ‬ႂึˀᔆྞ᭦ሤ੆ඊΒǌஜ૵ᛪ˖ᄉ᫂ᬌႂԌ̾ణ᤟Ջᄉ࣡᜺฽᧙ழय߿˦ᄉὋᏪʿ௦٧͇ࠃᬄʼ᤯࣡ᜁၸҁᄉᥦಧǌ‫ځ‬൤‫ڎ‬ଡΘ˿Ժ̾ஂ૆ԟஜᄉఛጲǌ34

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数

03aa325ID(A)

VGS(th)
(V)
4

typ

max

10−3

typ

2

min

10−2

max

3

10−4

min

10−5

1

0
<60

03aa35

10−1

0

60

120

180
Tj ($C)

10−6
0

2

4

6
VGS (V)ಔ౜ຸ౜ᫍ᫂ᬌႂԌ֖ፆཁຝऎᄉСጆ໣౜ႂึ֖ಔ౜ຸ౜ႂԌᄉСጆ*%N"7%47(45KP$7%47

图 1-6. 阈值电压参数的支持图ኃʶ˓‫ڎ‬ᛪࡘᇧᄉ௦٧͇‫ڙ‬ஞ˓ᮨ߿ᄉຝऎᔴ‫ډ‬Ю᫂ᬌႂԌᄉԪӐὋӉહ˿Ц‫ۋ‬Ϙ֖ᬌ҃ఛጲǌ‫ځ‬൤ࠪ̅ąௐᄉ#6,:#Ὃ‫ݟ‬౦7%4֖7(4ᦏ࠴̅7Ὃᥦ˥੝థᄉ٧͇ᦏ
͗੽ᣑ࠴̅N"ᄉႂึǌ‫ݟ‬౦7%4֖7(4ᦏܷ̅7Ὃᥦ˥੝థ٧͇࠱Ժ̾੽ᣑܷ̅
N"ᄉႂึǌ‫ڙ‬ąௐᣖͯᄉᬌϘࣂፂᬋҁ˿7ὋᏪᣖᰳᄉᬌϘ˶ࣂፂᬋҁ˿
7ǌʽᬌϘ᤯࣡ఝ˝᧗᜵Ὃ‫߱˝ځ‬ф߿٧͇ʹௐःγ᝼СறὋ̾ԢᄰСःၸᭉ᜵Хథܲ࠵٩‫ܥ‬ᜎ᧙ǌኃ̃˓‫ڎ‬ᛪࡘᇧ˿٧͇ঞಧ‫ڙ‬᫂ᬌႂԌᬃᤂ࠭᤯ǌࠪ̅#6,:#Ὃಔ౜ႂԌʼӣ࠴̅7ᄉႂԌὋႂึ࠱͗ʼӣυǌᇧΒፋѢ˿ʶ˓ॆ໣౜ຸ౜ႂԌ‫߿ڌ‬‫ڙ‬7ʽᄉৰхǌ

35

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数

IDSS὇໣౜໣ႂึὈγ᝼٧͇‫ڙ‬ФСற࿃খʽᄉణܷᮨ߿໣౜ຸ֖౜ႂԌௐԺ͛ᣤᄉ
ణܷ෹໣ႂึǌ᧗᜵ᄉ௦᜵ซ਒ᰳຝ࿃খʽᄉ*%44థܷܲὋᥦ੥௦ణ‫ڭ‬ৰхǌ
IGSS὇ಔ౜໣ႂึὈ௦ૈ.04'&5γ᝼Љ᝴ಔ౜᤯᣾ᄉణܷ໣ႂึϘǌॆ᝟ኪᭉ᜵
ܷܲႂึ੥ᑞγ૆٧͇࠭᤯ௐ*(44࠾˝᧗᜵ǌ‫˝ځ‬ᤇ˓໣ႂึ͗᤯᣾ፏᎅࡎὋᤇ˓Ϙ˶ʿϷ*%44ᥦಧԨф̅ຝऎǌ
RDS(on)὇໣౜ຸ౜ᫍᄉ࠭᤯ႂ᫽ϘὈᤇ˓௦ణ᧗᜵ᄉԟஜ˧ʶǌ˧ґ̭ፀᄉԟஜγ᝼˿٧͇С᫆ௐᄉҩᑞὋ‫ʹݟ‬С᫆̾Ԣ໣ႂึᄉܷ࠴ǌᥦ̎ԟஜࠪႂ෈ࠓ᧙ᄉॕֽ࠾˝
᧗᜵ǌ
3%4 PO ௦ॆ٧͇࠭᤯ௐὋᛥ᧙.04'&5ᄉ࠭᤯धСྱবᄉʶ˓ழกǌ˶௦ф߿ҩည૮Ᏹ֖஌ညᄉС᪃ԟஜǌॆ.04'&5߸К࠭᤯ௐὋ࠭᤯ႂ᫽3%4 PO Y*%ࡂ௦ҩည૮Ᏹǌҩည.04'&5ᑞܴ‫߸ڙ‬К࠭᤯ௐ੽ᣑіӠҁіᄇ߶۱ᄉႂึǌ.04'&5ᄉҩည૮Ᏹ΍ం‫ڒ‬ᄉຝऎᡓ᣾˿߱ᒬࣁᄉཛྷଋ᛭ऄຝऎǌ3%4 PO ˶ᬣᅋ
.04'&5ం‫ڒ‬ᄉຝऎʼӣᏪ੆ඊΒᄉ‫ܷܘ‬ǌࠪ̅੝థ/&91&3*"࠯ᜈ᣾ᄉ
.04'&5Ὃ଍ᕚᄉణܷፆཁຝऎ௦ąǌ
ʽ᭦̾#6,:#ᄉஜ૵੣бͺ˝ʶ˓ΒߔὙ
 UI KNC ᛪड़‫ڙ‬٧͇ፆཁ֖ཛྷଋ᛭ऄ˧ᫍὋඇၦҩᏱलᡐᄉຝӣԪӐϘὋᤇ᧖3UI KNC 
3,8ǌࠪ̅,὇5NCąὋ5KąὈᄉຝӣ౎ឬὋణܷᄉҩည૮Ᏹ
8ǌ‫ڙ‬ፆཁຝऎ˝ąʽὋణܷᄉ3%4 PO Nǌ‫ځ‬൤Ὃ‫ڙ‬ሶ߿࿃খʽὋ5NCąὋ5Ką 18*NBY3%4 PO ą ǌ
‫ځ‬൤Ὑ
Мय
"὇‫ڙ‬ஜ૵੣б˖ᤈᛠ˿ՓʽԨஞ‫"ူܪ‬Ὀǌ36

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数.04'&5ᄉ3%4 PO Ԩф̅ಔ౜ຸ֖౜ᫍᄉႂԌὋࣲ˄ߚ‫ڙ‬ʶ˓ᣖͯᄉஜϘὋͯ̅ឞϘѶឞԟஜপҚʼӣǌࠪ̅ʿՎᄉಔ౜᯵ҮὋ3%4 PO ᬣຝऎᄉԪӐඊည௦ʿՎᄉǌ˝˿ᛪ௙ʿՎὋ‫˖ڎ‬ᄉጙᓣᘾጲࡘᇧ˿ᰳຝʽᄉ3%4 PO Ϙǌ
aaa-002470

35
RDSon
(mΩ)
28

21
Hot RDSon
14

7

0
4

8

12

16

20
VGS (V)ఴ‫ڎ‬ᛪԵ௦̾᫧ᤗ˝ᄫᄉὋࣲʿᑞͺ˝͉ʹ٧͇3%4 PO বᑞᄉԟᏥǌ图 1-7. 在 25 ℃ 和高温下，漏极源极间的导通电阻值与栅极源极间电压的关系。
ᔩʶ˓ःၸᭉ᜵‫ڙ‬ᣖͯಔ౜ຸ౜ႂԌʽὋ઴థ‫ݝ‬ᄉ3%4 PO বᑞὋᥦ˥.04'&5࠱͗ᜁ҃੆઴థᣖͯᄉ᫂ᬌႂԌὋΒ‫ݟ‬#6,:#ǌཨᏪͯ᫂ᬌႂԌᄉ٧͇࠱਒։ᅋᰳ
ຝௐС᫆࿃খᄉႂԌͷ᧙᜵࠴ॡܲǌᤇ˓ᣖͯᄉСறႂԌͷ᧙ፂ࣡਒։ᅋᰳຝʽᤤસ
ᣖᰳ᫂ᬌႂԌᄉ٧͇Сறఝ߶Кǌ‫ࡘ˖ڎڙ‬ᇧ˿ʶ్ႂ᫽ϘঞಧᬣຝऎʼӣᄉЦ‫ۋ‬ఛጲǌ37

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数

003aad695

2.4
a
2

1.6

1.2

0.8

0.4

0
-60

0

60

120

Tj (°C)180

图 1-8. 标准化的漏极源极导通电阻值和结温的关系。
1.2.6.2 动态特性Үখྱবф߿˿٧͇ᄉधСবᑞǌᤇ̎ԟஜ˖ᄉі˓ԟஜᰳऎΙᠺ̅฽᧙్͇ǌ‫ځ‬൤ὋඊᣖХథʿՎಕэ్͇ᄉΘः‫׷‬ஜ૵੣б˧ґὋᭉူᝌҮখྱবǌᛪಪ
ࡂ௦ʶ˓ኤӬᄉҮখྱবᛪಪǌ

38

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数

表 1-6. 动态特性

与表格有关的常量或限值，如电压，电流和温度。
Symbol Parameter

Conditions

Min

Typ

Max Unit

QG(tot)total gate charge

-

35.2

-

nC

QGS

gate source charge

ID = 20 A; VDS = 44 V;
VGS = 10 V

-

9.24

-

nC

QGD

gate drain charge

-

14.8

-

nC

Ciss

input capacitance-

1550 2067 pF

Coss

output capacitance

-

328

394

pF

Crss

reverse transfer
capacitance

-

153

210

pF

Td(on)

turn-on delay time

-

19.3

-

ns

Tr

rise time

-

29.4

-

ns

Td(oFF)

turn-off delay time

-

43.2

-

ns

Tf

fall time

-

22

-

ns

VDS = 25 V; VGS = 0 V; f = 1
MHz; Tj = 25 oC

VDS = 30 V; VGS = 10 V; RL= 1.5 Ω; RG(ext) = 10 Ω

1.2.6.1 栅极电荷2( UPU 2(4֖2(%ᦏ௦̯Վಧಔ౜ႂᕲఛጲ˖౎ᄉԟஜǌ̴͂ଠᤗ˿‫ڙ‬ʶ߿ᄉ్͇
ʽὋ.04'&5‫ݟ‬౦धСᭉ᜵ܲ࠵ᄉಔ౜ႂᕲǌ‫ڙ‬ᰳᮟधСःၸ˖ᤇʶཁ࠾Ф᧗᜵ǌॆ‫ڙ‬໣౜ಔ౜ຸ֖౜ᫍథ௬ᗂᄉႂԌႂึՎௐԪӐௐὋ‫ڙ‬धС᣾ር˖͗థܷ᧙ᄉҩည૮Ᏹǌ‫ڙ‬٧͇С᫆࿃খʽὋᙉཨథ௬ᗂᄉႂԌὋͭ௦ႂึϘԁԺ̾঒႔ʿ᝟ǌ‫߸ڙ‬К࠭᤯ௐὋߚ‫ڙ‬௬ᗂᄉႂึ֖ᣖͯᄉႂԌϘǌಔ౜ႂᕲΙᠺ̅᫂ᬌႂԌὋधСҮখ֖࠱͗૊धСࢹͺᄉ᠆ᣑǌ᫽ব᠆ᣑ֖ਕব᠆ᣑ
௦ʿʶಧᄉǌ‫ࡘ˖ڎ‬ᇧ˿ʶ˓ಔ౜ႂᕲఛጲᄉΒߔὙ39

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数

VG
QG (tot)
QGS (plateau)

QGD

VD
QGS (plateau)

QGDID
QGS (plateau)

QGS (th)aaa-002471

图 1-9. 漏极和源极间电压和电流曲线和栅极电荷曲线

40

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数ၿ̅ࠓϘᬣႂԌ֖ႂึԪӐὋ੝̾‫ڙ‬ф߿धСবᑞᄉௐϊణ‫ݝ‬ԟᏥಔ౜ႂᕲϘᏪʿ௦ࠓϘǌॆ.04'&5ᄉ᯵Үႂᡸԩᬌ̅ʶ߿ᄉႂึ੊௦ᭉ᜵ঋᤳधСௐὋᤇʶཁ࠾Ф᧗᜵ǌಔ౜ႂᕲఛጲଠᤗ˿ॆ.04'&5ᄉ໣౜ஶҪ˿ʶ˓ྱ߿ᄉႂึ֖ႂԌௐ٧͇࠱Ԧၶ
ᄉԪӐǌ฽ណႂᡸᄉࢹͺᛪ௙‫ڙ‬ಔ౜ႂԌఛጲయᫍὋ᜵˥ፋ٧͇ஶҪʶ˓‫߿ڌ‬ᄉႂԌὋ᜵˥ஶҪʶ˓‫߿ڌ‬ᄉႂึǌ‫ڙ‬ᤇయᫍὋ‫˝ځ‬.04'&5˖‫ܘ‬Ҫᄉႂᕲᑞᝧ࠭᤯ఝࠓ௛Ὃᤇࡂᝧ໣౜ຸ౜ႂԌध‫ݼ‬ʽᬋǌ‫ځ‬൤ࡉክಔ౜ຸ֖౜ᫍႂԌ௦ʶ߿ᄉὋ໣౜ಔ౜ႂԌԁ‫ڙ‬ʽᬋǌణጻႂࠓ᧙ϢൢʼӣὋ൤Ր͉ʹಔ౜ႂᕲᄉ‫࠭͗ᦏܲܘ‬ᒰಔ౜ຸ౜ᫍႂԌᄉʼӣǌథௐᤇ˓ྱবᜁሥͺþዚҾࣰԻÿὋᄰःᄉௐᫍԶϡዚҾႂࠓʼӣǌዚҾࣰԻ˶ࡂ௦ૈ
ಔ౜໣౜ႂᕲ2(%ǌ‫ڙ‬ᤇయᫍὋ‫ڙ‬٧͇ᄉ໣౜ຸ֖౜ᫍథ௬ᗂᄉႂԌ֖ႂึὋ੝̾2(%௦ф߿धС૮Ᏹᄉ᧗᜵ԟஜǌʶெҁ᣹˿ዚҾࣰԻὋಔ౜ຸ౜ᫍႂԌԠʶ൒ʼӣὋͭ௦ᤇ൒ᄉࠓϘ᜵ඊ˧ґ2(4᣹ҁᄉࠓϘ᜵ܷǌಔ౜ႂᕲఛጲ೘ऎ‫ڙ‬ዚҾԻ᫼̾ʼథ੝ʽᬋǌಔ౜ႂᕲԟஜԩ฽᧙్͇ᄉॕֽॡܷǌʿՎԇ‫׷‬ፂ࣡लၸʿՎ్͇ʽᄉಔ౜ႂᕲԟ
ஜὋᤇࡂᭉ᜵‫ڙ‬ඊᣖʿՎ౎ຸᄉಔ౜ႂᕲௐྱ൳ซ਒ǌᣖᰳᄉႂึ͗࠭ᒰᣖܷᄉಔ౜ຸ౜ႂᕲϘὋ‫ࣰ˝ځ‬ԻႂԌՎಧ͗ॡᰳǌᣖᰳᄉ໣౜ຸ
౜ႂԌὋ‫˝ځ‬ዚҾࣰԻʼӣὋ͗࠭ᒰಔ౜໣౜ᫍႂᕲ֖঳ಔ౜ႂᕲ‫ܲܘ‬ǌಔ౜ႂᕲधС᫼ൿᄉ໣౜ຸ֖౜ᫍᄉႂึ֖ႂԌԺԟᏥ‫ڎ‬ǌ‫ݟ‬౦.04'&5̯С᫆࿃খʽ὇7(47Ὀध‫ݼ‬Ὃಔ౜ႂᕲᄉ‫࠭͗ܲܘ‬ᒰ٧͇ಔ౜ຸ౜
ᫍႂԌᄉӣᰳǌ‫ڙ‬ᤇሗഴयʽὋ௦‫ຸڙ‬౜֖໣౜ᫍஶҪ˿ʶ˓‫߿ڌ‬7%4ႂԌǌ

41

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数ॆಔ౜ຸ֖౜ᫍႂԌ᣹ҁ˿ႂԌᬌϘὋᤇ˓ᬌϘ௦ྱ߿໣౜ຸ֖౜ᫍႂԌᬌ҃ᄉ໣౜ႂึ੝ࠪःᄉಔ౜ຸ֖౜ᫍᄉႂԌϘǌ.04'&5ᄉࠓϘ௦‫ܘڙ‬ҪᄉὋͭಔ౜ႂԌγ૆ʿԪǌᤇ˓ࡂ௦ࣰԻႂԌ֖ಔ౜ຸ౜ᫍႂᕲ2(4ǌႂึᡔܷὋࣰԻႂԌᡔܷ὇ស᜸‫ڎ‬Ὀǌ
aaa-002472

VGS
(V)

reduced VDS

Qtot

QGS
QGD

reduced IDS

QG (nC)图 1-10. 栅极电荷曲线的特性
1.2.6.2.2 电容ԓ‫ࣂځ‬ፂଉᝦ᣾Ὃႂࠓ᤯࣡ʿ‫ݟ‬ಔ౜ႂᕲԟஜᥦ˥᧗᜵ǌͭ௦ᤇ̎ԟஜ̮ཨѴ‫˿ڙ‬ஜ૵੣б˖ǌ᤯࣡͗ѴѢʽ᭦ʻ˓ႂࠓϘԟஜὙ• $*44὇ᣤЙႂࠓὈ௦ૈ‫ڙ‬ಔ౜ˀФ̴ˏ˓ቪߔ὇ຸ౜֖໣౜Ὀ˧ᫍᄉႂࠓǌ• $044὇ᣤѢႂࠓὈ௦ૈ໣౜֖Ф̴ˏ˓ቪߔ὇ಔ౜ຸ֖౜Ὀ˧ᫍᄉႂࠓǌ• $344὇ԥՓ͛ᣤႂࠓὈ௦ૈ‫ڙ‬໣౜ຸ֖౜ᫍᄉႂࠓǌ42

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数Ӧ࠭ͳႂࠓʶᓉԨф̅฽᧙ࠓϘௐᄉႂԌ֖ᮟညǌࡉክ᝴ܲΘः‫ᦏ׷‬᜺߿˿฽᧙ᮟည
˝.)[Ὃ‫ڙ‬ʿՎ్͇ʽඊᣖࠓϘ˶௦ॡ‫ڇ‬ᬱᄉǌ‫ځ‬൤ὋࠓϘᬣ໣౜ຸ֖౜ᫍᄉႂԌԪӐ὇ស᜸‫ڎ‬ὈǌཨᏪࠓϘ˶͗ᬣಔ౜ຸ֖౜ᫍႂԌԪӐǌᤇ˶௦˝̣˥ಔ౜ႂ
ᕲఛጲᄉ೘ऎ͗ᬣᅋʿՎႂԌԪӐǌ‫ڙ‬ಔ౜ႂᕲఛጲ˖ᄉႂᕲˀႂԌ֖ࠓϘᄉСጆ௦ǀ2ǀ$Yǀ6ǌ‫ڙ‬ʿՎᄉಔ౜ႂԌʽథʿՎᄉ೘ऎǌࠓϘᬣᅋಔ౜ຸ౜ᫍႂԌԪҮ௬ᗂԪӐǌ

003aad473

104

C
(pF)

Ciss
103

Coss

Crss
102
10-1

1

10

VDS (V)102

VGS = 0 V; f = 1 MHz图 1-11. 容值和漏极源极间电压的关系
1.2.6.2.3 开关时间ܷܲஜԇ‫׷‬ଡΘ᫽ব᠆ᣑᄉधСௐᫍǌ‫˝ځ‬ᤇ˓ԟஜԩ฽ណႂᡸ˖ಔ౜ႂ᫽ᄉϘॕֽॡܷὋ੝̾ॆඊᣖʿՎԇ‫׷‬ᄉஜ૵ௐ᜵ಪܰซ਒ǌ‫ڙ‬ঋᤳधСःၸ˖Ὃ.04'&5ᄉಔ౜ႂ᫽ፂ࣡लၸႂࠓௐᫍ࣡ஜὋ‫˝ځ‬ௐᫍ࣡ஜኍ஌˝ႂ᫽֖ႂࠓǌ43

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数

1.2.6.3 二极管特性‫ݟ‬౦.04'&5ၸ‫˿ڙ‬੝៊ᄉኃʻ៵ᬌὋ̃౜ክྱবࡂॡ᧗᜵ǌ̾.04'&5̼ఢ̃౜
ክ̾Φђ࠵Ԍᬋ὇౎ຸ̅̃౜ክ‫ڌ‬థᄉൣՓԌᬋὈௐὋ᤯࣡᧓ၸኃʻ៵ᬌกǌ‫ڙ‬ᤇሗৰхʽ᤯࣡௦‫ڙ‬.04'&5࠭᤯˧ґὋ.04'&5ᄉ࠘ၶ̃౜ክߚ‫ڙ‬ʶ࠴ൿ࠭᤯ௐᫍǌࠪ̅ᤇಧᄉःၸ౎ឬὋ̃౜ክᄉधСԟஜࡂॡ᧗᜵ǌԲܰ̃౜ክᄉԥՓু‫ܬ‬বᑞࠪҩည૮Ᏹ֖૜ᨢॕֽ˶ॡܷὋᤇ͗लᡐʶ̎&.$ᄉ᫇ᮤǌ
1.2.7 封装外形
ᤇብଠᤗ˿࠯ᜈ्ܰࡆ֖ࠩឧࢿǌ44

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数

1.3 附录
1.3.1 安全工作区域（SOA）曲线˝˿ुុС᪃বᑞὋ‫ڎ‬ଡΘ˿ʶ˓ϛ߿ᄉ.04'&5ᄉူਆӐᄉ40"ఛጲǌࠪ̅ᤇ˓ϛ߿.04'&5ᄉӬ൒ᑡу᫁ऎᄉஜ૵Ὃࣂፂ቉Ѣࡘᇧ˿ˀူਆఛጲʿՎᄉ
Ӝ۪ǌ
aaa-002473

102
(2)

IDS
(A)

(3)
(1)

10

(5)

(4)

1

10-1
1

10

102

103
VDS (V)὇Ὀణܷᄉ໣౜ᑡуႂึ὇*%4௦࣡᧙Ὀ3%4 PO ᬌϘ὇7%4*%4௦࣡᧙Ὀ
὇Ὀణܷᄉ໣౜ᑡуႂึ὇*%4௦࣡᧙Ὀ
὇Ὀణܷᄉᑡуҩည૮Ᏹ὇7%4Y*%4௦࣡᧙Ὀ
὇ὈణܷᄉЉ᝴ႂԌ὇7%4௦࣡᧙Ὀ
὇Ὀጲবഴयᬋᮨ‫ڙ‬Ӝ۪὇Ὀ˖ࡘᇧ˿ˀူਆবᑞథࢿऩᄉ‫ڠ‬ழὋᤇ௦ၿ̅ࢹͺ‫ڙ‬ൣԥᯟ఺҃ʽὋࣲ˄ߚ‫ڙ‬໷‫ڙ‬ᄉབܾଌᄉԓ‫ځ‬ǌ
图 1-12. 对于假定 MOSFET 的单次脉冲时间下的理想安全工作区域曲线

45

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数ᘾጲ὇Ὀఛጲᦉѫुុ˿ˀူਆఛጲʿՎᄉ‫ڠ‬ழǌࠃᬄʼ‫ڙ‬ጲবഴयᬋᮨԪ३᧗᜵
ᄉӜ۪Ὃథʶ్னညԪӐᄉఛጲǌ
RDS(on) 限值:ఛጲᄉӜ۪὇Ὀࡂ௦3%4 PO ǌМयࡘᇧ˿ᬌϘጲǌМयᤇ˓ᬌϘ௦ૈॆ.04'&5߸К࠭᤯ὋࡂϷʶ˓᫆ՋᄉधСࣲᤋଋʶ˓᫽Ϙʿ͗ᡓ᣾ᰳຝʽ3%4 PO ᄉႂ᫽ʶಧǌ
恒定电流区域ఛጲᄉӜ۪὇Ὀࡂ௦়߿ႂึӜ۪ǌ߱௦ૈ٧͇ణܷᄉ໣౜ᑡуႂึὋᤇ˓ႂึϘ௦ԩᬌ̅Β‫ݟ‬٧͇࠯ᜈЮᦉᤋଋጲᄉᑞҦǌ
最大功率损耗（线性模式）限值 ᤇ˓Ӝ۪Ὃ.04'&5ࡂϷ௦ʶ˓ಔ౜ႂԌଌ҃ᄉႂึຸǌᤇࡂ਒։ᅋ͗Վௐߚ‫ڙ‬௬‫ڙ‬ᗂᄉႂԌ֖ႂึࣲ࠭ᒰ௬ᗂᄉҩည૮Ᏹǌጲൿ὇Ὀ௦ူਆӐᄉఛጲὋᘾጲᦉѫ௦ˀူਆᐿሎᄉᦉѫǌ40"ఛጲ˖ᄉӜ۪὇Ὀᦉѫᄉᬌ҃‫ځ‬ገ௦ૈၿʻᝇ्ᄉႂึ֖ႂԌᑡу̖ၶᄉབ᧙ǌԀ΍‫ူڙ‬ਆᄉ࿃хʽὋఛጲ˶Ԩф̅٧͇수ௐབ᫽ઇϘὋᤇʶཁ͗‫ڙ‬ብ˖̭ፀǌᅮௐབ᫽ઇϘ͗ᬣᑡуࠔऎԪӐὋᤇ௦ၿ̅.04'&5˖ᄉʿՎ౅஧థᅋʿՎᄉབ᫽
֖བࠓǌᤇ˓ࢿऩԺ̾࠱̖ၶབ᧙ᄉፆཁҁཛྷଋ᛭ऄ˧ᫍኍ஌੆ʶ˓3$ᎩፎǌМयࡂ௦ၸ̅ᤇ˓Ӝ۪ᄉူਆఛጲᄉ᝟ኪМयǌ

Мय

46

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数ူਆᄉఛጲዴᆷ‫ڠ‬ଠᤗ˿థ஌ᄉᰳႂึࠚऎᄉৰхǌཨᏪࠪ̅ͯႂึࠚऎᄉᦉѫԁ᣾͕̅Ӑ˿ǌΒ‫̅ࠪݟ‬Ӝ۪὇ὈᄉԾʽᦉѫὋͯႂึࠚऎ֖ᰳႂԌ‫ڙ‬ጲবഴय˖͗࠭
ᒰབܾଌǌབܾଌ͗‫ڙ‬ଋʽ౎ᄉብᓫ˖̭ፀ
线性模式中的热失控‫ڙ‬ᤇ˓Ӝ۪Ὃ.04'&5ࡂϷ௦ʶ˓ಔ౜ႂԌଌ҃ᄉႂึຸǌᤇࡂ਒։ᅋ͗Վௐߚ‫ڙ‬௬ᗂᄉႂԌ֖ႂึࣲ࠭ᒰ௬ᗂᄉҩည૮Ᏹǌጲൿ὇Ὀ௦ူਆӐᄉఛጲὋᘾጲᦉѫ௦ˀူਆᐿሎᄉᦉѫǌ40"ఛጲ˖ᄉӜ۪὇Ὀᦉѫᄉᬌ҃‫ځ‬ገ௦ૈၿʻᝇ्ᄉႂึ֖ႂԌᑡу̖ၶᄉབ᧙ǌԀ΍‫ူڙ‬ਆᄉ࿃хʽὋఛጲ˶Ԩф̅٧͇수ௐབ᫽ઇϘὋᤇʶཁ͗‫ڙ‬ብ˖̭ፀǌᅮௐབ᫽ઇϘ͗ᬣᑡуࠔऎԪӐὋᤇ௦ၿ̅.04'&5˖ᄉʿՎ౅஧థᅋʿՎᄉབ᫽
֖བࠓǌᤇ˓ࢿऩԺ̾࠱̖ၶབ᧙ᄉፆཁҁཛྷଋ᛭ऄ˧ᫍኍ஌੆ʶ˓3$ᎩፎǌМयࡂ௦ၸ̅ᤇ˓Ӝ۪ᄉူਆఛጲᄉ᝟ኪМयǌ

ID
(A)

25 °C
negative temp.
coefficient

175 °CZTC point

positive temp.
coefficient

VGS (V)
aaa-002474

图 1-13. 一个假定的 MOSFET 的传输特性，展示了正的和负的温度系数47

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数‫ڙ‬ᰳႂึʽႂ᫽௙௬‫ܷܘ‬Ὃ਒։ᅋᒬᢵᄉҪབ࠭ᒰ˿ͯႂึǌ‫ͯڙ‬ႂึʽ᫂ᬌႂԌ௬ᗂʽᬋὋ਒։ᅋᒬᢵᄉҪབ࠭ᒰ˿᫂ᬌႂԌᄉᬋͯǌᤇʶཁᝧ.04'&5ఝథ஌‫࠭ڠ‬᤯Ὃ̯Ꮺ࠭ᒰ˿ܷႂึ֖བܾଌԦၶᄉ᮲ᬖǌ‫ځ‬൤Ὃࠪ̅ʶ˓ፋ߿ᄉ7%4Ὃߚ‫ڙ‬ʶ˓ྱ߿ᄉႂึϘὋ˶Զϡᭅຝऎጆஜཁ;5$ǌ
ͯ̅;5$ௐ௦ൣԥᯟ఺҃Ὃߚ‫ڙ‬བܾଌᄉ᮲ᬖǌᰳ̅;5$௦᠆ԥᯟ఺҃Ὃབ᧙᣹ҁࣰᛥ࿃খǌᤇʶ஌ःђ࠴˿‫ͯڙ‬ႂึ֖ᰳᄉ໣౜ຸ֖౜ᫍႂԌௐᄉ߶КࢹͺӜ۪40"বᑞǌ়߿ҩညᄉ૮ᏱఛጲॸᮋՓӜ۪὇Ὀᥦಧʽᬋǌࠪ̅ᆀௐᫍᄉधСৰхὋᤇ˓஌ः
ࣲʿ௬ᗂǌͭ௦‫ݟ‬౦ਆђ࠴ႂᇒ࣯੷Ὃ࠱धСᄉௐᫍԪ३ඊᣖ᫁ᄉពὋᤇ˓஌ःࡂԪ
३᧗᜵ၴᒯᒰ֐ǌ
电压限制区域‫ڙ‬Ӝ۪὇Ὀᛪ௙˿٧͇᜵ᬌ҃7%4ႂԌͯ̅ѣቇႂԌǌ‫ڙ‬ঋᤳԟᏥ੣б˖ࡂଡΘ˿ąԢ̾ʼຝऎʽᄉ7%4Ϙǌ‫˖ڎڙ‬ϛ߿.04'&5ᄉ7%4ᬌϘ௦7ὋᏪࠪ
̅#6,:#ᄉ7%4ᬌϘ௦7ǌ
1.3.1.1 高于 25 ℃ 的安全工作区域
᜵ਆѽၸ40"ఛጲᄉពὋ᜵థˏ˓˞᜵ᄉϛ᝹Ὑࢹͺຝऎ˝ą௦ʶ˓ᅽ्จ
ͭ௦ʶ̎ᑡуࣲʿ௦ᅽ्จ˶෤థԦၶ‫ڙ‬ąὋࠪ̅ᤇሗৰхࡂԺ̾ѽၸМयǌ
Мय

48

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数

ᤇ᧖ᄉ5K NBY ௦ం‫ڒ‬ణᰳຝऎąὋ5K BNC ௦ૈጆፑᄉֆ‫ډ‬ຝऎǌΒ‫ݟ‬Ὃ‫ීڙ‬ᢻःၸ˖ࡂథˏ˓˞᜵ᄉဖܑຝऎὙᰁ᯹ᓍᄉຝऎą֖‫ڙ‬ԦҮ఺ᓍ᭤ᤂԦҮ఺ᬃᤂᄉ
ąǌϘ३ซ਒ᄉ௦‫ڙ‬ϡణ‫ڭ‬ৰхѫౡௐὋဖܑຝऎథԺᑞѢဗឧᝌǌᤇ௦ၿ̅٧͇࠭᤯
˧ґὋ.04'&5ཛྷଋ᛭ऄᄉຝऎԺᑞ͗ॡᰳǌΒ‫ݟ‬᝹᝟˖థ˓.04'&5Ὃ˓ࢹ
ͺǌᥦ˥ኃ˓٧͇ᄉཛྷଋ᛭ऄᄉຝऎࡂ֖͗Ф̴˓࠭᤯ᄉ٧͇ᄉຝऎॡଋᤂǌ੝̾‫ݟ‬౦ဖܑຝऎ௦ąὋ࠭᤯ᄉ˓٧͇ᄉཛྷଋ᛭ऄᄉຝऎ௦ąὋᥦ˥ኃ
˓.04'&5ᄉཛྷଋ᛭ऄᄉຝऎ࠱͗௦ąὋᏪʿ௦ąǌ‫ڙ‬ᤇሗ్͇ʽᄉణ‫ڭ‬ৰхѫౡ᝟ኪ੥௦ఝ˝γߵሶ‫֖ݯ‬ఝՋ᤟ᄉ὇МयὈǌМयซ਒Ὑ‫ڙ‬᭣ᑡуᄉᄯึःၸ˖Ժ̾࠱3UI KNC ఢ̼;UI KNC Ὃᡓ᣾NTᄉᑡуὋԺ̾ᝢ˝;UI֖3UI௦ʶᒰᄉǌ
1.3.1.1.1 计算案例᝟ኪ‫ڙ‬7%47Ὃąᄉৰхʽ#6,"ᄉణܷᄯึ໣౜ຸ౜ႂึ*%4ǌ᧗ளѴѢМयὋࣛЙ˞᜵Ԫ᧙*%4὇1BW௦ࣰ‫ڨ‬ҩညὋ‫ڙ‬ᄯึ్͇ʽ˶ࡂ௦*%4Y7%4Ὀǌ‫˝ځ‬௦ᄯึὋ੝̾Ժ̾ၸ3UIఢ̼;UIǌ
Мय
Мय

Мय
‫ځ‬൤‫ڙ‬ᤇ్͇̎ʽᄉణܷᄯึᬌϘ௦"ǌ49

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数

1.3.1.2 安全工作区域曲线和热特性的应用案例‫ڙ‬ጲবഴयࢹͺௐᏥᘼʽ᭦ᄉ్͇Ὑ
• ࠪ̅٧͇#6,:#Ὃ઴థʽ᭦ԟஜᄉழจႂึὙ
– Ipulse = 20 A
– Vpulse = 40 V
– f = 2 kHz– tpulse = 100 μs– Tamb = 25 oC
1.3.1.2.1 计算步骤 ध‫ݼ‬᜵ಉᄹ߶Кࢹͺఛጲ40"౎ᆷ߿Ӭᑡу௦ՠ͗लᡐ᫇ᮤǌ᤯᣾᜹ࠢ40"ఛణጲὋԺ̾ᄹҁ"Ὃ7ᄉᑡуᖿ‫«˿ڙ‬T֖NT˧ᫍǌᤇࡂᛪ௙ᤇ˓ᑡуᖿҁ˿Ժଋԩᄉᔴ‫ډ‬ǌၸᮟညL)[֖ᑡࠔ«T౎᝟ኪᑡуᄉӳቆඊǌ᝟ኪՐӳቆඊᄉፆ౦˝ǌབྱবఛጲᛪ௙˿ࠪ̅«TὋӳቆඊ˝ᄉጲ઴థ수ௐབ᫽ઇ˝,8ǌࠪ̅ᤇ˓ழจᑡуᄉҩည૮Ᏹ˝"Y7Ὃኍ̅8ǌѽၸМयࠪ̅«Tᄉᑡуᄉຝӣ˝8Y,8Ὃኍ̅,ǌኪʼᡐ‫ݼ‬ຝऎ˝ąὋᥦ˥ᤇ˥ຝӣᄉࡂ͗࠭ᒰణጻຝऎ˝ąǌ‫˝ځ‬.04'&5ᄉፆཁຝऎ
ʿᑞᡓ᣾ąὋᥦ˥ᤇ˓.04'&5ࡂʿ᤟Ջᤇ˓ႂᡸःၸǌ‫ݟ‬౦ःၸ᜵යᄉ௦ʶ˓ӬᑡуὋఛጲᛪ௙ࠪ̅«Tᄉᑡу수ௐབ᫽ઇ௦,8 ᥦ˥ຝӣࡂ௦8Y,8Ὃኍ̅,ǌՎಧࠪ̅ᡐ‫ݼ‬ຝऎ˝ąᄉణጻຝऎ˝ąǌࡂ௦ឬ٧͇Ժ̾੽ԩᤇ˓ᑡуὋҁ൤40"ఛጲᄉᆷᝢࡂ߸੆˿ǌ50

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数

1.3.1.2.2 对于高起始温度的降额 КࢹͺӜ۪ఛጲ᝟ኪᄉΒߔ௦̾ཛྷଋ᛭ऄ˝ą˝ґଡᄉǌᔩཛྷଋ᛭ऄ‫ڙ‬ᣖᰳᄉ߶ᡐ‫ݼ‬ຝऎʽὋ‫˝ځ‬٧͇Љ᝴ᄉຝӣ͗ђ࠴Ὃᥦ˥40"ॸᮋ᜵ϡᬋᮨ‫ူܪ‬ǌᑡуЉ᝴ᄉҩည૮Ᏹ˶͗ᬣຝӣᄉђ࠴Ꮺ੆ඊΒᄉᬋͯǌॆཛྷଋ᛭ऄ˝ąௐὋЉ᝴ᄉຝӣ௦ąǌॆཛྷଋ᛭ऄຝऎ௦ąௐὋЉ᝴ᄉຝӣԵథԓ౎ᄉʶӦ὇ąὈǌЉ᝴ᄉҩည૮Ᏹ˶͗௦ąௐᄉʶӦǌၿ̅ጲবࢹͺഴयᄉॕֽὋႂึ͗γ૆ʿԪὋͭ௦໣౜ຸ౜ႂԌ᜵ђ࠴ǌ‫ࡘڎ‬ᇧ˿#6,:#‫ڙ‬ąௐᄉᬋᮨǌ
aaa-002475

103
ID
(A)

limit RDSon = VDS / ID
tp = 10 μs

102100 μs
10
1 ms
DC
10 ms
100 ms1
20 V, 30 A at 25°C
10-1
1

102

10
0.5 V at 100°C

5 V at 100°C

50 V at 100°C

103
VDS (V)

TMB = 25 °C; IDM is single pulse

图 1-14. SOA 曲线在 100 ℃ 下的降额举个例子：᫇Ὑ#6,:#Ժՠ੽ԩąʽὋNTᑡࠔὋ"֖7ᄉᑡуփኔὙ‫ڙ‬ąʽὋԺ̾ᄹҁ7ᄉ7%4Ժ̾Љ᝴"ႂึ‫ڙ‬NTЮึ᣾Ὃ‫ځ‬൤‫ڙ‬ąʽЉ᝴7ᄉ7%4ǌ‫ڙ‬ąʽὋ"Ὃ7ὋNTᄉᑡࠔࣂፂᡓѢ˿߶КࢹͺӜ۪Ὃ੝̾ፆ᝶˝ʿԺ̾΍ၸǌ51

第一章: 认识理解功率 MOSFET 数据手册中的参数

1.4 参考文献[1] The Impact of Trench Depth on the Reliability of Repetitively Avalanched Low-Voltage
Discrete Power Trench nMOSFETs - Alatise et al, IEE Electron Device Letters, Volume
31, No7, July 2010, pages 713-715.
[2] Semiconductor Devices - Physics and Technology S.M.Sze, 1985, John Wiley & Sons.
[3] Application Note AN10273 (Chapter 2 of this book) - Power MOSFET single-shot andrepetitive avalanche ruggedness rating.
[4] Application Note AN10874 (Chapter 4 of this book) - LFPAK MOSFET thermal
design guide.

52

第二章: 功率 MOSFET 单次和重复雪崩强度限值应用笔记: AN10273

53

第二章: 功率 MOSFET 单次和重复雪崩强度限值

第二章: 功率 MOSFET 单次和重复雪崩强度限值(应用笔记 AN10273)

2.1 介绍
ᤂࣱ౎ႂߔःၸథ˿௬ᗂᄉᤈ൥Ὃఝ‫ڌڱ‬ᄉҩည.04'&5ᄉᭉයࡂʿԺᥗБᄉ‫ܘ‬
ܲ˿ǌ٧͇ुऎࡂ௦ࠪ̅ਕব᠆ᣑधСҮͺௐὋ‫ڙ‬᭣ᨒͮ࿃খʽὋ੝ᑞ੽ԩᄉᭂ࢜
ѣቇႂึᄉᑞҦǌʶ˓ҩည.04'&5ᄉᭂ࢜ुऎবᑞ᤯࣡ၸӬ൒6*4὇6ODMBNQFE*OEVDUJWF4XJUDIJOHὋ᭣ᨒͮਕবधСὈᭂ࢜ᑞ᧙੊&%4 "- 4౎ᛪᇧǌᤇࡂፋᭂ࢜ഴयଡ
Θ˿ʶ˓ঋᤳࠓ௛ᄉழก౎߿᧙ᭂ࢜ुऎবᑞǌཨᏪԁ෤థॸ᜵‫ڙ‬ʶ˓ःၸ˖ԥ௡ᄽ
ࠃᄉᭂ࢜ᑞҦ὇ԟ᜸3FGὋ3FG֖3FGὈǌఴብ᫧ᤗ˿6*4ࢹͺᄉ۲ᆨူ᝶ǌ߱᫧ᤗ˿٧͇‫ڙ‬6*4ࢹͺʽὋঞಧၸʶ˓Ջ᤟ᄉழ
ก౎߿᧙ʶ˓ҩည.04'&5ᄉ߶Кࢹͺ్͇ǌఴብ˶Ӊդ˿ࠪܲ൒ᭂ࢜ुऎবᑞᄉ
ᝦ᝶֖ঞಧ੥ᑞఝ߶Кᄉ΍ၸǌ

2.2 单次和重复雪崩的定义Ӭ൒ᭂ͇࢜̂ࡂ௦٧͇‫ڙ‬ःၸ˖ၿ̅ᩱឧᄉ్͇࠭ᒰѢဗᭂ͇࢜̂ὋΒ‫ݟ‬ႂ٧᣾ᣑǌႂᡸःၸ˖௦෤థᮔЎ˝ᤇዜᭂ࢜ϡᮔ᫸᝹᝟ᄉǌཨᏪ᧗‫ܬ‬ᭂ࢜௦ૈႂᡸःၸ˖ᭂ࢜य.04'&5ᄉᮔయࢹͺഴयǌᤇ᧖ឬᄉᭂ࢜य᝹
᝟ᄉবᑞὋᏪ˄ʿΙᠺ̅ᭂ͇࢜̂Ԧၶᄉ൒ஜǌࠆਖ਼ਆᝧ.04'&5‫ڙ‬ᭂ࢜ႂึᬌϘ˧ܰᄉ͉ʹࢹͺ࿃х ᭉ᜵ፆՋХͳᄉःၸ౎Ꮵᘼ
ѫౡǌԺ̾ᐎጆॆ‫ڠ‬ᄉᩘ‫ڃ׫‬᫲౎ᖌԨఝܲᄉζোǌ54

第二章: 功率 MOSFET 单次和重复雪崩强度限值

2.3 功率 MOSFET 单次雪崩事件的理解ᆐቂ̠տ֖ᛠˉʼࣂፂ҃߿˿ʶ˓٧͇ᄉӬ൒ᭂ࢜ᄉᑞҦ὇ԟ᜸3FGὋ3FG֖3FG
Ὀǌၸʽ᭦‫ࡘڎ‬ᇧᄉኤӬᄉ6*4ႂᡸ౎ᤈᛠ฽ណǌ

1
L

drain
2
gate
gate voltageRsourceVDD
001aaj764

图 2-1. 用于评估 MOSFET 强度的 UIS 负载的测试电路
2.3.1 单次 UIS 工作‫ڎݟ‬ᥦಧὋ‫ڙ‬ಔ౜ଡΘʶ˓ႂԌᑡу౎࠭᤯.04'&5Ὃ᠆ᣑႂึ಩૵ႂਕ᧙-֖໣౜ႂԌ7EEध‫ྒྷݼ‬ӣǌ‫ࡘࡂڎ֖ڎ‬ᇧ˿ᤇሗဗ៵ǌ‫ڙ‬ಔ౜ႂԌᑡуፆోᄉௐϊὋ.04'&5ᜁᤔС᫆ǌႂਕ˖ᄉႂึፘ፝ึ᣾Ὃᤇࡂलᡐ.04'&5ˏቪᄉႂ
Ԍ᣽ᤳʼӣǌᤇ˓᣾ႂԌᜁᨒ‫˿ڙ‬ѣቇႂԌ7#3Ὃʶᄯ૆፝ҁႂึʽᬋҁὋൣ‫ڎݟ‬˖ࡘᇧᄉᥦಧǌ᤯࣡Ὃ7#3௦Ὑ
Мय‫ڙ‬.04'&5С᫆˧ґึ᣾ᄉࢎϘႂึࡂ௦6*4͇̂ᄉ໣౜ຸ౜ᭂ࢜ႂึ*%4 "- 4ǌ‫ࡂ˖ڎڙ‬᫧ᤗ˿*%4 "- 4ǌʽ᭦ᄉᛪ᣹यࡂф߿˿ˀႂਕϘథСጆᄉᭂ࢜ႂึᛯђ
ᄉᤳညǌ
Мय

55

第二章: 功率 MOSFET 单次和重复雪崩强度限值‫ࡘڎ‬ᇧ˿.04'&5˖ᄉణܷᄉ໣౜ຸ౜ᫍᭂ࢜ҩည૮Ᏹǌ߱௦ၿѣቇႂԌ7#3
֖᭣᧗‫ܬ‬বᄉ໣౜ຸ౜ᫍᭂ࢜ႂึ*%4 "- 4РՎͺၸᄉፆ౦ǌԟ᜸‫ڎ֖ڎ‬ǌᭂ࢜ᑞ᧙૮Ᏹ௦‫ڨࣰڙ‬ҩည1BW˧ʽᄉὋԺ̾ၸʽ᭦ᄉМयᤈᛠͤኪὙ

Мय
੊Ꮷ
Мय
Բܰʶ˓.04'&5ᭂ͇࢜̂˖ᄉС᪃ԟஜ௦ፆཁຝऎǌ‫ڙ‬ᭂ͇࢜̂²ध‫˧ݼ‬ՐὋʽ᭦ᄉМयࡂԺ̾ၸ౎ф߿‫ڙ‬ፋ߿ᄉௐᫍЮᭂ͇࢜̂ЮᅮௐᄉፆཁຝऎᄉԪӐὙМय
ᤇ᧖ᄉ;UI௦ҩည.04'&5수ௐབ᫽ઇὋ੊Ꮷၸ̾ʽᄉМयᤂͪᛪ᣹5KᄉణܷϘὙМयϛ᝹5K NBY Ԧၶ‫ڙ‬U"-Ὃ;UI U  ௦ᭂ͇࢜̂ʶӦௐᫍௐᄉབ᫽ઇ฽᧙Ϙǌ"-‫ځ‬൤ၿ̅ᭂ͇࢜̂࠭ᒰᄉణܷፆཁຝऎ௦Ὑ
Мयᤇ᧖ᄉ5K௦.04'&5С᫆˧ґᄉፆཁຝऎǌ56

第二章: 功率 MOSFET 单次和重复雪崩强度限值

2.3.1.1 单次 UIS 波形
VDS

VGS

VBR

ON

V(BR)DSS

OFF

VDD

VDD

time

time

001aaj765tAL图 2-2. 栅极源极电压 VGS

图 2-3. 漏极源极间电压 VDS

ID

PIDS(AL)SPDS(AL)M

area in PDS(AL) triangle= avalanche energy(EDS(AL)S) dissipated

time

time
tAL

001aaj766

tAL

001aaj767

图 2-4. 漏极电流 ID

001aaj768

图 2-5. 漏极源极间雪崩功率峰值 PDS(AL)M

Tj
Tj(max)Tj(max)
Tj
time
tAL

001aaj769

图 2-6. 在一次雪崩事件期间 MOSFET 的瞬时结点温度曲线

57

第二章: 功率 MOSFET 单次和重复雪崩强度限值

2.3.2 单次雪崩强度限值
.04'&5ᄉӬ൒ᭂ͇࢜̂ᄉܾ஌఺ူ௦ၿ̅ፆཁຝऎᡓ᣾˿ణܷຝऎᬌϘǌ‫ڙ‬ᤇሗৰхʽὋ.04'&5̖͗ၶ༪ᬱবᄉ૮‫ڭ‬ǌ‫˖ڎݟ‬Ὃ‫ݟ‬ၿᭂ͇࢜̂࠭ᒰ수ௐຝऎᡓ
᣾˿଍ᕚᄉᬌϘὋ٧͇ᄉ᮲ᬖ‫ܘ‬ᰳǌ˝˿᣹ҁణ·ᄉሶ߿বὋᤇ᧖ᄉᬌϘ௦ၿణܷຝ
ऎᬋᮨᏪ౎ǌ#MBDLCVSOࣂፂ‫ڙ‬3FG˖សጹ‫ڠ‬ᝦ᝶˿ʶ˓᤯࣡ᄉழก౎ၸՋ᤟ᄉ੣ൿ౎᧙Ӑ٧͇Ӭ൒ᭂ࢜ᑞҦǌ̴ઁᭂ࢜ႂึ֖ѹ‫ݼ‬ፆཁຝऎጩЙᏥᘼǌၸЉ᝴ᄉణܷᭂ࢜ႂึ֖ѹ‫ݼ‬ፆཁຝऎᄉСጆ౎߿˦٧͇ᄉӬ൒6*4͇̂ᄉ߶Кࢹͺᔴ‫ډ‬ǌЉ᝴ᄉణܷᭂ࢜ႂึ᝹
߿ՐὋࡂ࠭ᒰ߶Кࢹͺᄉణܷፆཁຝऎąබᤉ˶ʿ͗ᡓѢǌ‫ࡂڎ‬௦ၸМयፊ҃Ѣᄉǌ
001aaj770

102

Tj = 25 °C

IAL(A)
Tj = 150 °C
10

1
10-2

10-1

1

tAL (ms)10

图 2-7. 最大结点温度为 175 ℃ 的 BUK764R0-55B 的单次雪崩强度安全工作区域（SOAR）曲线

58

第二章: 功率 MOSFET 单次和重复雪崩强度限值‫˖ڎ‬ᄉ40"3ఛጲࡘᇧ˿٧͇Ӭ൒ᭂ࢜ᄉᑞҦǌፆཁຝऎ˝ąᄉఛጲᛪ௙˿
5Kѹ‫˝ݼ‬ąὋ‫ڙ‬ፋ߿ᄉU"-ʽὋణܷЉ᝴ᄉ*%4 "- 4ǌణܷᄉ*"-࠭ᒰ˿Љ᝴ᄉణܷፆཁຝऎ5K NBY ąὋ˶ࡂ௦ឬథąᄉ5K NBY ǌ‫ڙ‬40"3ఛጲʽ᭦ᄉӜ۪௦߶КࢹͺӜ۪40"3ǌՎಧ‫ڠ‬Ὃąᄉፆཁຝऎఛጲ௦
᧪ࠪ̅ѹ‫ݼ‬5K˝ąௐᄉణܷࢹͺᬌϘǌ‫ڙ‬5K NBY ˝ąௐलᡐᄉణܷ*%4 "- 4
͗࠭ᒰ5Kʼӣҁణܷąǌв൒ुុఛጲ̾ʽ੥௦40"3ǌ࠭ᒰ٧͇༪ᬱবᄉᭂܾ࢜஌ௐᄉణܷፆཁຝऎܷጝ˝ąὋᤉᤉᡓ᣾˿ᬌ߿ᄉፆཁ
ຝऎąǌཨᏪ΍٧͇᫁యࢹͺ‫ڙ‬ᬌϘ5KNBY̾ܰὋ͗ᤴ੆థࠎॕֽὋ௦ʿ଍ᕚᤇಧ
΍ၸᄉǌ

2.4 功率 MOSFET 重复雪崩事件的理解ൣ‫˧ݟ‬ґᝦ᝶᣾ᄉὋ᧗‫ܬ‬ᭂ࢜௦ૈࢹͺ˖Ӊդ᧗‫ܬ‬Ӭ൒ᭂ͇࢜̂ǌᄯҁᤂࣱ౎Ὃܷܲ
ஜԇ‫ᦏ׷‬ᥗБଡΘˀҩည.04'&5᧗‫ܬ‬ᭂ࢜ᑞҦథСᄉஜ૵ǌᤇ˞᜵௦ၿ̅ᤇሗࢹͺৰхᄉ‫ఽܬ‬ব֖̾ԢខѾ൤ሗࢹхʽЊ٧͇ྫྷူᛯђ᣾ርᄉᬱऎᏪф߿ᄉǌၿ̅ᭂ͇࢜̂ХథѸ͝ᄉব᠎Ὃ᧗‫ܬ‬ᭂ࢜ࢹͺԺᑞ͗௦ࠪ.04'&5థࠎᄉǌԀ΍Ѣဗ˿ʶ˓ͯ̅Ӭ൒6*4ᬌϘᄉ˓Ѿᭂ͇࢜̂˶௦థࠎᄉǌᤇሗࢹͺलЙ˿ᮨܰᄉԟ
ஜὋ‫ݟ‬ᮟညὋӳቆඊ֖ᭂ͇࢜̂˖ᄉབ᫽ઇǌཨᏪᬋͯӬ൒ᬌϘ౎߿˦ܲ൒᧗‫ܬ‬ᭂ࢜ᄉ40"3௦Ժ̾ࠃဗᄉǌ59

第二章: 功率 MOSFET 单次和重复雪崩强度限值

2.4.1 重复 UIS 工作‫ࡘ˖ڎ‬ᇧ˿᧗‫ܬ‬ᄉ6*4ࢹͺᄉ฽ណႂᡸǌଡΘፋಔ౜ᄉ௦‫ڎݟ‬੝ᇧᄉᮟည֖
ӳቆඊᄉʶ˘ႂԌᑡуǌ࠭ᒰ٧͇ᄉѣቇႂԌ7#3֖ึ᣾᠆ᣑᄉ໣౜ႂึ*%֖Ӭ൒
6*4௦ʶಧᄉǌ൤ௐᄉ*%௦ၿ໣౜ຸ֖౜ᄉ᧗‫ܬ‬ᭂ࢜ႂึ*%4 "- 4ф߿ᄉὋស᜸‫ڎ‬ǌ‫ࡘڎ‬ᇧ˿ၿ᧗‫ܬ‬6*4ࢹͺ࠭ᒰᄉ໣౜ຸ౜ᫍᭂ࢜ҩည1%4 "- 3ǌ᜵ਆ੼ҁ1%4 "- 3ᄉϘὋ᜵ЎၸМय౎᝟ኪӬ൒ᭂ͇࢜̂ᄉᑞ᧙&%4 "- 4ǌཨՐ࠱&%4 "- 4ࣛЙҁʽ᭦ᄉᛪ᣹य˖౎᝟ኪ1%4 "- 3ᄉϘǌМय
2.4.1.1 重复 UIS 波形
VGS

VBR
V(BR)DSS
IDS(AL)R

VDD
time

time

tAL

001aaj771

图 2-8. 栅极电压 VGS

001aaj772

图 2-9. 漏极源极间电压 VDS 和重复漏极源极间电流 IDS(AL)RP

Tj

PDS(AL)M

Tj(init)Tmb

Tj

PDS(AL)R

Tj(AV)

time
tAL

001aaj773

图 2-10. 重复漏极源极间功率 PDA(AL)R

60

time
tAL

001aaj774

图 2-11. 在重复雪崩事件中 MOSFET 瞬
时结点温度第二章: 功率 MOSFET 单次和重复雪崩强度限值

2.4.2 器件的温度ҩည.04'&5‫ܬ᧗ڙ‬ᭂ࢜ഴयʽᄉຝӣࡘᇧ‫˖ڎڙ‬ǌ5K JOJU ຝऎ௦ၿཛྷଋ᛭ऄຝ
ऎ5NC֖࠭᤯ௐ̖ၶᄉຝӣ5POጷ੆ᄉǌМयԲܰᤆߚ‫ڙ‬ʶ˓ሶ߿ᄉၿࣰ‫ܬ᧗ڨ‬ᭂ࢜ҩည૮Ᏹ࠭ᒰᄉຝӣ5KǌМयᤇ᧖ᄉ3UI KB ௦ૈःၸ˖ᄉ٧͇ᄉፆཁҁဖܑᄉབ᫽ǌ‫ݟ‬౦ઁМय֖ፆՋ‫ڙ‬ʶᡐࡂ३Ѣ˿ࣰ‫ڨ‬ፆཁຝऎ5K "7 ǌМय

2.5 重复雪崩强度限值᤯᣾ࣸค‫ڠ‬ᆐቂὋຌഁ‫ڠ‬Ԧဗॆᭂ࢜Ԧၶௐʿൢߚ‫ڙ‬ʶሗܾ஌੊௦૮‫ڭ‬ഴयǌࠪ̅᧗‫ܬ‬ᭂ࢜ࢹͺὋຝऎࣲʿ௦‫׬‬ʶᄉᬌ҃‫ځ‬ገǌཨᏪὋ᤯᣾ᬌ߿ຝऎ֖᧗‫ܬ‬ᄉᭂ࢜ႂึὋ
Ժ̾߿˦Ѣ߶Кᄉ΍ၸဖܑὋ΍३٧͇ʿ͗ѢဗᤝӐǌᤇಧᄉព˶ࡂᄰॆ̅Љ᝴٧͇‫ܬ᧗ڙ‬6*4్͇ʽࢹͺǌ‫ࡘڎ‬ᇧ˿#6,3#ᄉӬ൒֖᧗‫ܬ‬ᭂ࢜40"3ఛጲὋᤇ᧖ᄉ3FQ"WB̼ᛪ᧗‫ܬ‬ᭂ࢜40"3ఛጲǌ

61

第二章: 功率 MOSFET 单次和重复雪崩强度限值

001aaj775

102

Tj = 25 °C

IAL(A)
Tj = 150 °C
10Rep. Ava

1
10-2

10-1

1

tAL (ms)10

图 2-12. 分别展示了限定 Tj(max) 为 175 ℃ 和 Tj(av) 为 170 ℃ 时的 BUK764R0-55B
的单次和重复雪崩 SOAR 曲线。
٧͇᜵ਆ߶К‫ࢹڠ‬ͺ‫ڙ‬ᭂ࢜ഴयʽὋॸᮋ᜵໗ᡛʽ᭦ᄉˏ˓్͇Ὑ
Ὅ*%4 "- 4ʿᑞᡓ᣾᧗‫ܬ‬ᭂ࢜40"3ఛጲǌ
Ὅ5K BW ʿᑞᡓ᣾ąǌ

2.6 结论
ࠪ̅ҩည.04'&5ᑞܴ੽ԩӬ൒֖᧗‫ܬ‬ᭂ͇࢜̂ὋఴብᓫଡΘ˿ኤӬᄉ᝹᝟ԓѶ֖߶КࢹͺӜ۪40"3ǌ

62

第二章: 功率 MOSFET 单次和重复雪崩强度限值

2.7 示例ၸʽ᭦ᄉःၸΒߔ౎೜฽ᭂ࢜ࢹͺᄉৰх௦ՠԺ̾ଋԩǌ
2.7.1 单次雪崩案例•٧͇˝#6,3#Ὃស᜸‫ڎ‬• -N)

• *%4 "- 4"

• 3UI KB ,8

• 7 #3 %447

• 7%%7

2.7.1.1 计算步骤Ὅ۲̅̾ʼζোὋԺ̾ၸМय౎᝟ኪѢU"-NTǌ‫ࠪ˖ڎڙ‬ःѢ*"-֖U"-ᄉࢹͺཁὋឞཁ‫ڙ‬5Ką֖5Kąᄉˏ్40"3ఛጲ˧ᫍ5Ką֖
5Kąᄉˏ్40"3ఛጲ˧ᫍǌᤇᛪ௙ੇ͂ᄉᤇ˓ःၸ௦ԺᛠᄉǌὍᤈʶ൥೜ᰍὋஜ૵੣б˖ᄉ;UI «T ܷഏ˝,8ὋѽၸМय᝟ኪѢፆཁຝӣ5K NBY ˝ąǌ۲̅̾ʼᄉ᝟ኪὋ‫ݟ‬౦٧͇ᄉፆཁᡐ‫ݼ‬ຝऎ࠴̅ąὋᥦ˥ᤇಧᄉःၸ్͇ࡂ௦Ժ
̾ଋԩᄉǌ

2.7.2 重复雪崩案例• ٧͇˝#6,3#Ὃស᜸‫ڎ‬• -N)

• *%4 "- 3"

• GL)[• 3UI KB ,8

• 5PP$

• 7 #3 %447

• 7%%763

第二章: 功率 MOSFET 单次和重复雪崩强度限值

2.7.2.1 计算步骤Ὅ࠱̾ʼζোࣛЙМय˖Ὃ३ҁU"-ጝ˝NTǌ‫੼˖ڎڙ‬ҁࠪःᄉ*"-֖
 U"-ᄉࢹͺཁὋᖿ‫˿ڙ‬þ3FQ"WBÿ40"3ఛጲᬌႌ̾ʽǌᤇࡂᛪ௙ᤇ˓ःၸ్͇ ௦థԺᑞᜁଋԩᄉὋ໗ᡛ్͇ǌὍၸМय᝟ኪ᭣᧗‫ܬ‬໣౜ຸ౜ᫍᄉᭂ࢜ᑞ᧙&%4 "- 4N+ǌὍၸМय᝟ኪ᧗‫ܬ‬໣౜ຸ౜ᭂ࢜ҩည1%4 "- 38ǌὍၸМय᝟ኪ᧗‫ܬ‬ᭂ࢜ᄉຝӣ5KąǌὍၸМय᝟ኪѢ‫ܬ᧗ڙ‬ᭂ࢜ࢹͺ˖ፆཁᄉࣰ‫ڨ‬ణᰳຝऎ5K "7 ąὋ੝్͇̾ ෤థ໗ᡛǌ۲̅̾ʼᄉ᝟ኪὋᤇ˓ःၸԺ̾໗ᡛ߶К᧗‫ܬ‬ᭂ࢜ᄉࢹͺᄉኃʶ˓్͇Ὃͭ௦ʿᑞ໗
ᡛ్͇Ὃ‫˝ځ‬5K "7 ࣂፂᡓ᣾˿ąǌ᜵ਆᝧ൤ःၸԺ̾ᤈᛠὋ᝹᝟Ꮷॸᮋ᜵ђ࠴5K "7 ౎໗ᡛ్͇ǌԺ̾᤯᣾ଡᰳ٧
͇ᄉ஘བবᑞὋђ࠴བ᫽ҁ,8Ὃᤇಧ5K "7 ąὋࡂ໗ᡛ˿߶Кࢹͺᄉ్͇ǌ

2.8 参考文献[1] Turn-Off Failure of Power MOSFETs - D.L. Blackburn, Proc. 1985 IEEE PowerElectronics Specialists Conference, pages 429 to 435, June 1985.
[2] Power MOSFET failure revisited - D.L. Blackburn, Proc. 1988 IEEE Power Electronics
Specialists Conference, pages 681 to 688, April 1988.
[3] Boundary of power-MOSFET, unclamped inductive-switching (UIS), avalanchecurrent capability - Rodney R. Stoltenburg, Proc. 1989 Applied Power Electronics
Conference, pages 359 to 364, March 1989.

64

第三章: RC 热阻模型的使用

应用笔记: AN11261

65

第三章: RC 热阻模型的使用

第三章: RC 热阻模型的使用(应用笔记 AN11261)

3.1 介绍
ႂ᫽֖ႂࠓᄉᎩፎԺ̾ၸ̅तበʶ˓3$བ᫽ഴ‫ۋ‬ǌᤇ˓ഴ‫ۋ‬ᛪᇧ˿‫ڙ‬41*$&ဖܑʽ
ᄉ.04'&5ᄉབবᑞǌఴብଡΘ˿ԓူᐿՐᄉʶ̎۲ఴူ᝶֖ঞಧःၸतበᄉഴ‫ۋ‬ǌੇ͂˶ଠᤗ˿іሗѽၸ3$བ᫽ഴ‫ۋ‬ᄉழก֖ࢹͺࠃΒǌ

3.2 热阻抗‫ڎݟ‬Ὃ3$ഴ‫ۋ‬௦౎ຸ̅བ᫽ઇ;UIǌᤇ˓‫ࡘڎ‬ᇧ˿٧͇‫ڙ‬ᅮௐҩညᑡуʽᄉབবᑞǌԺ̾᤯᣾ஶҪᤩ൥ԪӐᄉҩညᑡуὋ฽᧙٧͇ʼᄉҩည૮ᏱὋ̯Ꮺ३ҁࠪःᄉ;UIǌʶ˓٧͇‫ݟ‬౦੽ԩ˿TᄉҩညᑡуὋሶ߿࿃খὋࣂፂ᣹ҁ˿བࣰᛥὋᥦ˥;UIࣰԻࡂԪ੆˿3UIǌ;UIᛪ௙˿౅஧Хథབਅবᄉ̂ࠃǌབਅব௦ૈຝऎࣲʿ௦በ҈ԪӐ
ᄉǌ࠭ᒰᄉፆ౦ࡂ௦٧͇ᑞܴ‫ڙ‬ᣖᆀᄉௐᫍЮ੽ԩᄰॆܷᄉҩညǌ‫˖ڎ‬ᄉ;UIఛጲ௦᧪ࠪ̅ʿՎӳቆඊᄉ᧗‫ܬ‬ᑡуǌՎௐఛጲ˶ឬ௙˿ၿ̅థ஌ҩᏱ̖ၶᄉథ஌
ຝӣǌ˝˿ஂ૆ᤇʶ᜹ཁὋᛪಪ˖ࣂፂѴѢ˿#6,:3&ஜ૵੣б˖ᄉፆཁҁཛྷଋ᛭ऄᄉབ᫽3UI KNC ǌ‫˖ڎ‬ᄉ;UIఛጲ˶௦౎ᒬ̅#6,:3&ᄉஜ૵੣бǌ

66

第三章: RC 热阻模型的使用

表 3-1. 稳定状态下的 BUK7YR6-40E 的热阻抗
Symbol Parameter
thermal resistancefrom junction tomounting baseRth(j-mb)

Conditions

Min

Typ

Max Unit

see Figure 1

-

-

1.58

K/W

003aai733

10
Zth(j-mb)(K/W)

1

δ = 0.5
0.2
0.1

10-1

0.02

tp

P

0.05

δ=

single shot
t

tp
10-2
10-6

T

T
10-5

10-4

10-3

10-2

10-1

tp (s)1

图 3-1. BUK7YR6-40E 的结点到焊接衬底的瞬时热阻抗与脉冲宽度的函数关系

3.3 结点温升计算᜵ਆ᝟ኪҩည.04'&5ЮᦉፆཁᄉຝӣὋੇ͂ॸᮋ᜵ᅻ᥊٧͇ҩည֖ͺၸҁ٧͇ᄉᑡуࠔऎǌ‫ݟ‬౦ҩညᑡу௦ழจὋᥦ˥ࡂԺ̯̾;UIᛪಪ˖ឳѢབ᫽ઇᄉϘὋᤇ˓;UI֖ҩညࡂ̖͗ၶፆཁᄉຝऎʼӣǌ‫ݟ‬౦٧͇ҩည௦়߿ᄉὋࡂԺ̾ၸሶ߿࿃খʽᄉབ᫽ઇ3UIǌՎಧ‫ڠ‬Ὃຝӣ௦ҩည֖
3UIᄉ̖˱ሤǌ67

第三章: RC 热阻模型的使用‫ݟ‬౦௦ᅮௐᄉൣहఛጲ੊ᑡуὋ.04'&5ᄉፆཁຝӣᄉ᝟ኪࡂԪ३‫˿ఽܬ‬ǌ
᝟ኪ5Kᄉൣᆷழก௦ѽၸԃሤሤѫǌʽ᭦ᄉ᝟ኪѽၸ˿ҩညࠪௐᫍᄉѥஜ֖;UIఛጲࠪௐᫍᄉѥஜǌ‫ڙ‬3FGԺ̾ᄹҁၸԃሤሤѫ̖ၶᄉຝऎ‫्ڎ‬ǌМयཨᏪ‫ڙ‬ᤇ˓Мय᧖᭦‫ڇ‬ᬱᄉ௦;UI ²U ࣲ෤థၸஜߥழก߿˦ຌഁǌʶሗఢ̼ᄉழก௦ઁจ्ᤂͪ੆ʶጆѴᄉᅽ्ᑡуὋཨՐԮҪ‫ڙ‬ʶᡐǌᙉཨᤇሗழกᄰࠪኤӬὋͭ௦˶ߚ‫ڙ‬ᒬࣁᄉᎤཁǌᡔ‫ఽܬ‬ᄉจ्Ὃ‫ݟ‬౦ਆఝዴᆷࡂ
ᭉ᜵ԮҪఝܲᄉᅽ्จǌ˝˿ᛪ᣹;UIˀௐᫍᄉѥஜСጆὋѽၸབᄉႂචѫౡᛪ᣹ʶጆѴᄉ3$ழር੊௦3$᫼೘ǌԺ̾‫ڙ‬41*$&ဖܑ˖ᛪᇧ;UI౎ఝࠓ௛‫ڠ‬᝟ኪፆཁຝऎϘǌ

3.4 热和电气参数间的关系
ᛪ঳ፆ˿བবᑞ֖ႂචԟஜᄉඊᣖǌ‫ݟ‬౦Ӧ࠭ͳ٧͇ᄉབ᫽֖བࠓ௦ࣂᅻᄉὋᥦ˥
ѫѾԺ̾ၸႂ᫽֖ႂࠓ౎ᛪᇧ̴͂ǌઁႂึॆͺҩညὋႂԌॆͺຝࢿὋᤇಧབᎩፎࡂ
Ժ̾ኤӐ੆ʶ˓ႂᡸᎩፎǌ68

第三章: RC 热阻模型的使用

表 3-2. 基本参数
Type

Resistance

Potential

EnergyCapacitanceElectrical(R = V/I)

R = resistance(Ohms)

V = PD (Volts)

I = current(Amps)

C = capacitance(Farads)

ThermalRth = thermal(Rth= K/W) resistance (K/W)

K = temperature
W = dissipateddifference (Kelvin) power (Watts)

Cth = thermal
capacitance(thermal mass)

3.4 RC 热模型的建立
ੇ͂᜵ᝦ᝶ᄉ3$བഴ‫ۋ‬௦'PTUFSഴ‫ۋ‬ǌᤇ̎ഴ‫ۋ‬௦᤯᣾ፂᰍ઱Ջ;UIఛጲᏪ३ѢᄉὋ‫ࡂڎ‬௦ʶ˓ʶ፤ᄉ3$Ꭹፎǌ'PTUFSഴ‫˖ۋ‬ᄉ3$ϘࣲʿԨф̅٧͇‫ڙ‬Ꭹፎ˖ᄉіʹͮᎵǌ‫ځ‬൤ᤇ̎Ϙࣲʿᑞ᤯᣾٧͇౅஧᝟ኪ३ҁὋᏪ௦᜵ၸФ̴ᄉഴ‫੾ۋ‬శǌణՐतበᄉഴ‫˶ۋ‬௦ʿᑞᜁѫҞ੊௦̈ᄰᤋଋ΍ၸᄉὋ‫ڙݟ‬3$Ꭹፎ˖ҪЙ஘བཛྷᄧǌ
R1

R2

Rn

C1

C2

Cn
aaa-010334

图 3-2. Foster 的 RC 热模型'PTUFSབഴ‫ۋ‬Ժ̾ኤӬ‫ڠ‬ᛪ᣹੆‫ݟ‬ብ੝̭ፀᄉབ᫽ઇ;UIǌΒ‫ݟ‬᤯᣾฽᧙Ҫབ֖чԁᄉఛጲࡂԺ̖̾ၶ;UIఛጲǌМय὇ὈࡂԺ̾ःၸˀ̖ၶ‫˖ڎ‬ᄉ઱ՋఛጲὙ

Мय

Мय

69

第三章: RC 热阻模型的使用ഴ‫˖ۋ‬ᄉ3J֖$J௦‫˖ڎ‬ଠፊᄉᤩ൥तበᡐ౎ᄉབഴ‫˖ۋ‬ᄉབ᫽֖བࠓǌ‫ڙ‬ѫౡᛪ᣹य˖ᄉԟஜὋԺ̾ःၸణ࠴̃˱઱Ջኪก౎ᤈᛠ͕ӐὋᄯҁࠪௐᫍᄉֽःቿՋᅮ
ௐጆፑᄉԥःǌᤇࡂЉ᝴ࢹር࣍Ժ̾ࠪХథ‫ఽܬ‬ҩည࿃хᄉ٧͇ᤈᛠʶ˓ᅮௐॕֽᄉ
ঋᤳ᝟ኪǌ࿗ྱᄉᛪ᣹यὋþJÿὋՎௐ˶ߚ‫̅ڙ‬ႂࠓЌႂМय˖ǌ‫ࡘڎ‬ᇧ˿3J֖$JঞಧРՎᐎՋ̖ၶ˿;UIǌ
aaa-010335

Zth Curve
overlaid withsummed RC
Zth

RC ModelZth
RC curves,
representing
RC elementsTime图 3-3. Foster RC 热模型ࠪ̅/&91&3*"ܷᦉѫᄉීᢻኍጞᄉҩည.04'&5ֵ̖ᦏଡΘ˿'PTUFS3$བഴ‫ۋ‬ǌԺ̾᤯᣾‫ࡘ˖ڎ‬ᇧᄉழก౎੼ҁབഴ‫ۋ‬Ὃស᜸‫ڎ‬ǌ

70

第三章: RC 热阻模型的使用

图 3-4. NEXPERIA RC 热模型文件71

第三章: RC 热阻模型的使用

3.6 热仿真示例
3.6.1 示例13$བഴ‫ۋ‬௦̯བ᫽ઇ;UIఛጲၶ੆Ѣ౎ᄉǌᤇ˓Βߔࡘᇧ˿ঞಧѽၸ41*$&͋ᄽᣃ͇
࠱3$ഴ‫ۋ‬ፊ҃Ѣʶ్;UIఛጲǌᤇ͗ᝧ;̯ஜ૵੣б˖ఝࠓ௛‫ڠ‬ឳѢབ᫽ઇϘǌఴΒ֖̾ՐᄉΒߔᦏ௦ѽၸ#6,:3&ᄉ3$བഴ‫ۋ‬ǌ5NC̼ᛪཛྷଋ᛭ऄᄉ
ຝऎǌ߱ᜁ‫੆ူܪ‬ኍຝጲὋ‫ڙ‬ఴΒ˖᝹߿˝ąǌ‫˖ڎݟ‬ᄉᑡуὋ௦๖Ᏹ‫ڙ‬.04'&5ʼ8ҩညᄉӬ൒ᑡуǌࠪ̅Ӭ൒ᑡуὋᑡу˧ᫍᄉௐᫍ௦௃ᬌ᫁ᄉὋ‫ځ‬൤ӳቆඊ£ǌፆཁຝऎ5K̼ᛪ˿ᅮௐབ᫽ઇ;UIǌ
P

t

tp
T

aaa-010337

图 3-5. 单次脉冲Мय֖Мयࡘᇧ˿‫ڙ‬ᤇ˓͋ᄽ˖Ὃ˝̣˥5KԺ̾ၸ౎̼ᛪᅮௐབ᫽ઇ;UIǌ
5NCP$
18
Мय
Мय

72

第三章: RC 热阻模型的使用

Мयᛪ௙˿ॆ18ௐὋབ᫽ઇ;UIᄉஜ᧙ጞ֖5ᄰኍǌʽ᭦ᄉ൥ᰠ௦ၸ౎तበ֖ᤁᛠ͋ᄽᄉὙ
Ὅ‫ڙ‬41*$&˖तበ‫ڎݟ‬ᄉ#6,:3&ᄉ3$བഴ‫ۋ‬ǌὍ᝹߿ႂԌຸ7NCᄉϘ˝Ὃ˶ࡂ௦5NCᄉϘǌὍ᝹߿ႂึຸᄉϘ*˝ǌὍளतʶ˓͋ᄽࣲ᝹߿ᤁᛠௐᫍ˝TǌὍᤁᛠ͋ᄽǌὍፊ҃Ѣ5KཁᄉႂԌจ्ǌ
BUK7Y7R6-40E

1

Tj

C1
2.916343E - 05

R1
2.748817E - 03

C2
1.725521E - 04

R2
5.715661E - 03

C3
2.092143E - 04

R3
4.153561E - 02

C4
1.786133E - 03

R4
5.616478E - 02

C5
2.129755E - 03

R5
0.3286516

C68.451135E - 03

R6
1.016057

C7
0.0863404

R7
0.130071

I1

vmb.tran 1 uic0
aaa-010338

图 3-6. SPICE 软件环境中建立的 BUK7Y7R6-40E 热模型73

第三章: RC 热阻模型的使用‫˖ڎ‬ᄉ͋ᄽፆ౦ࡘᇧ˿ፆཁᄉຝऎ὇5KཁᄉႂԌὈὋ˶௦#6,:3&ᄉབ᫽ઇϘǌԺ̾ѽၸ41*$&ᣃ͇˖ᄉಕࡆҩᑞ౎ឳѢʿՎௐᫍʽᄉབ᫽ઇ;UIǌ
aaa-010339

10
Temperature
(°C)
1

10-1

10-2

10-3
100 ns

1 ȝs

10 ȝs

100 ȝs

1 ms

10 ms

100 ms1sTime (seconds)

图 3-7. 仿真之后的 Tj 曲线‫ڙ‬ᤇ˓Βߔ˖ᄉႂึຸ᝹߿˝"౎̼ᛪ٧͇੽ᣑ8ᄉҩညǌᤇࡂԺ̾ॡࠓ௛ᄉஇ
ԪႂึຸᄉϘ౎̼ᛪ͉਒ᄉҩညǌ᤯᣾͋ᄽ֐̽ὋԺ̾ఝஇ੆͉਒ௐᫍൿ౎ᛪᇧழจ
ᑡуᄉᔴ‫ډ‬ǌ74

第三章: RC 热阻模型的使用

3.6.2 示例 2̖ၶҩညѫ࣊ఛጲᄉԲʶ˓ழก௦᧓ၸࠃᬄႂᡸ˖ᄉ฽᧙Ϙǌҩည฽᧙ϘԺ̾᤯᣾঳
ፆ᜹ࠢҁᄉཁԪӐ੊௦̯ᇧจ٧૬૥ҁᄉจ्˖ᖌ३ὋࣲԺ̾ˀࠪःௐᫍԟஜγߚ̾DTWಪय஠͇ὋཨՐ࠭Й41*$&͋ᄽᣃ͇˖ǌᤇ᧖˶ଡҁ˿ˏ˓Ф̴ᄉ̖ၶҩညѫ࣊ᄉழกǌʶ˓௦ၸ18-஠͇ǌԲʶ˓௦ၸ
41*$&˖.04'&5ᄉႂᡸഴ‫̖ۋ‬ၶᄉҩညǌґᏧழกԵ௦ႆѢ˿ᣂजǌ
18-஠͇Ժ̾ၸ̅41*$&͋ᄽᄉຸ˖ǌᛪࡂ௦ಕэᄉ18-஠͇ᄉЮࠓǌ߱Ժ̾ѴѢႂึὋႂԌ੊ϷఴΒ˖ᄉҩညὋˀௐᫍԟஜᄉࠪःϘǌ‫ڙ‬ʶ˓FYDFMᛪ˖ᣤЙᤇ̎Ϙࣲγߚ੆DTWಪयᄉ஠͇ὋࡂԺ̖̾ၶᤇಧᄉ18-஠͇Ὃ੊Ꮷ௦࠱ᇧจ٧૬૥ҁᄉจ्ᣤѢ੆DTWಪय஠͇Ὃࠃᬄᄉ஠͇˖ʿःឞӉդ͉ʹѴᄉಕᮤǌ૊ཱብ˖ᄉᇧΒଠᤗᄉᄰՎᄉ൥ᰠὋ‫ڙ‬41*$&ဖܑ˖౎੯ᛠᤇ˓᣾ርǌͭ௦థ̎‫ڠ‬ழᬓܰὙ
Ὀ᝹߿ႂึຸ࡚বὋૈ߿Ф̯18-஠͇ឳԨஜϘὋࣲૈՓʶ˓DTW஠͇Ὃ‫ݟ‬ఴΒᛪ ˖ὋӉդ˿ҩညѫ࣊ᄉDTW $=1VMTFGJMF=GJMFQVMTFDTWὈ᝹߿ཛྷଋ᛭ऄ5NC὇7NCὈ˝ąǌὈ᝹߿͋ᄽௐᫍ˝Tǌ

75

第三章: RC 热阻模型的使用

表 3-3. 用在 PWL 文件中的数据示例
Time (seconds)

Power (Watts)

000.000001

30

0.015

30

0.015000001

6

1.1

6

1.100001

6

1.100002

20

1.5

20

1.500002

20

1.500003

0

1.6

0

1.600001

20

1.615

20

1.615001

6

2.9

6

2.9000010303.000001

30

3.015

30

3.015001

6͋ᄽፆ౦ࡘᇧ‫˖ڎڙ‬ǌՎௐಕᇧѢ˿ፆཁຝऎ֖བ᫽ઇϘǌ̯‫˖ڎ‬Ժ̾ᄹѢὋ‫ڙ‬NTʽᄉབ᫽ઇ;UIϘ֖3UIϘὋ௦֖‫˖ڎ‬௦ʶᒰᄉǌ߱Վௐᛪᇧ˿
#6,:3&ஜ૵੣б˖ᄉབ᫽ઇจ्ǌ76

第三章: RC 热阻模型的使用

BUK7Y7R6-40E

PWL file = power.csv

Tj

C1
2.916343E - 05

R1
2.748817E - 03

C2
1.725521E - 04

R2
5.715661E - 03

C3
2.092143E - 04

R3
4.153561E - 02

C4
1.786133E - 03

R4
5.616478E - 02

C5
2.129755E - 03

R5
0.3286516

C68.451135E - 03

R6
1.016057

C7
0.0863404

R7
0.130071

I1

vmb.tran 3.5 uic

125
aaa-010340

图 3-8. 基于 BUK7Y7R6-40E 热模型的 SPICE 电路，执行 PWL 文件

77

第三章: RC 热阻模型的使用

40

170
Tj
(°C)

Power
(W)

150

30

Rth = 1.58 K/W

20

130

Tj (°C)Power (W)

110

90
0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

10

3.0
Time (s)03.5

图 3-9a. 仿真结果

150

40

Tj
(°C)

Power
(W)

Zth = 0.76 K/W

145

30

Tj (°C)Power (W)

140

20

10

135

0

130
0

2.5

5.0

7.5

10
Time (ms)图 3-9b. 减小 a 的时间轴来展示第一个功率脉冲78

aaa-010341

第三章: RC 热阻模型的使用

aaa-010342

10
Zth(j-mb)(K/W)
Rth = 1.58 K/W1

δ = 0.5
Zth = 0.76 K/W
0.2
0.1

10-1

tp

P

0.05

δ=

T

0.02
single shot
t

tp
10-2
10-6

T
10-5

10-4

10-3

t = 3 ms

10-2

10-1

tp (s)1‫ࡘ˖ڎڙ‬ᇧᄉབ᫽֖བ᫽ઇϘࣂፂၸጙጲ‫˖ڎڙ‬ಕซѢǌ
图 3-10. BUK7Y7R6-40E 的瞬时热阻抗3.6.3 示例 3ᤇ˓Βߔ௦ၸ౎ࡘᇧঞಧၸ.04'&5ႂᡸ̖ၶᄉҩညѫ࣊ᤈᛠབ͋ᄽǌ૊ཱብ˖ᄉ൥ᰠὋतበ#6,:3&ᄉབഴ‫ۋ‬ὋཨՐ᝹߿ཛྷଋ᛭ऄᄉຝऎ˝ąǌୃतѢ‫ڎݟ‬ᄉ.04'&5ႂᡸὋࣲ᝹߿ႂึຸᄉҩညϘǌΘႂႂԌ˝7Ὃ᠆ᣑႂ᫽˝ǌಔ౜᯵ҮႂԌ᝹߿˝7ǌ᝹߿˝ᤁᛠ˓९ဖὋNTᄉֆయ֖
ᄉӳቆඊǌԺ̾ၸМय὇Ὀ౎᝟ኪ३.04'&5ᄉҩည૮ᏱὋ੊ᏧၸМय὇ὈὋ࠱ಔ౜ႂึᏥ
ᘼᤈԜὋଡᰳҩည૮Ᏹ᝟ኪᄉዴऎǌМयၸʽ᭦ᄉМय౎ଡᰳ᝟ኪዴऎὙ
Мय

79

第三章: RC 热阻模型的使用ဗ‫ࡂڙ‬Ժ̾࠱བഴ‫˖ۋ‬ᄉႂึຸ߿˦੆Ὑ
Мय‫ࡘڎ‬ᇧ˿ႂᡸ֖བഴ‫ۋ‬ႂᡸ˧ᫍᄉᐎጆǌ
BUK7Y7R6-40E
Tj

B1

C1
2.916343E - 05

R1
2.748817E - 03

C2
1.725521E - 04

R2
5.715661E - 03

C3
2.092143E - 04

R3
4.153561E - 02

C4
1.786133E - 03

R4
5.616478E - 02

C5
2.129755E - 03

R5
0.3286516

C68.451135E - 03

R6
1.016057

C7
0.0863404

R7
0.130071

I = V(d)*I(Vd)+V(g)*I(Vg).INC BUK7Y7R6-40E.LIB.tran 50m uic

R8
0.1

V2

Vd

14 V

0

Vg
0

d
Rg

M1

g

10

s

BUK7Y7R6-40E

pulse

vmb

PULSE (0 10 0 1u 1u .25m 1.0 m 50)

85
aaa-010343

图 3-11. SPICE 电路阐述了怎样将电路和热模型结合在一起

80

第三章: RC 热阻模型的使用‫ࡘڎ‬ᇧ˿͋ᄽѢᄉ5Kፆ౦ǌణܷፆཁຝऎϘὋᤆԺ̾಩૵ஜ૵੣б˖ᄉϘὋ૊
ཱ3FGᄉ൥ᰠ᝟ኪ३ҁǌ
aaa-010344

180
T
(°C)

160

Tj (°C)

140
120
100
80
60
40
20
0
0

10

20

30

40

50
Time (ms)图 3-12. 利用图 3-11 中提供的电路，推断出的结点温度 Tj 上升

3.7 讨论
3$བഴ‫ࣲۋ‬ʿ௦߸ᎾᄉὋౝ੆Ӧ࠭ͳᄉ౅஧ᄉ౅᠎௦ХథຝऎྱবὋᤇ˶਒։ᅋབ
᫽˶௦ʶ˓ΙᠺຝऎᄉԟஜǌᏪ‫ڙ‬ൖ‫߿ݺ‬।˖Ὃႂ᫽௦ʿᬣႂԌԪӐᄉ࣡ஜὋ੝̾ᄰ
ःᄉႂ֖བᄉԟஜࣲʿ௦߸КࠪሥʶᒰᄉὋͭᒯ࠵ፋབ͋ᄽतበ˿ʶ˓ᓡ‫ݝ‬ᄉ۲ᆨǌ‫ڙ‬ҩညႂචጆፑ˖Ὃᆩᄉབ᫽Ϙᄰॆ̅঳᫽ઇᄉҁǌၿ̅བΙᠺব࠭ᒰᄉឧ
ࢿᄰࠪ౎ᝮ௦ᄰॆ࠴ᄉὋ੝̾‫ܷܲڙ‬ஜৰхʽ௦Ժ̾঒႔ʿ᝟ᄉǌ˝˿ᖌ३ఝ۲эᄉѫౡὋ‫ڙ‬3$ഴ‫˖ۋ‬Ժ̾ၸԌஏႂ᫽౎ఢ̼௃ຸႂ᫽ǌࠪ̅ᤇ̎ႂ᫽ὋຝऎᄉԪӐ͗ԥःҁႂԌᄉԪӐǌ81

第三章: RC 热阻模型的使用‫̾ڙ‬ʼഴ‫˖ۋ‬ὋԲʶ˓ᬌ్͇҃ௐ.04'&5ᄉཛྷଋ᛭ऄ5NC᝹߿੆˿়߿ᄉὋԵథ
‫ڙ‬౜࠵ஜᄉःၸ˖͗Ꮵᘼ5NCຝӣǌᤇ˓ຝӣ௦᤯᣾᝟ኪၿཛྷଋ᛭ऄҁֆ‫ډ‬ຝऎᫍᄉࣰ‫ڨ‬ҩည࠭ᒰᄉຝऎ३౎ᄉǌॆᑡуܷ̅TௐὋབ᧙ध‫̯ݼ‬.04'&5ఴᢵ͛ᤫҁֆ‫ډ‬ဖܑ˖Ὃ਒։ᅋᤇሗৰхᡓѢ˿བഴ‫ۋ‬ᄉ΍ၸᔴ‫ډ‬ǌ‫ڙ‬ᤇሗৰ्˖Ὃॸᮋ᜵࠱
.04'&5Ὃ1$#Ὃ஘བྞ̾ԢФ̴౅஧ᄉབഴ‫ۋ‬Ꮵᘼᤈ౎ὋཨᏪᤇ̎ᦉѫᤆʿᑞጩЙҁतበᄉ3$ഴ‫˖ۋ‬ǌ

3.8 总结
/&91&3*"ᄉᎩᮅʼ௦థ/&91&3*"ҩည.04'&5ᄉ3$བഴ‫ۋ‬ᄉǌԺ̾࠱ᤇ˓ഴ
‫ۋ‬ၸ‫ڙ‬41*$&੊ᏧФ̴͋ᄽᣃ͇˖౎ഴ઱ፆཁຝӣǌᤇࡂፋϡབ᝹᝟ᄉࢹር࣍ଡΘ˿ʶ˓ঋᤳὋኤӬ֖ᰳዴऎᄉழกǌ

3.8 参考文献<>"QQMJDBUJPOOPUF"/þ6TJOH1PXFS.04'&5;UI$VSWFTÿ/FYQFSJB<>"QQMJDBUJPOOPUF"/ $IBQUFSPGUIJTCPPL þ1PXFS.04'&5TJOHMFTIPUBOE
SFQFUJUJWFBWBMBODIFSVHHFEOFTTSBUJOHÿ/FYQFSJB<>$PNCJOBUJPOPG5IFSNBM4VCTZTUFNT.PEFMFECZ3BQJE$JSDVJU5SBOTGPSNBUJPO:$(FSTUFONBJFS 8,JGGF BOE(8BDIVULB

82

第四章: 基于 LFPAK 封装的
MOSFET 热设计 第一部分
应用笔记: AN10874

83

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET热设计 — 第一部分
(应用笔记 AN10874)

4.1 介绍
4.1.1 热分析的需求‫̬ॆڙ‬ႂᡸ᝹᝟˖ҩည.04'&5௦ඊᣖ࣡᜸ᄉ٧͇Ὃፂ࣡ᜁၸ‫ܲڙ‬ሗधСႂᡸ˖Ὃ಩૵ʿՎᄉःၸὋႂึϘԺ̯̾і˓N"ҁіӠ˓"ǌҩည.04'&5ԩ൓ᤀᄉԓ‫ځ‬௦ᄰඊ̅Ԥ౜‫ۋ‬ጆѴὋҩည.04'&5ጆѴֵ̖ఝࠓ௛᯵ҮὋᏪ˄ဗ‫ڙ‬ᤆХథܲሗ࠯ᜈǋႂԌ֖࠭᤯᫽ઇ3%4 PO ᄉ.04'&5ԺΘᤤસǌ
ॆཨ.04'&5ࣲʿ௦߸ᎾᄉधС٧͇Ὃ˶ʿ௦ʿԺ૮‫ڭ‬ᄉὋႂᡸ᝹᝟Ꮷॸᮋ᜵਒ខ
ҁʽ᭦С̅བழ᭦ᄉʶ్͇̎Ὑ• ॆ.04'&5߸К࠭᤯ௐὋ࠱̖ၶ*3%4 PO ᄉҩည૮Ᏹ὇ᤇ᧖ᄉ3%4 PO ௦ૈ٧͇࠭
᤯ௐᄉ᫽ઇὈǌ• *3%4 PO ᄉҩည૮Ᏹ࠱‫ڙ‬٧͇Юᦉ֖ܰᦉलᡐຝӣǌ• .04'&5٧͇Ժᑞ‫ځ‬ຝऎ᣾ᰳᏪ૮‫੊ڭ‬૮ංǌॆ᝹᝟.04'&5ႂᡸௐὋབᄉழ᭦௦ʶ˓᧗᜵ᄉСซཁὋ࠾Ф௦‫ڙ‬ʶ̎ࢹͺ‫ڙ‬ᣖᰳᄉဖܑຝऎᄉःၸ˖Ὃ‫ݟ˝ځ‬౦ਆᝧ.04'&5ࢹͺ‫ڙ‬᜺ᔴᄉবᑞૈಕЮὋᥦ˥ܷܲஜ
ᄉ٧͇ᄉፆཁຝऎ5Kᦏ᜵γ૆‫ڙ‬ą̾ʽǌՎௐ˶᜵᝭Ͱ᠚ྞᄉ.04'&5ᄉ1$#ᄉຝऎᬌϘ௦ąǌ.04'&5࠱ઁ1$#ͺ˝ᯪ᜵ᄉ஘བழกὋ٧͇ᄉҩည૮Ᏹ˶͗लᡐ1$#ຝऎᄉʼӣὋ੝̾᜵ซ਒࠱1$#ᄉຝऎγ૆‫ڙ‬Ժ੽ԩᄉᬌϘ˧Юǌ84

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

4.1.2 MOSFET 的热阻 Rth 参数及限值˝˿ଡΘᛥ᧙٧͇བবᑞᄉ฽᧙ழกὋ૊ཱᛠˉ਄Βᄉ.04'&5ᄉஜ૵੣бᦏ͗ࡘ
ᇧབ᫽3UIᄉ‫ڎ‬ᛪǌþབ᫽ÿᄉഏএዜͪ̅ႂ᫽ᄉഏএὋ‫ڙ‬᝴ܲС̅བክူᄉ஠ߙ˖
ᦏథ੝ଠᤗǌ‫ڙ‬ஜ૵੣б˖థˏ˓ణ௾᤯ᄉ.04'&5བ᫽ϘὙ
3UI KB  ૈ٧͇ፆཁ὇EJFὈҁֆ‫ډ‬ဖܑᄉབ᫽ǌឞབ᫽Ϙ˝Ӭʶབ᫽ϘὋ˝੝థԺᑞ̯ፆཁҁဖܑᄉ˘ᐎࣲ֖ᐎᡸफ़ᄉథ஌஌ःǌʶᓉԺᑞ๗Ԣᄯଋ౎ᒬ٧͇࠯
ᜈᛪ᭦Ԣፂၿ٧͇ཛྷཁ‫ܪ‬ᄉ1$#ᄉབᏱᡸफ़ǌ
3UI KNC  ૈ٧͇ፆཁҁཛྷଋ᛭ऄᄉབ᫽ǌཛྷଋ᛭ऄ᤯࣡߿˦˝ཛྷଋҁ1$#ᄉཁὋ˶௦
‫׬‬ʶᯪ᜵ᄉབ͛࠭ᡸफ़ǌ฽᧙٧͇བ᫽‫ڎ‬ᛪᄉ్͇֖ழกࣂፂ‫ڙ‬+&4%ಕэʼ̭ፀ˿Ὃᤇ˓ಕэ᭣࣡эᆷ‫ڠ‬ଠᤗ˿ঞಧ੯ᛠ฽ណǌ‫ځ‬൤థ̎᝹᝟ᏧԺᑞᝢ˝ᤇ̎བ᫽Ϙᑞ໗ᡛጆፑབѫౡᄉᭉ᜵Ὃͭʿࣳᄉ௦ࣲ᭣‫ݟ‬൤Ὃԓ‫ݟځ‬ʽὙ• 3UI KB ԩ1$#ፆౝ֖ᡋጲᄉॕֽॡܷὋᏪ‫ڙ‬ಕэ+&4%˖߿˦ᄉ1$#ࣲʿᑞ̼  ᛪࠃᬄःၸ˖ᄉ1$#ዜ‫ۋ‬ǌ• .04'&5ԇࠑ‫ڙ‬ஜ૵੣б˖ଡΘᄉ3UI KB ԟஜϘ฽᧙్͇˖Ὃ1$#ࣲ෤థᥕߵ
  +&%&$ᄉૈ࠭਒᜸ὋᏪ˄ፂ࣡΍ၸᬤ௼ᄉశឥὋʿՎᄉԇ‫˧׷‬ᫍ˶ʿʶᒰǌ• 3UI KB ᄉ฽ណழกలᏥᘼҁஜ˓٧͇ԢФ᠚ᤂ‫߶ڠ‬ᜈ‫ڙ‬Վʶ˓1$#ʼᄉৰх὇ࠃ  ᬄःၸ˖ᄉЦ‫࣊ۋ‬ᎵὈǌ• བ᫽3UI KNC Ե௦٧͇̯ፆཁҁֆ‫ډ‬஘བᡸफ़ᄉʶᦉѫǌ85

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

ຌഁ̾ʼζোՐὋࡂ͗Ԧဗ੣б˖߿˦ᄉབ᫽3UI KB ֖3UI KNC ‫ڙ‬ဗࠃႂᡸ֖ጆፑᄉབ
ѫౡ˖ᄉःၸࣲʿܷǌМࣰ౎ᝮὋ+&%&$ಕэ˶ࣲ෤థ੩ኪ࠱3UI‫ڎ‬ᛪၸͺབ᝹᝟੊ᏧጆፑѫౡὋ̯ʽ᭦+&4%ᄉซ᧕˖Ժ̾ᄹҁǌ‫ڎ‬ᛪၸͺབ᝹᝟੊Ꮷጆፑѫౡǌ‫̯˝ځ‬ʽ᭦ᄉ+&4%ᄉซ᧕˖Ժ̾ᄹҁὙþ஠ುᄉᄫᄉ‫̅ڙ‬ӆҾѢॸ᜵ᄉဖ్ܑ͇
̾ᆷγ‫ڙ‬ᒬཨࠪึᄉৰхʽὋབ᫽3UI KB ฽᧙ᄉዴᆷব֖Ժ᧗‫ܬ‬বǌ฽᧙3UI KB ᄉᄫᄉ̨̨௦˝˿‫߿ྱڙ‬ᄉဖܑʽࠪʿՎ࠯ᜈᄉ
བবᑞඊᣖǌឞழกʿ௦˝˿ᮔ฽˶ʿ͗ᮔ฽Ѣྱ߿ःၸဖܑʽ౼࠯ᜈᄉবᑞǌÿͭ᥋ਲ਼ᄉ௦Ὃࡉክ‫ڙ‬+&%&$˖ࣂፂథຌఀᄉᛪᤗὋ̮ͭཨథ᝹᝟Ꮷណ‫ڎ‬ၸஜ૵੣б
˖ᄉ3UI౎ᤈᛠབ᝹᝟֖བѫౡǌ
4.1.3 本章的宗旨ဗ‫ࣂڙ‬ፂᅻ᥊ஜ૵੣б˖ᄉ3UI‫ڎ‬ᛪࣲʿ᤟Ջःၸ‫ڙ‬ဗࠃႂᡸᄉབѫౡ˖Ὃᥦ˥ॡᒬ
ཨᄉ͗᫇Ὃൣᆷᄉழก௦̣˥փ὞ʿࣳᄉ௦෤థʶ˓ኤӬᄉབѫౡழกԺ̾௄᤟ၸ̅
‫ఽܬ‬ᄉ్͇ԠԺ̾ଡΘᣖ᤟Ջᄉዴऎǌ๗Ԣҁᄉ͛བ఺҃ᦏܹ‫ఽܬ‬Ὃథܹܲᄰ̈ͺၸᄉབ᤯ᡸὋ̾ᒯ̅௃ก੼ҁኤӬᏪథ஌ᄉѫౡழกὋʶᓉ౎ឬὋᤇሗѫౡԵథ᤯᣾̾
ʽʶሗழกᤈᛠὙ• ᤯᣾ႂᑧ͋ᄽὋ᧗त‫ڣ‬௿ǌ ੊Ꮷ• ౝतࠃᬄ‫ڣ‬௿Ὃ᤯᣾ࠃᰍᤈᛠ᝿ͤǌґᏧᄉழกԺ̖̾ၶዴᆷǋঋᤳᄉፆ౦Ὃͭ᜵ᔈ᠟௔᠛ᄉ᠟ၸ֖ୱͺᣃ͇ᄉॸ᜵੾
ᑞǌՐᏧழก᜵ౝत‫ڣ‬௿֖฽᧙̼ᛪഴ‫ۋ‬Ὃᭉ᜵ᔈ᠟ௐ֖ᫍ᠟ၸǌǌ

86

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

ੇ͂঳ፆ˿ኃʻሗՎಧథၸᄉழกὋ࠾Ф௦‫ڙ‬1$#᝹᝟ᄉ௉యὋᤇಧ௄Ժ̾ઁԟᏥ
ඒ௃ၸ‫ܪ‬ᄉབ᫽Ϙ֖߸К۲̅ԓ‫ۋ‬ഴ઱ᄉ͋ᄽᤋଋᡐ౎ǌఴብ࠱᫧ᤗࠪ̅ʶ˓Ц‫ۋ‬ᄉ
1$#᝹᝟Ժ̾ःၸʿՎᄉ੾శὋᄫᄉ௦ल࠭࣊ጲՓణ·ᄉབবᑞழՓԦࡘǌʽ᭦௦ᭉ᜵Ꮵᘼᄉʶ̎‫ځ‬ገὙ• 1$#ᄉࡎԮ• ࣡᜸ʿՎႂᡸન੧ፆౝࠪ1$#࣊ࡌᄉॕֽ
• 1$#ᄉᨶከ᭦ሤ• ஘བ᣾ߗᄉॕֽ• ٧͇ᄉୋஉ֖ᫍᬥ• Ӭ˓1$#ʼܲ˓ҩည٧͇ᄉᄰ̈ॕֽ
஠ብᄉழกૈѢ٧͇ୋஉᄉ੝థԺᑞব֖1$#ᄉՉሗࡎԮৰхǌథʶ̎ࢹር࣍ॆ᜵᭦
˙ʶ̎ளᄉ᝹᝟͉ҫὋԁᎤ˫ʶ̎థၸᄉζোௐὋథԺᑞ͗᫇ᒬࣁὙੇঞಧ੥ᑞᆷγ٧͇ࢹͺ‫߶ڙ‬Кᄉຝऎʽփ὞ఴብᄉᄫᄉࡂ௦ፋᤇ̎ࢹር࣍ѹ൥ᄉૈ࠭ǌణՐὋᤇ˓᝹᝟ૈӮ˖Ӊդᄉζোඒ௃Ⴀ᫇‫ڠ‬Ե௦ͺ˝ʶ˓ᡐཁǌԓ‫ۋ‬ѫౡὋ‫ઁڙ‬᝹᝟ᣀӐ˝ֵ̖ґὋᆷ߿Фབྱবǌ

4.2 通用的热分析方法
4.2.1 热仿真软件的应用˝˿Љ᝴ࠪܲ˓ԟஜԪ᧙ᤈᛠঋᤳǋ༦าᄉѫౡὋ᧓ၸབ͋ᄽᣃ͇ᤈᛠ˿ఴ஠͇੝ᤗ
ᄉབѫౡǌ͋ᄽ੝ၸҁᄉ.04'&5ഴ‫ۋ‬௦Ὃࣂፂ᤯᣾ࠃᰍஜ૵ᰍ᝼᣾ᄉὋԺ̾эᆷԥ௡ᄽࠃ٧͇ᄉབྱবǌ࣡ၸᄉབ͋ᄽᣃ͇௦.FOUPS(SBQIJDT 'MPNFSJDT МՂᄉþ'MPUIFSNÿǌ٧͇͋ᄽഴ‫ۋ‬Ժ̯̾/&91&3*"ᎩቢʼБ᠟ʽᣑ३ҁǌ87

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

4.2.2 仿真设置
᜵Ꮵᘼ1$#థ‫ݟ‬ʽᄉ᤯ၸྱবὙ• ᝹᝟˖ᄉ.04'&5௦᠚ྞᄉὋ࠯ᜈ௦-'1",ᄉǌ• 1$#ᄉࡎஜ௦ࡎὋͭ঳ᄉԑऎ˝NNǌ• 1$#ᄉ౅᠎௦ಕэᄉ'3Ὃణܷࢹͺຝऎ௦ąǌ• ඇࡎᨶᄉԑऎP[GU «N ǌ• 1$#১๎‫ڙ‬ᒬཨቆච˖ǌФ̴ʶ̎᧗᜵ᄉ‫ځ‬ገὙ• ဖܑຝऎ௦ąǌ• ͋ᄽԺ̾ஂ૆͛࠭Ὃࠪึ֖ᣢ࠰ʻሗབ͛ᤫழयǌ• ඇ˓.04'&5ᄉҩည૮Ᏹ˝8὚• ෤థुᤔஶҪቆචчԁὋԵ௦ᒬཨቆචᄉࠪึഴयǌ

4.2.3 PCB 的布局和层叠
4.2.3.1 影响 PCB 的布局和层叠的因素
ॆࠪ1$#ᤈᛠ-BZPVU᝹᝟ௐὋੇ͂௃ก߸Кᒬၿᄉᤤસ‫ʹݟ‬உᎵ٧͇֖ᡋጲᤋଋǌ᤯࣡ৰхὋ٧͇ᄉୋஉ֖ᡋጲᤋଋᭉ᜵ԥ‫ܬ‬Өុܲሗ‫ځ‬ገǌॕֽ٧͇ୋஉᄉ‫ځ‬ገӉહὙ• ႂᡸᄉન੧ፆౝǌ• ႂᇒЩࠓব&.$ᄉ᝹᝟᜵යǌ• བবᑞᄉ᝹᝟᜵යǌ• ᮔЎ᝹߿‫ݝ‬ᄉᭉ᜵͕ЎஉᎵᄉྱ߿٧͇Ὃ‫ݟ‬ᤋଋ٧ǌ• ‫ྱڙ‬বӜ۪Юᭉ᜵ଡΘͯႂ᫽੊௦ͯႂਕᄉႂึᡸफ़ǌ88

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

‫ݟ‬౦ੇ̯͂བழ᭦Ꮵᘼ1$#ᄉ᝹᝟Ὃ˝᤟ः᝹᝟˖ᄉФ̴ʶ̎ᭉයὋူਆᄉ1$#᝹᝟ࡂ᜵ϡѢઈ˖‫ူܪ‬ǌ

4.2.3.2 电路的拓扑结构‫ڙ‬ॕֽ1$#᝹᝟ᄉ‫ځ‬ገ˖Ὃႂᡸᄉન੧ፆౝ௦ణ˝ʿࠓ௛இԪᄉǌඋቤ٧͇ల̾
᤟ॆᄉ्यᤋଋ‫ڙ‬ʶᡐὋႂᡸࡂ௃กࠃဗᮔయᄉҩᑞǌႂᡸፆౝՎௐ˶Ժ̾ф߿‫ג‬
̎.04'&5ᄉቪߔᤋଋҁᨶከʼὋᤇಧࡂԺ̾ѽၸᨶከᤈᛠథ஌ᄉ஘བǌࠪ̅Ϸ-'1",ᤇಧᄉᛪ᭦᠚ᜈ࠯ᜈ౎ឬᤇཁ࠾Ф᧗᜵Ὃ‫࠯ڙ˝ځ‬ᜈ˧ܰᄉ˞᜵஘བ᤯ᡸ௦᤯
᣾٧͇ʽ᭦ᄉ໣౜᛭ऄǌ‫ځ‬൤ႂᡸፆౝࠪབ᝹᝟థᅋ᧗᜵ᄉॕֽὋ˶ॸཨ͗ॕֽҁ٧͇ᄉࢹͺຝऎǌఴૈӮ˖࠱͗Ꮵᘼᬶ˖ʿՎᄉન੧ፆౝὋᆷζᤇ̎Βߔ˝ˀܷ᧙Ц‫ۋ‬ᄉጻቪࠆਖ਼ःၸ
థСǌ

4.2.3.3 电磁兼容性 EMC 的设计&.$᝹᝟௦౜˝‫ఽܬ‬ᄉពᮤὋ˶ᡓѢ˿ੇ͂ᤇఴ˹ᄉᔴ႘ǌͭ‫&ڙ‬.$᝹᝟˖ὋѲѫ
1$#‫ࣰڠ‬᭦ᤇʶ᜺߿Ὃˀབ᝹᝟ࠚѬᄰСǌ
̯&.$᝹᝟ᝇऎὋܲࡎ1$#ःᒯ࠵థʶࡎᨶከ˃᫂ၸͺ‫ࣰڠ‬᭦ࡎὋ‫ڙ‬ឞࡎ᜵࠵᣾ߗ
֖࠵ѫҞǌᤇʶ᜵යࡂ෤థ֖བ᝹᝟ᄰу቉Ὃ1$#ࡎ˖ᄉʶ˓߸ஞᄉடᨶࡎᄉѢဗԺ̾ᝧ౛ߔͺ˝ʶ˓ஞͳ౎Ҫु஘བ஌౦ǌʽѴѫౡ˖Ὃ1$#࣊ࡌ᝹᝟ᦏդథ˃ၸ‫ࣰڠ‬᭦ࡎǌ89

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

4.3 一个单独的 LFPAK 器件ఴᓫ࠱᜵ଉቂӬ˓-'1",٧͇ཛྷଋ‫ڙ‬іሗʿՎᦠᎵ1$#ʼௐὋФབবᑞᄉॕֽ‫ځ‬
ገǌ൤ՐὋ‫ڙ‬ᝦ᝶ࡎԮ੊ፆౝࠪ٧͇ଅབᄉᑞҦௐὋ͗΍ၸþབবᑞÿʶជǌ᜵ౝतʶ˓བবᑞॕֽ‫ځ‬ገᄉ፫Ջ‫ڎ‬ὋᯪЎ᜵̯ణኤӬᄉӬࡎ1$#ध‫ݼ‬ὋཨՐ௦ጆፑຆЙҁܲࡎ1$#ǌ

4.3.1 分析1：单层 PCB
ణኤӬᄉ1$#ᄉࡎԮࡂ௦Ӭ᭦ᮆࡎᨶከፆౝὋԵథʶࡎǌ‫ڙ‬ѫౡ˖Ὃੇ͂࠱ᝦ᝶٧
͇ፆཁຝऎ5K֖ᮆࡎᨶከ᭦ሤᄉСጆὋស᜸‫ڎ‬ǌ
FR4 side length
40 mm

layer 1 copperside length ''x''

LFPAK
MOSFETCu

layer 1 copperside length ''x''图 4-1. 单个器件；一层 PCB

90

FR4

40 mm

001aak916

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‫̭ڎ‬ፀ˿.04'&5٧͇ཛྷଋ‫˝ࠩࡆ˿ڙ‬YNNὋ'3౅᠎ᄉ1$#ʼὋཛྷଋᨶከ˝᣷᫁˝Yᄉൣழ्ǌ‫ࡘ˖ڎ‬ᇧ˿಩૵ᤇ˓࣊ࡌԺᑞߚ‫ڙ‬ᄉʻሗႂᡸᦠᎵǌ

(1)

(1)

(1)

VCC

VCC

D

D

Q1

G

VCC
D

Q1

G

S

Q1

G

S

S
(1)

D

D

Q2

G
S
001aak917

Q2

G

0V
001aak918

S

0V
001aak919

὇Ὀࣰ᭦Ժ̾ၸͺ஘བB ᰳ᣷धСὋ.04'&52C ӦೃὋ.04'&52֖2

D ӦೃὋ.04'&52֖2图 4-2. 图 4-1 Layout 对应的三种电路配置91

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‫ڎ‬὇BὈᛪ௙˿.04'&52௦ʶ˓ᰳ᣷ᄉ᠆ᣑधС ٧͇໣౜ᄉክᑭᤋଋҁ7$$
ࣰ᭦὇᳦ᓣᛪᇧὈʼǌ‫˖ڎ‬ᄉ὇CὈ֖὇DὈࡘᇧᄉ௦.04'&52֖2ጷ੆ᄉ
Ӧೃႂᡸǌв൒ुុὋˏ˓٧͇ᦏ˞᜵ၿᤋଋᒯ஘བྞᄉࣰ᭦ࡎчԁὋᙉཨ2ᄉࣰ᭦ࡎࠪः̅Ӧೃᄉ˖ཁᏪ᭣ႂຸࡎǌઁ.04'&5ᄉ໣౜ክᑭᤋଋҁᨶከʼ˶ᑞ᣹ҁᮨܰᄉᣖ࠵ᄉ஘བ஌౦ǌ‫ຸ˝ځ‬౜ࣲʿ௦ᬓ˿࠯ᜈ˧ܰᄉ˞᜵஘བᡸफ़Ὃ੝̾ࣛ౎ᄉ
ᄝ‫ܪ‬௦ॡ࠵ᄉǌʶᓉ౎ᝮὋ˞᜵ᄉ஘བᡸफ़௦᤯᣾٧͇࠯ᜈᄉ໣౜ཛྷᄧҁˀ˧ᄰᤋᄉ
ᨶከࣰ᭦Ὃఴብࡂ͗Ꮵᘼᤇሗৰхǌ‫̾ڙ‬ʿՎ᣷᫁Yᤈᛠഴ઱ՐὋੇ͂Ժ̾३Ѣ٧͇5K֖ᨶከ᭦ሤᄉСጆǌ‫ࡂڎ‬௦ဖܑຝऎ˝ąὋФСጆ‫ڎݟ‬੝ᇧǌ

图 4-3. 器件结点温度和单层铜箔边长 x 的关系92

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‫ڎ‬ᄉఛጲߚ‫˓ˏڙ‬Ϙ३ซ਒ᄉ‫ڠ‬ழὙ• ፆཁຝऎ5KॡܷርऎʼΙᠺ̅᣷᫁YὋ੊Ꮷឬ௦Ӭࡎᨶከᄉ᭦ሤǌ• ፋ.04'&5ଡΘ஘བᄉᮆࡎᨶከᄉᑞҦࡘᇧ˿þ஌౦ᤫђกѶÿǌ૰ԱពឬὋ
ੇ͂ʿᑞయय़᤯᣾ፘ፝Ҫܷᨶከ᭦ሤ౎૆፝ᬋͯ5Kǌᄰॆ̯̅ఛጲᄉ्࿃Ժ̾଍
ற5K࠱බᤉʿ͗ᬋͯҁą̾ʽǌ˶ࡂ௦ឬ௃᝶‫ڙ‬ኃʶࡎ˖ଡΘܷܲ᭦ሤᄉᨶ
ከὋ5K˶ʿԺᑞᬋҁą̾ʽǌብᬇᤗ˿ࠃᬄʼ.04'&5ᄉ5K֖1$#౅᠎ᄉ51$#ᤇˏ˓ຝऎ௦ʿԺ̾ᡓѢᄉǌࠪ̅᠚ྞᄉ.04'&5Ὃణܷᄉ51$#࠱᤯࣡Ѣဗ‫ڙ‬.04'&5᛭ऄ˖ܼᄉʽ᭦ǌࠪ
̅-'1",࠯ᜈᄉ.04'&5Ὃ51$#᤯࣡᜵ඊ5Kͯą̾ЮὋ‫ځ‬൤ੇ͂Ժ̾థူၿᄉ
ឬ51$#Ĵ5Kǌ‫ڙ‬Ր᭦ᄉ-'1",࠯ᜈᄉѫౡ˖˶࠱ၸҁᤇʶϛ߿ǌ̯‫˖ڎ‬Ժ̾ᄹѢࠪ̅ʶ˓51$# NBY ąᄉ1$#౎ឬὋԵ᜵γ᝼ဖܑຝऎ‫ڙ‬ą̾ʽὋԀ΍в࠴ᄉ1$#ᨶከ᭦ሤὋੇ͂˶ʿ͗᥄ҁ1$#ৎӐං‫ڭ‬ᄉ᫇ᮤǌ

4.3.1.1 分析 1 中的 FR4 尺寸影响ብ˖ᄉ1$#ᄉ᭦ሤᄹͪ௦ᬣ਒ᤤસᄉὋᏪ˄1$#ᄉࡆࠩ‫ࠃڙ‬ᬄःၸ˖˶௦෤థ
̼ᛪবᄉǌཨᏪ‫ڙ‬ఴብੇ͂࠱͗Ԧဗ'31$#ᄉ˖ቆᦉѫ௦ࠪ٧͇ᄉ5K෤థ͉ʹॕֽᄉǌ˝˿᝼௙ᤇʶԓѶὋੇ͂࠱͗ၸʿՎࡆࠩᄉ'31$#ᤈᛠᮨܰᄉ͋ᄽὋ‫ݟ‬Y
NNὋYNN֖YNNὋፆ౦࠱͗‫ࡘ˖ڎڙ‬ᇧǌ

93

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

001aak922

100
(1)

Tj
($C)
80

60

40

20
20

30

40

50
60
FR4 side length (mm)

图 4-4. 结点温度和 FR4 边长的关系‫ڎ‬ᄉፆ౦᝶᝼˿లᩓᨶᄉ'3᭦ሤࠪ٧͇5Kі˪ඒ௃ॕֽǌᤇࡂˀґ᭦ੇ͂ᰍ᝼᣾ᄉӬࡎᨶከ᭦ሤᄉ‫˿੆्ڎ‬ᱤ௙ᄉࠪඊǌ‫ݟ‬౦ੇ͂ඊᣖʶʽᨶ֖'3ᄉ࠭བညὋࡂ͗ॡࠓ௛ᄉຌഁᤇˏ˓ፆ౦ʿՎᄉԓ‫ځ‬ǌᨶᄉ࠭བညܷഏ௦8 N, ὋཨᏪ'3ᄉ࠭བবܷഏ௦8 N, Ὃ࠭བည௦ᛥ᧙བᑞ͛࠭ҁྫྷ᠎ࠓ௛ርऎᄉጆ
ஜǌ௬Ꮺ௛᜸ὋԀ΍‫ܘ‬Ҫ'3὇ʿᓡ࠭ͳὈᄉ᭦ሤὋ˶௃กኍ஌̅‫ܘ‬Ҫ᭦ሤ࠴३ܲᄉ
ᰳ࠭བবᨶᄉ᭦ሤǌੇ͂Ժ̾᤯᣾ҪЙʶ̎ʿᤋଋᦉѫᄉᨶከ౎᫧ᤗ'3ᄉፏᎅবὋΒ‫˖ڎݟ‬ᄉഴ
‫ۋ‬ǌ

94

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

50 mm

5 mm

Cu

Cu

50 mm

FR4

10 mm

001aak923

10 mm

5 mm

图 4-5. 在 50 x 50 mm FR4 板上加入额外的单层铜箔‫ࡘڎ‬ᇧ˿‫ڙ‬YNNᄉ'3࣊ࡌ˖ᛪࡎᄉፏܷᦉѫᦏᩓ໗˿ᨶǌ٧͇ֆ‫ډ‬௦ᦠథYNNᄉᨶከὋˏ‫ڰ‬ᨶከ˧ᫍ႐Ѣ˿NNᄉᫍᬨǌࡉክੇ͂ఴ౎యय़ᮨܰ
ᄉᛪࡎᨶከԺ̾థ஌‫ڠ‬இؒ5KὋͭ௦̂ࠃࣲ᭣‫ݟ‬൤ǌ٧͇֖࠭བবࢿᄉ'3˧ᫍᄉፏ
ᎅᫍᬨὋ᫽ᆽ˿བᑞᄉ͛࠭Ὃ΍३ᮨܰᄉ஘བᨶከ௃กᡐҁͺၸǌ'3ᄉᤇሗࠪ̅བ
ຸᄉབᬥፏᑞҦ௦ॡ᧗᜵ᄉὋᤇʶཁ˶͗‫ڙ‬ଋʽ౎ᄉኃᓫþˏ˓-'1",٧͇ÿ֖ኃᓫþ‫˓ٽ‬-'1",٧͇ÿ˖សጹ᫧ᤗǌ95

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4.3.2 分析 2：两层 PCB 板‫ڙ‬ᤇ˓ѫౡ˖Ὃੇ͂γ૆ѫౡ˖ᛪࡎᨶከᄉԪӐ᝹Ꮅǌͭ௦ࠪ̅ѫౡੇ͂‫ڙ‬1$#ኃࡎ὇ऄࡎ‫߿ڌ‬᭦ሤ˝YNNᄉऄࡎᨶከὋ‫ځ‬൤˶ࡂథ˿ˏ˓ፆ౦Ὃ‫ڎڙ‬˖Ժ̾ᄹҁऄࡎᨶከᄉ्࿃ǌ
40 mm

FR4

25 mm

Cu

25 mm

图 4-6. 第四层铜箔

96

40 mm

001aak925

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

‫ࠃڙ‬ᬄःၸ˖ὋᤇࡎԺᑞ௦‫੊ࡎڠ‬Ꮷ௦ႂຸࡎὋ٧͇֖ኃࡎࣲ෤థᄯଋᄉႂච
ᤋଋǌൣ‫ݟ‬ብ˖ᄉѫౡὋੇ͂Ժ̾в൒᧪ࠪʿՎ᣷᫁Yᄉᛪࡎ᭦ሤᤈᛠ͋ᄽὋͭґଡ
௦γ૆ኃࡎᨶከ᭦ሤΙே௦YNNǌ‫ࡘڎ‬ᇧ˿͋ᄽፆ౦Ὃࣲ֖ѫౡᤈᛠ
˿ඊᣖǌ
001aak930

100
Tj
($C)

(1)

80

(2)

60

40

20
10

15

20

25
30
Layer 1 side length ''x'' (mm)὇Ὀ̨ߚ‫ڙ‬ʶࡎ὇Ὀˏࡎ

图 4-7. 对于一层或者两层 PCB 表面铜箔边长 x 和结点温度的关系‫ࡘڎ‬ᇧ˿Ԁ΍ኃ‫֖ࡎٽ‬٧͇෤థᤋଋСጆὋҪЙኃ‫ࡎٽ‬ᨶከ˶ᑞథ஌‫ڠ‬ଡᰳ1$#
ᄉབবᑞǌՎௐੇ͂˶Ԧဗ.04'&5ᄉ5Kథ̎ʿঞ˥Ιᠺ̅ኃʶࡎᄉᨶከ᭦ሤ˿ǌ᤯᣾ҪЙኃ‫ࡎٽ‬ᨶከὋੇ͂Ժ̾࠱ᮆࡎᨶከ᭦ሤ̯YNNђ࠴ҁܷጝYNNὋՎௐԠᑞγ૆ᄰՎᄉབবᑞ὇˶ࡂ௦ᄰՎᄉ5KὈǌॆੇ͂࣎భଡᰳᮆࡎ٧͇ᄉ
ࠚऎௐὋᤇ࠱͗௦ʶ˓ᄰॆథၸᄉழกǌ97

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

4.3.3 分析 3：四层 PCB 板 第一部分
‫ڙ‬ఴብ˖࠱͗Ꮵᘼ‫ࡎٽ‬౛ᄉіሗʿՎᄉԪӐǌᤇ̎ԪӐ˖ణኤӬᄉ௦‫ڙ‬ѫౡ˖ᄉ
ˏࡎ౛۲ᆨʼвҪЙˏ˓˖ᫍࡎǌϛ᝹ᤇˏ˓ᮨܰᄉ˖ᫍࡎ௦ၿ᝴ܲጹ࠴ᄉζՁጲጷ੆ὋᏪʿ௦ܷྞᄉᤋ፝ᄉࣰ᭦ǌ‫˝ځ‬ॡ௙௬ࣲʿᑞࠪᤇ̎ࡎᤈᛠጹᓫᄉ͋ᄽὋ੝̾
ࡂၸþᄇѫඊ᜷ᄥညÿᄉழก౎ఢ̼ǌ᧓ၸᤇ˓ழกὋ಩૵঳᭦ሤʽᨶᄉ᜷ᄥည֖
ࡎԑὋԺ᝟ኪѢឞፆౝᄉࣰ‫࠭͛ڨ‬ညǌࠪ̅ᤇ˓ѫౡὋੇ͂ϛ߿˖ᫍࡎథᄉᨶ
ከ᜷ᄥὋԑऎ˝P[GU «N Ὃ‫ࡘڎ‬ᇧ˿‫ࡎٽ‬౛ᄉፆౝǌ
DEVICE
(1)

(2)

(3)

(4)
001aak945὇ὈኃʶࡎὋ«NԑὋ᭦ሤԺԪ
὇Ὀኃ̃ࡎὋ«NԑὋ᜷ᄥည
὇ὈኃʻࡎὋ«NԑὋ᜷ᄥည
὇Ὀኃ‫ࡎٽ‬Ὃ«NԑὋNNYNN

图 4-8. 分析 3 第一部分中的四层板结构98

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

‫˧ݟ‬ґѫౡʶಧὋੇ̮͂ཨγ૆Ф̴ࡎʿԪὋԵ௦இԪኃʶࡎᄉ᭦ሤ౎ϡ͋ᄽǌፆ౦յဗ‫˖ڎڙ‬Ὃͺ˝ࠪඊὋՎௐ˶ҪЙ˿ѫౡ֖ѫౡᄉፆ౦ǌв൒ुុὋ
.04'&5֖ኃ‫ࣲࡎٽ‬෤థᤋଋὋᏪ˄ၸᄉ௦‫˖ڎ‬ʶಧᄉႂᡸፆౝǌ
001aak946

100
Tj
($C)

(1)

80

(2)

60
(3)

40

20
10

15

20

25
30
Layer 1 side length ''x'' (mm)὇Ὀ̨ߚ‫ڙ‬ʶࡎ὇Ὀˏࡎ὇Ὀ‫ࡎٽ‬图 4-9. 对于一层，两层和四层 PCB 顶层铜箔边长 x 和器件结点温度的对应关系
ˀʶࡎ֖ˏࡎ1$#ᄉፆౝᄰඊὋҪЙኃࡎ֖ኃࡎᨶከࣂፂ࠭ᒰ˿5Kᄰॆܷᄉᬋ
ͯὋ൤ܰԺ̾Ԧဗ5Kࣂፂі˪ʿΙᠺ̅ᮆࡎᨶከ᭦ሤ˿ǌᤇ௦ʶ˓᭣࣡థၸᄉፆ᝶Ὃ‫߱˝ځ‬նឃੇ͂ࡂϷᤇ᧖ଠᤗᄉ‫ࡎٽ‬1$#౛ᥦಧὋੇ͂Ժ̾࠱ᮆࡎᨶከᄉ᭦ሤђ࠴ҁణ࠴Ꮺ߸Кʿ͗ॕֽབবᑞǌᤇಧᮆࡎ࠱͗థఝܲᄉቆᫍၸ̅᠚ᜈФ̴٧͇֖࣊ጲǌ99

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

4.3.4 分析 3：四层 PCB 板 第二部分
ࠪ̅‫ࡎٽ‬1$#౛ኃ̃ᦉѫᄉѫౡഴ‫˖ڎ֖ۋ‬ᄉഴ‫ࣲۋ‬෤థ̣˥ࢿѾὋ‫׬‬ʶʿՎᄉࡂ௦ኃ̃ࡎၸᄉᨶከ᜷ᄥǌᤇ˶᝴Ժ̼̾ᛪʶ˓‫ࣰڠ‬᭦ǌԲܰФ̴ᄉ͋ᄽ్
͇˶֖ԓ౎ᄉʶಧὋ‫ࡘڎ‬ᇧ˿͋ᄽፆ౦ǌ
001aak947

100
Tj
($C)

(1)

80

(2)

60
(3)
(4)

40

20
10

15

20

25
30
Layer 1 side length ''x'' (mm)὇Ὀ̨ߚ‫ڙ‬ʶࡎ὇Ὀˏࡎ὇Ὀ‫ࡎٽ‬὇Ὀ‫ࡎٽ‬὇ኃࡎ᜷ᄥὈ

图 4-10. 四种 PCB：一层，两层，四层和四层中的第二层 100 % 铜箔覆盖的结构
下，表层铜箔边长 x 和器件结点温度的关系100

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

ੇ͂᭣࣡థᡙ‫ڠ‬Ԧဗኃࡎᄉᨶከ᜷ᄥညၿଡᰳҁՐὋབবᑞ˶̖ၶ˿࠴
࠴ᄉଡӣǌ૰Ꮺᝒ˧Ὃ‫ڙ‬ᬋͯ٧͇ຝऎழ᭦ὋЮࡎᄉ஌౦ʿ‫ࡎܰݟ‬ǌԓ‫ځ‬௦ੇ͂ᅻ᥊
ܰࡎఝࠓ௛᤯᣾ࠪึ੊Ꮷᣢ࠰࠱བ᧙̯1$#ᛪ᭦ࣛᡋǌཨᏪॡ௙௬ࠪ̅Юࡎࣲ෤థ఑
᭚‫ڙ‬ቆච˖὇ᬓ˿˶᝴͗ߚ‫ڙ‬ᄉ౜࠵ᄉ᣷ᎅᦉѫὈǌ੝̾‫׬‬ʶ᤯᣾Юࡎଡᰳབবᑞᄉ
ழก௦ଡᰳ1$#ࡎˀࡎ˧ᫍᄉབ͛࠭বǌ

4.3.5 分析 4：四层 PCB 板带散热过孔 第一部分
ҁᄫґ˝ൢੇ͂ᏥᘼᄉৰхὋᤋଋ.04'&5໣౜ᄉԵథᛪࡎᨶከὋࣲ෤థᤋଋҁФ̴ࡎǌཨᏪ߸КԺ̾ၸі˓᣾ߗ࠱.04'&5ᄉ໣౜Վௐ˶ᤋଋҁኃ‫ࡎٽ‬ǌឞழกˀ‫ڎ‬ᄉન੧ፆౝʶᒰǌᤇʶ᝹᝟Ѣ˿ፋ٧͇ଡΘ˿ॸ᜵ᄉႂචᤋଋὋՎௐ˶ፋ٧͇
ଡΘ˿ᮨܰᄉ஘བᡸफ़Ὃᤇௐႂච᣾ߗ˶Хథབ᣾ߗᄉবᑞǌՎௐੇ͂ᅻ᥊ʶᓉ౎ᝮ‫ڙ‬٧͇ʽழҪЙ᣾ߗԺ̾ଡӣབবᑞὋͭԁॡᬱᅻ᥊ᭉ᜵Ҫі˓᣾ߗ੥௦ణ·ᄉழ಴ǌ௬ཨੇࣲ͂ʿਆ‫ڙ‬஘བবᑞ෤థ௙௬இؒᄉৰхʽҪЙܹ
ܲᄉ᣾ߗǌ‫˝ځ‬᣾ߗ᣾ܲథԺᑞᤴ੆1$#ጷᜈ᫇ᮤ὇ॆཨὋᤆ३ஂ̶1$#᣾ߗ᠟ၸὈǌ‫ځ‬൤ఴѫౡᄉᄫᄉ௦೜ᰍՉሗ᣾ߗᄉጷՋࠪབবᑞ֖᝹᝟ᄉॕֽǌఴብ࠱ၸ᣷᫁˝NNᄉӬࡎᨶከὋࣲᏥᘼ΍ၸᛪ˖ᄉ᣾ߗǌ‫ڙ‬੝థৰх˖Ὃ᣾ߗ˝ቆॶᄉὋᄯफ़˝NNὋ1$#ࡎԮፆౝ‫ڎݟ‬Ὃ᣾ߗᄉ࣊ࡌ‫ڎݟ‬ǌ101

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

表 1. 过孔组合总结
Number of vias

Via pitch x(mm)

Via pitch y(mm)

Overall via patterndimensions(mm x mm)

Total

x

y

0

0

0

-

-

-

20

5

4

2.52

2.05

10.9 x 7.2

30

5

6

2.52

1.33

10.9 x 7.5

54

9

6

1.26

1.26

10.9 x 7.1

63

9

7

1.26

1.26

10.9 x 8.4

77

11

7

1.04

1.04

11.2 x 7.1[1][1] See Figure 11.

10.9 mm

7.2 mmy=2.05 mmx=
2.52 mm

Drawing not to scale.

图 4-11. 5 x 4 的过孔组合102001aak948

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

ʿՎ᣾ߗጷՋᄉፆ౦ࡘᇧ‫˖ڎڙ‬ǌ
001aak949

46.0
Tj
($C)

45.0
44.0
43.0
42.0
41.0
40.0
39.0
38.0
37.0
36.0
35.0
none

20
(5 ´ 4)30(5 ´ 6)54(9 ´ 6)63(9 ´ 7)77(11 ´ 7)
number of vias

图 4-12. 过孔数量和器件结点温度的关系‫ڎ‬ᛪ௙˿̯٧͇ʽ᭦௃᣾ߗҁ٧͇ʽ᭦థ˓᣾ߗὋ٧͇ᄉ5Kథ௙௬ᄉʽᬋǌᤇຌഁᛪ௙Ὃབᑞ̯.04'&5஘བྞ͛࠭ᒯኃ‫ࡎٽ‬ὋФፆ౦Վᮔ஧ᄉ߸КʶᒰǌᏪథᡙᄉ௦Ὃࡉክ‫ڙ‬٧͇ʽ᭦ᤩ൥‫ܘ‬Ҫ˿᣾ߗᄉ˓ஜԁ෤థ࠭ᒰ5Kᮨܰᄉᬋຝǌᤇ௦‫͂ੇ˝ځ‬ҪЙఝܲᄉ᣾ߗὋᙉཨ΍३1$#౛ᄉࡎˀࡎ˧ᫍᄉབ͛࠭‫ܘ‬ҪὋͭՎௐ˶ђ࠴˿Ժ̾఑᭚‫ڙ‬ቆච˖ˀ٧͇ଋᝎᄉኃʶࡎ1$#ᨶከᄉ᭦ሤǌ‫ځ‬൤ੇࣲ͂෤థᄹҁབবᑞழ᭦ܷࣧଡӣǌ‫ځ‬൤ፆ᝶௦᤯᣾ҪЙ᣾ߗԺ̾ଡᰳ஘བবᑞὋͭፘ፝ҪЙ᣾ܲᄉ᣾ߗὋࠪ஘བবᑞʿ͗థ௙௬ᄉଡӣǌ103

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

4.3.6 分析 4：四层 PCB 板带散热过孔 第二部分
˝˿᝶᝼ᄉ߸ஞবὋੇ͂˶ᤤԨʿՎࡆࠩᄉኃʶࡎᨶከὋࠪþࣛ᣾ߗᄉ‫ࡎٽ‬1$#ÿፆౝᤈᛠ˿ഴ઱Ὃ1$#ᄉഴ‫˖ڎ֖ۋ‬௦ʶᒰᄉὋ‫ࡘڎ‬ᇧ˿͋ᄽፆ౦ǌ
001aak950

100
Tj
($C)

(1)

80

(2)

60
(3)
(4)

40

20
10

15

20

25
30
Layer 1 side length ''x'' (mm)὇Ὀ̨థʶࡎᨶከ
὇Ὀˏࡎᨶከ
὇Ὀ‫ࡎٽ‬ᨶከǋ὇Ὀ‫ࡎٽ‬ᨶከࣛYᄉ᣾ߗǌ图 4-13. 单层板，两层板，四层板和四层带过孔的板的第一层铜箔边长 x 和器件结点
温度的关系᤯᣾͋ᄽፆ౦Ժ̾ᄹѢὋʶெ‫ڙ‬٧͇ऄᦉᄉ1$#౛ʼҪЙ˿᣾ߗὋ٧͇ፆཁຝऎ࠱ʿ
вΙᠺ̅ኃʶࡎᨶከᄉ᭦ሤὋᏪ˄ܷഏ᜵ඊʿࣛ᣾ߗᄉ‫ࡎٽ‬౛ͯąǌ104

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

4.3.7 总结：影响一个单一器件热性能的因素• ࠪ̅ཛྷଋ‫ڙ‬Ӭࡎ౛ʼᄉ٧͇Ὃ߱ᄉፆཁຝऎԩᨶከ᭦ሤᄉॕֽॡܷǌཨᏪ಩૵þ஌౦ᤫђ᜺।ÿԺ̾ԦဗኤӬ‫ڠ‬Ҫܷᨶከᄉ᭦ሤབবᑞʿ͗௙௬ᄉ३ҁଡӣὋ̯‫ڎ‬Ժ̾ᄹѢᤇʶཁǌ‫ܷڙ‬᭦ሤᨶከᄉ్͇ʽὋᑞ᣹ҁᮨణͯᄉ5Kܷഏ˝ąǌ• ‫ݟ‬౦γ૆٧͇ᄉ໣౜ཛྷᄧ᭦ሤʿԪᄉពὋஇԪ'31$#ᄉࡆࣲࠩʿᑞፋ٧͇5K
ࣛ౎௙௬ᄉԪӐǌՎಧ‫ڠ‬Ὃ‫'ڙ‬3ʼ‫ܘ‬Ҫ᭣ᤋଋᦉѫᄉᨶከ᭦ሤ˶ࠪ5K෤థॡܷ
ॕֽὋស᜸‫ڎ‬ǌ• ‫ڙ‬ʶ˓‫ࡎٽ‬౛˖Ὃ‫ڙ‬ኃ̃ࡎҪЙᨶከԺ̾థ஌‫ڠ‬ଡӣབবᑞὋࣲԺ̾ђ࠴٧͇5K
ࠪኃʶࡎᨶከᄉΙᠺርऎὋស᜸‫ڎ‬ǌ• ࠪඊ̅Ӭࡎ౛֖ˏࡎ౛Ὃ‫ݟ‬౦ၸ‫ࡎٽ‬1$#౛Ժ̾௙௬‫ڠ‬ଡӣ٧͇ᄉབবᑞǌԲܰ
٧͇5Kࠪ̅ኃʶࡎᨶከ᭦ሤᄉΙᠺርऎ˶ᤈʶ൥‫ڠ‬ђ࠴˿Ὃស᜸‫ڎ֖ڎ‬ǌ• ‫ڙ‬٧͇ऄᦉҪЙ᣾ߗԺ̾ᤈʶ൥ᄉଡӣབবᑞὋͭ௦ʶெᏥᘼҁþ஌౦ᤫђ᜺।ÿὋԀ΍ҪЙఝܲᄉ᣾ߗ˶ʿ͗३ҁ௙௬ᄉଡӣὋស᜸‫ڎ‬ǌ• ᔩ٧͇ʽ᭦உᎵ˿᣾ߗὋᥦ˥ኃʶࡎᄉᨶከ᭦ሤࡂі˪ࠪ٧͇5K෤థॕֽ˿ǌ‫ڙ‬ଋʽ౎ᄉኃᓫ֖ኃᓫ˖࠱͗΍ၸ᭦ሤ˝NNYNNᮆࡎᨶከὋࣛ
˓᣾ߗὋʶ˓٧͇ᄉഴ‫౎ۋ‬ᤈᛠѫౡ֖ឬ௙ǌ

4.4 两个 LFPAK 器件ብᓫ˖Ꮵᘼᄉ௦ʶ˓٧͇ཛྷଋ‫ڙ‬1$#ʼᄉབবᑞǌఴᓫ࠱ѫౡˏᮣ.04'&5٧͇ཛྷଋ‫ڙ‬1$#ʼᄉৰхὋ᜹ࠢ٧͇ᫍᬥࠪ5Kᄉॕֽǌ˝˿ଌ҃ѫౡ˖Ԫ᧙ᄉஜ᧙Ὃ
ੇ͂࠱ԵᏥᘼኃʶࡎᨶከ᭦ሤ˝NNYNNᄉৰхǌͭ௦‫ڙ‬ᆐቂ٧͇ᫍᬥᡯሎᄉ
ѫౡ˖Ὃੇ͂࠱1$#ᄉࡆࠩ‫ܘ‬Ҫҁ˿NNYNNǌ֖ґ᭦ብᓫʶಧੇ͂࠱̯Ӭࡎ౛ध‫ᤩࣲݼ‬ຑ‫ܘڠ‬Ҫ1$#ᄉࡎஜǌ
1$#ᮆࡎᨶከᄉᦠᎵࡘᇧ‫˖ڎڙ‬ǌ

105

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

device spacing ''d''

Cu

Cu

15 mm

15 mm

FR4

80 mm

120 mm001aak951

图 4-14. 分析两器件用的 PCB 顶层铜配置ੇ͂᜵ϡᄉ͋ᄽ௦‫ڙ‬Չሗ1$#ፆౝʽᄉˏ˓٧͇ᫍᬥþEÿࠪ٧͇5Kᄉॕֽǌᫍᬥ
E̯NNҁNNԪӐὋNN௦ૈ٧͇ཛྷଋ‫ڙ‬1$#᣷ᎅௐᄉణܷᫍᬥὋࡂϷ‫ࡘڎ‬ᇧᄉᥦಧὋᏪॆᫍᬥE˝NNௐˏ˓٧͇ᄉᛪࡎᨶከӜ۪˧ᫍᄉᫍᬥԵ
థNNǌ

106

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

4.4.1 分析 5：单层 PCB 板
Ӭࡎ1$#౛ᄉ͋ᄽፆ౦ࡘᇧ‫˖ڎ˿ڙ‬ǌ‫˓ˏ˝ځ‬٧͇௦۲̅1$#౛˖ॶጲࠪሥ
உᎵᄉὋᬓ˿ᫍᬥEὋԺ̾ᝢ˝ˏ˓٧͇ᄉབবᑞ௦ᄰՎᄉὋ੝̾ʽ᭦ᄉ5Kఛጲ௦Ժ
̾Վௐ̼ᛪˏ˓٧͇ǌ‫˶˖ڎ‬௬ᇧ˿߶ᜈ‫ڙ‬1$#᣷ᎅᄉӬ˓٧͇ᄉ5Kǌ
001aak952

80
(1)
(2)

Tj
($C)
60

40

20
0

40

80
120
Device spacing ''d''; center to center (mm)὇Ὀ̨థʶࡎᨶከ
὇ὈӬʶ٧͇

图 4-15. 焊接在单层 PCB 板上的两个器件间隔“d”和器件 Tj 的仿真结果，同时也给出了单个器件焊接在 PCB 边缘时的仿真结果。
ᙉཨᤇˏ˓٧͇ཛྷଋ‫ڙ‬Վʶ‫ڰ‬1$#౛ʼὋͭ௦ੇ͂థᡙ‫ڠ‬Ԧဗ̴͂ᛪဗ˝ˏ˓߸К࿗በᄉ٧͇Ὃ٧͇5Kі˪֖Ӭ˓٧͇ௐ௦ʶಧᄉὋᬓ᭣٧͇ཛྷଋᄉඊᣖᤂௐὋՠѶ٧ࣲ͇ʿ͗௙௬‫ڠ‬ԩҁᫍᬥEᄉॕֽǌԓ‫ځ‬௦ൣ‫ݟ‬ብ˖੝ᤗὋၿ̅'31$#ᄉᣖ
ࢿᄉ࠭བবὋ‫ܷܲڙ‬ஜৰхʽԺ̾ᝢ˝ˏ˓٧͇௦థ஌‫ڠ‬ᄰ̈ፏᎅᄉǌ107

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

4.4.2 分析 6：两层 PCB 板
ఴᓫ˖ࠪˏࡎ1$#౛ᄉѫౡ˖Ὃв൒΍ၸ֖ብ˖ѫౡʶಧᄉ٧͇ᦠᎵৰхǌͭ௦‫ڙ‬ѫౡ˖ੇ͂࠱‫ڙ‬1$#ᄉऄᦉኃ‫ࡎٽ‬ҪЙஞࡎᨶከ౎ౝतˏࡎ1$#౛ǌ‫ࠃڙ‬ᬄःၸ˖ὋᤇʶࡎԺᑞ௦‫੊ࡎڠ‬Ꮷ௦ႂຸࡎὋ٧ࣲ͇෤థᤋଋҁኃ‫ࡎٽ‬Ὃ੝̾ᤇʿ͗
ࠪੇ͂Сซᄉ1$#౛བবᑞ̖ၶॡܷࢿऩǌѫౡᄉѫౡᄉ͋ᄽፆ౦ʶᡐࡘᇧ‫˿ڙ‬‫˖ڎ‬ǌ
001aak953

80
(1)

Tj
($C)
60
(2)

40

20
0

40

80
120
Device spacing ''d''; center to center (mm)὇Ὀ̨థʶࡎ౛
὇Ὀˏࡎ౛

图 4-16. 焊接在两层 PCB 板上的两个器件的间隔“d”与结点温度 Tj 的关系᤯᣾ҪЙኃ̃˓ᨶከࡎὋԺ̾థ஌‫ڠ‬ᬋͯˏ˓٧͇ᄉፆཁຝऎὋᤆథൣ‫͂ੇݟ‬యభᄉᥦಧὋ٧͇ຝऎ̮ཨʿԩ٧͇ᫍᬥᄉॕֽǌ108

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4.4.3 分析 7：一般的四层 PCB 板
ဗ‫ڙ࠱ڙ‬ѫౡ˖ᄉˏࡎ1$#౛ᄉ۲ᆨʼвҪЙˏࡎЮࡎᨶከὋౝ੆‫ࡎٽ‬౛ǌˀґ᭦ብᓫʶಧὋᤇˏ˓Юࡎᝢ˝௦ၿ᝴ܲጹ࠴ᄉζՁጲጷ੆ᄉὋᏪʿ௦ᤋ፝ᄉܷ‫ڰ‬ᨶከǌЮࡎᄉ͋ᄽ࠱в൒΍ၸᨶከ᜷ᄥညᄉழกὋᤇ᧖ੇ͂ϛ߿᜷ᄥည˝Ὃԑऎ˝P[GU «N ǌᤆ֖̾ґʶಧὋኃ‫ࡎٽ‬ፘ፝γ૆ʿ֖٧͇ᄰᤋǌኃ‫ࡎٽ‬ፘ፝ၿ᜷ᄥ
ஞ˓ऄᦉᄉᨶከጷ੆Ὃ٧͇ፆཁຝऎ5K֖ᫍᬥþEÿ˧ᫍᄉСጆࡘᇧ‫˖ڎ˿ڙ‬ǌ
001aak954

80
(1)

Tj
($C)
60
(2)

(3)

40

20
0

40

80
120
Device spacing ''d''; center to center (mm)὇Ὀ̨థʶࡎ౛
὇Ὀˏࡎ౛
὇Ὀ‫ࡎٽ‬౛

图 4-17. 焊接在四层板上的两个器件间隔“d”与结点温度 Tj 的仿真结果‫ܘ‬Ҫ˿ˏ˓Юࡎᨶከᄉ͋ᄽፆ౦‫ڙ‬ఛጲ्࿃ʼܷᒰ֖ˏࡎ1$#౛௦ʶಧᄉὋͭ௦ஞͳ
ʼԁథąࢺԾᄉʽᬋǌ109

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

4.4.4 分析 8：带过孔的四层 PCB 板 第一部分
‫ڙ‬ѫౡ֖ѫౡ˖ੇ͂࠱Ꮵᘼʽ᭦ᤇሗৰхὙኃʶࡎᨶከ὇ᤋଋᒯ.04'&5஘བྞὈՎௐ˶᤯᣾Yᄉབႂච᣾ߗጷՋᤋଋҁኃ‫ࡎٽ‬ʼὋស᜸ብǌኃ‫ࡎٽ‬ᨶከ᭦ሤ࠱ᜁђ࠴੆ˏ‫ڰ‬NNYNNᄉӜ۪ὋࣲѫѾᤋଋҁˏ˓.04'&5ʼǌ᧓ၸ᣾ߗᤋ᤯ʶࡎ੊ܲࡎ᣹ҁ஘བᄫᄉௐὋॸᮋ᜵Ꮵᘼҁႂᡸፆౝᄉդ˦֖1$#ᄉፆౝǌࠪ̅ఴብ᜵ᝦ᝶ᄉіሗႂᡸፆౝࡘᇧ‫˖ڎ˿ڙ‬ǌ

(1)

(1)

(1)

VBAT1
D

D

D

Q1

G

VCC

VBAT2

Q2

G

S

Q1

G
S

S
(1)

D

Q2

G
S
001aak955

0V
001aak956(1) Plane available for coolingBᰳ᣷᠆ᣑधСCӦೃፆౝ

图 4-18. 两个 MOSFET 的漏极独立地连接到铜箔时，可能的电路结构。

110

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

‫ࡘڎ‬ᇧ˿ˏ˓.04'&5ᄉ໣౜࿗በ‫ڠ‬ᤋଋҁᨶከʼᄉԺᑞᄉႂᡸፆౝǌ‫ڎ‬὇BὈࡘᇧᄉ௦ʶሗ࣡᜸ᄉීᢻःၸὋᰳ᣷᯵ҮὋ໣౜ᤋଋҁ˿ʿՎᄉႂຸጲʼǌ‫ڎ‬὇CὈ௦ˏ˓.04'&5ᤋଋ੆˿ӦೃᄉፆౝὋ௦Ц‫ۋ‬ᄉӬՓႂ఺᯵Ү੊௦%$%$ᬋԌ᯵Үႂᡸǌ‫ڙ‬ᤇˏሗ಴Β˖Ὃ.04'&5ᄉ໣౜ᦏʿߚ‫ڙ‬РՎᄉႂචᤋଋཁǌࠪ̅ᤇ̎ႂᡸνஇ˧Րᄉ1$#ፆౝࡘᇧ‫˖ڎ˿ڙ‬ǌ

DEVICE
(1)

(2)

VIAS

(3)

(4)
001aak957

὇Ὀኃʶࡎ὇ႂຸὈ
὇Ὀኃ̃ࡎ὇‫ڠ‬Ὀ὇Ὀኃʻࡎ὇ζՁὈ὇Ὀኃ‫ࡎٽ‬὇ႂຸ֖ζՁὈ

图 4-19. 修改后的 4 层 PCB 板结构

111

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

‫ࡘڎ‬ᇧ˿٧͇ᄉ໣౜᤯᣾ኃ̃ࡎᄉऄࡎ࠱ኃʶࡎ֖ኃ‫ࡎٽ‬ᤋଋҁ˿ʶᡐὋኃ‫ٽ‬ࡎᄉ˶௦NNYNNᄉழ्ᨶከǌኃʻࡎ̮ཨ˝ζՁࡎǌˏ˓٧͇ᦏ̾ᤇಧᄉழ
यᦠᎵὋੇ͂вʶ൒ᆐቂʽ٧͇ᫍᡯþEÿ֖ፆཁຝऎ5KᄉСጆǌ͋ᄽፆ౦ࡘᇧ‫˿ڙ‬‫˖ڎ‬ǌ
001aak958

80
(1)

Tj
($C)
60
(2)

(3)

40

(5)

(4)

20
0

40

80
120
Device spacing ''d''; center to center (mm)὇Ὀ̨థʶࡎᄉ1$#౛
὇Ὀˏࡎ1$#౛὇Ὀ‫ࡎٽ‬1$#౛὇Ὀ‫ࣛࡎٽ‬᣾ߗᄉ1$#౛Ὃ໣౜࿗በᤋଋ
὇ὈӦೃႂᡸፆౝ

图 4-20. 焊接在四层带过孔的 PCB 板上的两个器件间距“d”和器件 Tj 的仿真结果112

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

ੇ͂ຌഁ‫ڠ‬ᄹҁࡉክኃ‫ࡎٽ‬ᄉᨶከ᭦ሤࣂፂђ࠴˿Ὃͭ‫ڙ‬٧͇ʽ᭦ҪЙᮨܰᄉ᣾ߗԺ
̾࠭ᒰ5Kᤈʶ൥‫ڠ‬ᬋͯǌՎௐੇ͂˶в൒ᄹҁ5Kі˪ʿΙᠺ̅٧͇ᄉᫍᬥǌ‫ڎ‬Վௐ˶Ӊդˏ˓.04'&5ጷ੆ᄉӦೃႂᡸᄉ͋ᄽፆ౦ǌԺ̾ԟᏥ‫ڎ‬὇CὈᄉႂᡸፆౝὋ࠱ʶ˓٧͇ୋஉҁ˿Բʶ˓٧͇ᄉʼழὋᏪʿ௦ࣲଅ‫ڠ‬ୋஉὋᤇಧ̯உᎵʼఝ˝Ջူǌ̾ᤇሗழयୋஉὋ2ᄉຸ౜֖2ᄉ໣౜ᡯሎॡᤂὋˏ˓٧͇
̾ᣖᆀ˄ͯႂਕᄉ᤯ᡸᤋଋǌស᜸‫ڎ‬ǌ

15 mm

Cu

15 mm

S S S G

4 mm

Q1

D

Cu

Q2

001aak959

图 4-21. 对于单个半桥电路的两个器件的逻辑摆放图113

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

4.4.5 分析 8：带过孔的四层 PCB 板 第二部分
ኃ̃˓ѫౡ࠱Ꮵᘼˏ˓٧͇ᄉ໣౜ᤋଋ‫ڙ‬ʶᡐᄉৰхǌᤇࡂϷ௦‫ڎ‬὇BὈ˖ᥦಧథРՎᄉ7#"5ጲǌ7#"5ጲ̾ኃ‫ࡎٽ‬ʼᄉNNfNNᄉࣰ᭦ᛪᇧὋ͋ᄽፆ౦ࡘ
ᇧ‫˖ڎ˿ڙ‬ǌ

001aak960

80
(1)

Tj
($C)
60
(2)

(3)

40

(4)
(5)

20
0

40

80
120
Device spacing ''d''; center to center (mm)὇Ὀ̨థʶࡎᄉ1$#౛
὇Ὀˏࡎ1$#౛὇Ὀ‫ࡎٽ‬1$#౛὇Ὀ‫ࣛࡎٽ‬᣾ߗᄉ1$#౛Ὃ໣౜࿗በᤋଋ
὇Ὀ‫ࣛࡎٽ‬᣾ߗᄉ1$#౛ὋࣲథРՎᄉ7#"5ጲ图 4-22. 焊接在四层带过孔的 PCB 板上并有共同的 VBAT 线的两个器件间距“d”和器件 Tj 的仿真结果ˀ˧ґᄉΒߔ὇ብᓫὈ໣౜థӬ࿗஘བᨶ᭦ሤᄉᔴΒᄰඊὋབবᑞі˪෤థ
இؒǌ

114

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

4.4.6 总结：影响两个器件的热性能的因素в൒ुុʽὋʽ᭦ᄉፆ᝶ᦏ௦‫ڙ‬ኃʶࡎᨶከ᣷᫁˝NNௐ३Ѣᄉǌ• ࠪ̅ˏ˓٧͇ཛྷଋ‫ڙ‬1$#౛ʼௐὋ٧͇5Kі˪ʿΙᠺ̅٧͇ᄉᫍᬥþEÿǌ̨ॆ٧͇᭣࣡ଋᤂௐὋ5K੥͗థ௙௬‫ڠ‬ʼӣǌᤇ˶௦֖Ӭ˓٧͇ඊథʶ̎ʿՎᄉ‫ڠ‬ழ὇ស᜸‫ڎ‬Ὀǌ٧͇ᄉ5ܷഏ˝ąǌK• ՎӬࡎ1$#ඊᣖὋຊҪኃ̃ࡎᨶከ὇ኃ‫ࡎٽ‬ὈՐὋ5Kጝђ࠵ąąࢺԾǌ̯ፆ౦ఛጲ˖Ժ̾ᄹѢ٧͇5KࠪᫍᬥEᄉʶ̎ॱ࠴ᄉΙᠺবǌ̨ॆ٧͇ཛྷଋᄉ᭣
࣡ᤂ੊Ꮷ‫ڙ‬1$#ᄉ᣷ᎅௐ5K੥థॱ࠴ᄉӣᰳ὇ស᜸‫ڎ‬Ὀǌ• ‫ݟ‬౦இ੆‫ࡎٽ‬౛Ὃᥦ˥ˀˏࡎ౛ᄰඊ٧͇ᄉ5KܷഏᤆᑞᬋͯąࢺԾ὇ស᜸‫ڎ‬Ὀǌ• ‫ݟ‬౦‫ڙ‬٧͇ʽ᭦ᄉ1$#౛ʼҪЙYᄉ᣾ߗጷՋὋབবᑞᑞܴᤈʶ൥‫ڠ‬ଡӣὋњύ᣾ߗᄉҪЙὋ٧͇ᄉ5KᤆԺ̾ᬋͯąࢺԾ὇ស᜸1$#Ὀǌ• ‫ݟ‬౦ઁኃ‫ࡎٽ‬ᨶከՋ੆ʿѫधᄉʶ‫ڰ‬Ӝ۪Ὃࣲʿ͗ࠪ٧͇̖ၶ̣˥௙௬ᄉॕֽ
὇ស᜸‫ڎ‬Ὀǌ

4.5 四个 LFPAK 器件‫ڙ‬ᤇణՐʶብᄉଉᝦ˖Ὃ٧͇ᄉ˓ஜ‫ܘ‬ᒯ‫˓ٽ‬ǌੇ͂ᄉѫౡᤆ͗᧓ၸ֖ብʶಧࡆ
ࠩᄉ1$#Ὃࣲ᧓ၸᄰͪᄉ൥ᰠ౎तበ̯ኤӬҁ‫ఽܬ‬ᄉ1$#ፆౝǌ֖̾ґʶಧ˝˿ଌ҃ѫౡᄉԪ᧙Ὃੇ͂࠱Ꮵᘼኃʶࡎᨶከᄉ᣷᫁˝NNǌఴብ࠱˞᜵ઁ‫˓ٽ‬٧͇ኍᫍᡯ‫ڠ‬ୋஉ‫ڙ‬Վʶ్ᄯጲʼ὇‫ڎݟ‬ὈὋͭ˶͗Ꮵᘼ‫ݟ‬ብଠᤗᄉᥦಧᄉˏ˓Ӧೃႂᡸᄉፆౝǌ
1$#ᄉᮆࡎᨶከᄉᦠᎵࡘᇧ‫˖ڎ˿ڙ‬ǌ

115

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

device spacing ''d''device spacing ''d''

Cu

15 mm

Cu

device spacing ''d''

Cu

Cu

15 mm

80 mm

FR4

120 mm001aak961

图 4-23. 四个器件：PCB 顶层铜箔的配置
ࠪʿՎ1$#ࡎԮᤈᛠ˿͋ᄽὋ̯ᏪᆐቂѢᫍᡯEࠪ٧͇5KᄉॕֽǌᫍᡯEᄉϘ̯
NNԪӐҁNNὋNN௦Ϸ‫ࡘ˖ڎ‬ᇧᄉణܷᄉᫍᡯὋᏪॆᫍᡯ˝NNௐὋኃʶࡎᨶከӜ۪˧ᫍᄉᫍᬥԵథNNǌ

4.5.1 分析 9：单层 PCB 板
ʽ᭦ᄉ‫ࡘڎ‬ᇧ˿Ӭࡎ౛ᄉ͋ᄽፆ౦ǌࣲʿϷґʶᓫ˖ˏ˓٧͇ᄉѫౡᥦಧὋឞ
ᦠᎵʽᄉ‫˓ٽ‬٧͇ᄉབဖܑʿܹᄰՎǌ˖ᫍᄉˏ˓٧͇ࠪ˖ᫍˏ˓٧͇ሮథʿѽࡂ௦౎ᒬࢺԾˏ᣷ᄉབຸὋՎௐୋஉ‫ڙ‬᣷ᎅᄉ٧͇˶͗థ౎ᒬʶ᣷ᄉབຸǌ‫ڙ‬ణ‫ڭ‬ৰхʽὋஉᎵ‫ڙ‬Юᦉᄉ٧͇5Kܷഏ᜵ඊܰᦉ٧͇ᄉ5KᰳąࢺԾǌ˝˿३ҁγߵፆ౦ὋʽѴ‫ڎ‬ᛪѴѢ˿ຝऎ႔ᰳᄉЮΞ٧͇ᄉ5Kຝऎǌ

116

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

001aak962

80
(1)

Tj
($C)
60

40

20
15

20

25

30
35
Device spacing ''d''; center to center (mm)὇Ὀ̨థʶࡎᄉ1$#౛图 4-24. 焊接在单层 PCB 板上的器件 Tj 和器件间距“d”的关系‫ࡘڙ‬ᇧѢᄉ͋ᄽፆ౦˖ੇ͂вʶ൒ᄹҁ˿þ஌౦ᤫђ᜺।ÿὙॆ٧͇ᄉᫍᬥ‫ܘ‬ҪௐὋఛጲध‫ݼ‬ᡕՓࣰᎀǌ‫ځ‬൤‫ݟ‬౦࠱٧͇˖ॶᫍᡯ‫ܘ‬ҪҁNN̾ʼὋᫍᡯþEÿࠪ٧͇ຝऎі˪௃ॕֽǌ

4.5.2 分析 10：一个两层 PCB 板‫ڙ‬ఴብᄉଉᝦ˖ੇ͂࠱͗ፘ፝΍ၸѫౡ˖ᄉ٧͇ᫍᬥᄉԪ᧙ǌཨᏪ‫ڙ‬ѫౡ˖ੇ
͂࠱‫ڙ‬ஞ˓ऄࡎҪЙኃ‫ࡎٽ‬ᨶከὋᤇࡂౝ੆˿ˏࡎ1$#ᄉፆౝǌ‫ࠃڙ‬ᬄ˖ὋᤇʶࡎԺ
ᑞ௦‫੊ࡎڠ‬௦ႂຸࡎὋࡉክ‫̮ݜ‬ཨ෤థ֖٧͇ᄰᤋǌ˝˿ࠪඊὋ‫ࡘ˖ڎڙ‬ᇧ˿ѫౡ֖ѫౡˏ˓͋ᄽፆ౦ǌ117

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

001aak963

80
(1)

Tj
($C)
60
(2)

40

20
15

20

25

30
35
Device spacing ''d''; center to center (mm)὇Ὀ̨థʶࡎᄉ1$#౛
὇Ὀˏࡎ1$#౛图 4-25. 焊接在两层板上的器件 Tj 和器件间距“d”之间的关系的仿真结果ຊҪኃ̃ࡎᨶከՐὋ1$#བ࠭ညଡᰳὋ٧͇ຝऎܷጝᬋͯąǌឞፆ౦ˀᮔయᄉ߸
КʶಧὋˀӬ˓֖ˏ˓٧͇ᦠᎵᄉፆ౦ʶᒰǌ
4.5.3 分析 11：一个普通的四层 PCB 板‫ڙ‬ѫౡ˖ᄉˏࡎ౛ᄉ۲ᆨʼҪЙˏࡎЮᦉζՁࡎࡂౝ੆˿‫ࡎٽ‬1$#౛ǌϛ߿ζՁࡎ௦ၿॡܲጹ࠴ᄉζՁጲጷ੆Ὃੇ͂˶࠱ፘ፝ၸᨶከ᜷ᄥညᄉழกᤈᛠЮࡎᄉ͋ᄽὋ
ϛ߿᜷ᄥည˝֖ᨶከԑऎ˝P[GU «N ǌኃ‫˝̮ࡎٽ‬ஞࣰ᭦Ὃ᜷ᄥஞ˓ऄ
᭦Ὃలˀ٧͇ᤋ᤯Ὃស᜸‫ڎ‬ǌ٧͇ᫍᡯE֖٧͇5KᄉСጆᄉ͋ᄽፆ౦ࡘᇧ‫ڎ˿ڙ‬˖ǌ118

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

001aak964

80
(1)

Tj
($C)
60
(2)

(3)

40

20
15

20

25

30
35
Device spacing ''d''; center to center (mm)὇Ὀ̨థʶࡎᄉ1$#౛
὇Ὀˏࡎ1$#౛὇Ὀ‫ࡎٽ‬1$#౛图 4-26. 焊接在四层 PCB 板上的四个器件的间距“d”和器件 Tj 的关系仿真结果᤯᣾ҪЙЮᦉζՁࡎܷഏᑞᝧ٧͇5KᬋͯąࢺԾǌ

4.5.4 分析 12：带过孔的四层 PCB 板 第一部分
‫ڙ‬ఴብᄉѫౡ˖ੇ͂᜵Ꮵᘼᄉৰ्௦Ὑˀ.04'&5໣౜ᄰᤋᄉᛪࡎᨶከ᤯᣾᣾ߗᤋ
ଋҁ˿ኃ‫ࡎٽ‬ʼNNYNNᄉᨶከӜ۪Ὃ᣾ߗ˝ብ˖ଠᤗᄉYጷՋǌࠪःᄉႂᡸન੧ፆౝ‫ڎݟ‬੝ᇧὋͭ௦‫ࡘ˖ڎ‬ᇧᄉ௦᧪ࠪ̅ˏ˓٧͇ᄉὋ
Ꮺੇ͂ဗ‫ڙ‬௦᜵ਆ‫ڎ‬὇BὈ˖ᥦಧథ‫ٽ‬ᡸᰳ᣷᯵Үࣲᤋଋ‫ڙ‬ʿՎᄉ7#"5ጲʼǌ੊Ꮷឬੇ͂ःឞథˏᡸՓ‫ڎ‬὇CὈ˖ᥦಧᄉӦೃႂᡸǌ͉ͭࠪ̅਒ʶሗৰ
хὋ.04'&5ᄉ໣౜ᦏ௦࿗በᤋଋᄉὋ1$#ࡎԮ˖ᄉኃ̃ࡎ˝К᜷ᨶଋ‫ࡎڠ‬ǌ

119

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

ࠪ̅‫˓ٽ‬ᰳ᣷᯵ҮႂᡸὋੇ͂࠱Ϸѫౡ֖ѫౡᥦಧѫౡ٧͇˧ᫍᄉʿՎᫍᡯࠪ
٧͇5Kᄉॕֽǌͭ௦ࠪ̅ˏ˓ӦೃႂᡸὋੇ͂࠱͗ઁඇ˓Ӧೃͺ˝ʶ˓ӬЊὋཨՐࠅಉ‫˖ڎݟ‬ᥦಧˏ˓ӦೃӬЊᄉᫍᡯEࠪ٧͇5KᄉॕֽὋፆ౦ࡘᇧ‫ڙ‬ʽ᭦ᄉ‫ڎ‬˖ǌ
device spacing ''d''

Cu

Cu

Cu

15 mm

Cu
80 mm

15 mm

FR4

120 mm001aak965

图 4-27. 四个器件以两个半桥式配置方式排列

120

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

001aak966

80
(1)

Tj
($C)
60
(2)

(3)
(4)

40

(5)

20
15

20

25

30
35
Device spacing ''d''; center to center (mm)὇Ὀ̨థʶࡎᄉ1$#౛
὇Ὀˏࡎ1$#౛὇Ὀ‫ࡎٽ‬1$#౛
὇Ὀࣛ᣾ߗᄉ‫ࡎٽ‬1$#౛ὋӦೃႂᡸᄉ्य
὇Ὀࣛ᣾ߗᄉ‫ࡎٽ‬1$#౛Ὃ࿗በᄉ໣౜

图 4-28. 焊接在带过孔的四层板上的四个器件的间距“d”和器件 Tj 的关系的仿真结果ࠪ̅ˏሗႂᡸፆౝὋ᤯᣾‫ڙ‬٧͇ʽ᭦ҪЙ᣾ߗԺ̾࠱٧͇ᄉ5Kஞͳᬋͯąą
ࢺԾǌ
4.5.4 分析 12：带过孔的四层 PCB 板 第二部分
ణՐᄉѫౡ࠱Ꮵᘼ‫˓ٽ‬٧͇ᄉ໣౜ᤋ‫ڙ‬ʶᡐᄉৰхǌ‫ڎ‬὇BὈ˖ᄉႂᡸፆౝᤋଋ
ҁՎʶ˓7#"5ጲʼௐࡂ௦ᤇ˓ৰхǌኃ‫ࡎٽ‬ᄉNNYNNᄉᨶከࡂ̼ᛪ˿РՎ
ᄉ7#"5ጲὋ‫ࡘڎ‬ᇧ˿1$#ᄉፆౝǌ͋ᄽፆ౦‫ڎݟ‬ǌ

121

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

001aak967

80
(1)

Tj
($C)
60
(2)

(3)
(4)

40
(5)

20
15

20

25

30
35
Device spacing ''d''; center to center (mm)὇Ὀ̨థʶࡎᄉ1$#౛
὇Ὀˏࡎ1$#౛὇Ὀ‫ࡎٽ‬1$#౛
὇Ὀࣛ᣾ߗᄉ‫ࡎٽ‬1$#౛Ὃ࿗በᄉ໣౜
὇Ὀࣛ᣾ߗᄉ‫ࡎٽ‬1$#౛Ὃ໣౜ᤋଋ‫ڙ‬Վʶ˓7#"5ጲʼ图 4-29. 焊接在带过孔的四层板上的四个器件的间距“d”和器件 Tj 的关系的仿真结果ॆ‫˓ٽ‬٧͇ୋஉᄉॡᤂௐὋᄉᆷԺ̾ᤴ੆ॡ࠴ᄉ٧͇5Kᄉࢿऩ὚ཨᏪॆ٧͇ᫍᡯE‫ܘ‬ҪௐὋ٧͇5K࠱і˪ʿԩᫍᬥEᄉॕֽǌ122

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

4.5.6 总结：影响四个器件热性能的因素ࠪ̅᣷᫁˝NNᄉᛪࡎᨶከǌ• ࠪ̅ཛྷଋ‫ڙ‬Ӭࡎ1$#౛ʼᄉ‫˓ٽ‬٧͇Ὃ٧͇ᫍᬥEࠪ٧͇5Kі˪෤̣˥ॕֽǌ  ‫ڙ‬౼̎ৎҭᄉৰхʽὋЮᦉᄉˏ˓٧͇ᄉຝऎ࠱͗ᰳѢąࢺԾǌ٧͇ᄉ5Kܷഏ  ˝ą὇ស᜸‫ڎ‬Ὀǌ• ˀӬࡎ1$#౛ᄰඊὋ‫ݟ‬౦‫ڙ‬ኃ‫ࡎٽ‬ҪЙኃ̃˓ᨶከࡎὋ٧͇ᄉ5K࠱͗ᬋͯą  ࢺԾ὇ស᜸‫ڎ‬Ὀǌ• ˀˏࡎ1$#౛ᄰඊὋ‫ݟ‬౦Ԫ੆‫ࡎٽ‬౛Ὃ٧͇ᄉ5K࠱͗в൒ᬋͯąࢺԾ὇ស᜸‫ڎ‬  Ὀǌ• ᔩ‫ڙ‬٧͇ᄉʽᦉҪЙYᄉ᣾ߗጷՋὋ٧͇ᄉབবᑞ࠱͗థᤈʶ൥‫ڠ‬ଡӣὋ٧͇  5Kܷഏᑞв൒ᬋͯąࢺԾ὇ស᜸‫ڎ‬Ὀǌ• ᧓ၸРՎ὇Ꮺ᭣Ӭ࿗Ὀᄉ٧͇ኃ‫ࡎٽ‬ᨶ᭦ሤࠪ٧͇і˪௃ॕֽ὇ស᜸‫ڎ‬Ὀǌ

4.6 总结
᜵ਆᆷγ٧͇ʿᡓѢ߶КࢹͺຝऎᄉᬌϘὋࡂఝ᜵ಪܰ‫ڠ‬Сซ1$#ᄉབবᑞǌࠪ̅ᛪ᭦᠚ᜈᄉҩည.04'&5ᄉ᝹᝟౎ឬὋ1$#࠱͗௦˞᜵ᄉ஘བழกǌ᝹᝟ௐઁ
.04'&5ᄉ5K֖1$#ᄉ51$#Վௐγ૆‫ڙ‬ᬌϘ̾ʽ௦᭣࣡᧗᜵ᄉǌЉ᝴ᄉ5Kణܷຝऎʶᓉ˝ąὋ51$#ణܷຝऎ˝ąǌၿ̅.04'&5٧͇֖ཛྷଋ1$#‫˧ܪ‬ᫍབᏸՋጊࠚὋ੝̾ੇ͂Ժ̾ᝢ˝51$#Ĵ5KὋᥦ˥߶Кࢹͺຝऎᄉʼᬌ࠱ʿв௦.04'&5ᄉፆཁຝऎὋᏪ௦1$#ᄉຝऎ὇ąὈǌ࠼ណ᝹᝟Хథþ߶Кÿབᤁᛠᄉ1$#࣊ࡌௐὋ1$#᝹᝟࣍ԺᑞᎤ˫ԟᏥᠪ஧ǌᏪ˄‫ڙ‬౼̎ৰхʽὋ.04'&5ᄉஜ૵੣б˖ᄉ3UI௦ॡഴዹᄉὋ฽᧙ᄉ్͇֖ࠃᬄःၸ˶
ʿʶᒰὋᤇࡂ࠭ᒰੇ͂ʿᑞᄯଋ΍ၸᤇ˓ஜϘǌԲʶழ᭦Ὃ᜵ࠪ౼ʶ᝹᝟ᄉབবᑞᤈ
ᛠសࡉᄉѫౡὋѶᭉ᜵᧓ၸഴ઱ᣃ͇֖੊ࠃᬄԓ‫ۋ‬ౝᤴǌ͋ᄽᣃ͇Ժ̾‫ڙ‬ඊᣖᆀᄉௐᫍ᧖ፋѢ߸Ꮎᄉፆ౦Ὃͭज़ज़͈ಪ௔᠛Ὃߥ˷ᣃ͇ୱͺ᠟ௐ᠟Ҧǌ123

第四章: 基于 LFPAK 封装的 MOSFET 热设计 - 第一部分

Բʶழ᭦௦‫ڙ‬ၶ̖ᆐԦ᫼ൿ˝˿᝹᝟ᰍ᝼Ὃॸᮋ᜵ౝतԓ‫ۋ‬Ὃͭ‫ڙ‬௉యᄉ᝹᝟ֆయ
˖Ὃᤇಧϡ௦᭣࣡᠟ௐ᠟Ҧǌ‫ځ‬൤Φᭉ᜵ᎃзབ᝹᝟ૈӮὋᤇಧ௄Ժ̾ᥗБԟᏥඒ௃ၸ‫ܪ‬ᄉབ᫽ϘὋ˶௃ᭉ߸ஞᄉԓ‫ۋ‬ഴ઱੊ౝᤴǌఴብᄉᄫᄉࡂ௦˝΍ၸ/FYQFSJBӦ࠭ͳ-'1",ጆѴ.04'&5ጆᄉ᝹᝟ଡΘʶ̎ૈӮǌ᝹᝟ૈӮࣂፂӉդ˿ʿՎஜ᧙ᄉ.04'&5὇ʶ˓Ὃˏ˓֖‫˓ٽ‬Ὀཛྷଋ‫ڙ‬ʿՎ1$#ᄉ
ᦠᎵʼᄉབবᑞᄉ͋ᄽፆ౦ǌᏥᘼᄉ‫ځ‬ገథὙ1$#ࡎፆౝᄉॕֽὋ1$#࣊ࡌʼႂᡸፆ
ౝᄉॕֽὋ1$#ᄉᨶከ᭦ሤὋ஘བ᣾ߗᄉॕֽὋ٧͇ᄉୋஉ֖ᫍᡯᄉॕֽ̾Ԣ‫ڙ‬Ӭࡎ
1$#ʼஉᎵܲ˓ҩည٧͇ᄉৰхǌఴ஠͇௃กѴˠ੝థ٧͇ၸกὋͭ௦੝ᤤᄉʿՎᦠ
Ꮅథభ̼ᛪ࣡ၸᄉþࠃᬄÿ٧͇ၸกǌణՐὋੇ͂в൒ुុὋ᝹᝟ૈӮ˖Ӊդᄉζো̨̨̼ᛪʶ˓ध‫ݼ‬Ὃ͉ʶள᝹᝟௃Ⴀᦏᭉ᜵҃ͺԓ‫ۋ‬Ὃᆷ߿Фབবᑞྱड़ὋᏪՐв࠱᝹᝟̶ឰၶ̖ǌ124

第五章: LFPAK MOSFET热设计 - 第二部分
应用笔记: AN11113

125

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

第五章: LFPAK MOSFET 热设计— 第二部分(应用笔记 AN11113)

5.1 介绍
‫ڙ‬ґʶብ˖Ὃੇ͂ᝦ᝶˿ՉሗʿՎ1$#ʼὋʿՎЊ٧͇ᦠᎵᄉབবᑞᄉབবᑞǌ᤯᣾ѫౡ֖ඊᣖܲሗழ಴Ὃ‫˝ڙ‬-'1",.04'&5ଡΘణ·஘བчԁ᤬फ़ழ᭦ὋԺ̾३Ѣ᝴ܲፆ᝶ǌ‫ڙ‬ኃ‫ٽ‬ብ˖ᝦ᝶ᄉ੝థ1$#ᦠᎵᦏథʶ˓РՎཁὙ߱͂ᦏ‫ڙܪ‬ဖܑຝऎ˝ąᄉቆච˖Ὃ‫ڙ‬ৰ௿˖ᦏ෤థܰ‫੊ܦ‬ᎳߔǌཨᏪὋ‫ܷܲڙ‬ஜࠃᬄःၸ˖Ὃੇ͂ʿԺᑞ࠱1$#఑᭚‫ܰڙ‬᭦੊ʿҪࠚ࠯‫ͳܦ‬ǌ˝˿γએ1$#ʿԩဖܑ‫ځ‬ገॕֽὋ̾ԢႂᇒЩࠓবᄉ
Ꮵᘼ὇&.$ὈὋі˪᜵ु҃1$#̾౼ሗ्य߶ᜈ‫˖ܦܰڙ‬ǌܰ‫ܦ‬ʿԺᥗБ‫੷࣯͗ڠ‬1$#ֆ‫ډ‬ቆචᄉᒬၿึҮὋᤇ˶͗ࠪጆፑᄉ஘བবᑞ̖ၶॕֽǌ‫ڙ‬ఴብ˖Ὃੇ͂࠱̲ጹᆐቂܰ‫ܦ‬ᄉౝᤴ֖ᦠᎵ௦ঞಧॕֽҩည.04'&5٧͇ࢹͺຝऎᄉǌ࠱᜵Ꮵᘼᄉ‫ځ‬ገӉહὙ• ܰ‫֖᠎౅ܦ‬ᛪ᭦‫ူܪ‬• 1$#ʼழὋʽழ֖ֆ‫ډ‬ᄉЮᦉቆᫍ• 1$#ऄᦉ஘བ὇Ԁ1$#Юᛪ᭦ˀܰ‫ܦ‬Юᛪ᭦Ὀ• .04'&5٧͇ᄉᮆቪ஘བ὇٧͇࠯ᜈᮆᦉˀܰ‫ܦ‬Юᛪ᭦Ὀ• ࠯ᜈ‫˖ܦܰڙ‬ᄉͺၸὋԀ1$#ֆ‫ډ‬ᄉචᬨᦉѫ੊߸Кᜁ࠯ᜈӐՋྫྷ‫܌‬Ќ•þഴ‫ڰ‬ÿˀᬥ౛ᄉଋᤂርऎ


126

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

˝˿΍Ԫ᧙ՋူӐὋੇ͂ԵᏥᘼኃ‫ٽ‬ብᄉʶ˓1$#ᦠᎵǌܰ‫ܦ‬Ҫʼ1$#࠱‫ڙ‬ʽ஠˖ሥ˝þഴ‫ڰ‬ÿǌ‫ݟ‬Վኃ‫ٽ‬ብʶಧὋఴብ̭ፀᄉབѫౡ˶௦΍ၸབ͋ᄽᣃ͇߸੆ǌ͋ᄽ˖΍ၸᄉ
.04'&5ഴ‫ࣂۋ‬ፂ಩૵ፂᰍஜ૵ᰍ᝼᣾Ὃࣲэᆷഴ઱ᄽࠃ᝹‫ܫ‬ᄉབবᑞǌၸ̅ѫౡᄉབ͋ᄽᣃ͇௦.FOUPS(SBQIJDT὇'MPNFSJDTὈᄉþ'MP5)&3.ÿᣃ͇Ӊǌѫౡ˖΍ၸᄉ٧͇ഴ‫̾ۋ‬Ԣఴ˹˖੝ၸҁᄉʶ̎಴ΒԺ̯/FYQFSJBᎩቢБ᠟ʽᣑ३ҁǌ

5.2 模块模型
5.2.1 PCB 特性
˝˿ኤӐԪ᧙Ὃੇ͂࠱᧓ၸఴ˹˖ᄉʶሗ1$#ᦠᎵὋ‫˖ڎݟ‬੝ᇧ

aaa-001386

图 5-1. PCB 模型

127

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

˞᜵ᄉ1$#ྱবథὙ• ஞͳ1$#ᄉࡆࠩ˝NNYNNὋԑऎ˝NN• ಕэᄉ'31$#౅஧• ੝థᨶከࡎᦏ௦P[«Nԑ• ᮆࡎᨶከ˝ඇ˓٧͇NNYNNὋཛྷଋ‫ڙ‬ԓ͇᛭ऄ• ऄࡎᨶከ˝ඇ˓٧͇NNYNNὋ᤯᣾᣾ߗˀᮆࡎᄰᤋ• Юࡎ˝ᨶከ᜷ᄥည• ‫ڙ‬ඇ˓٧͇ऄᦉᦏథY᣾ߗጷՋὋЮफ़˝NN• ٧͇ᫍᬥ˝ENN• ඇ˓٧͇ҩည˝X‫ڙ‬ኃ‫ٽ‬ብ˖ࣂፂᰍ᝼᣾Ὃඇ˓.04'&5٧͇ᄉୋஉࠃᬄࠪࢹͺຝऎᄉॕֽॡ࠴Ὃ
ܷጝ‫ڙ‬dąԪӐǌ

5.2.2 外壳特性ఴብ࠱ᰍ᝼іሗܰ‫ྱܦ‬বὋʶ̎࣡ၸᄉবᑞ࠱ᒬ‫ݼ‬ᒯጻγ૆ʿԪ• ᤇ˓ܰ‫ܦ‬௦߸К࠯᫆˄෤థߗ֖धԯ• ܰ‫ܦ‬ᄉΞ‫˝ܝ‬NNԑὋʿᏥᘼܰ‫ܦ‬ᄉ౅᠎• ܰ‫ܦ‬ᑞܴ᤯᣾ࠪึǋ֖͛࠭ᣢ࠰ᄉ఺҃ᤈᛠབ᧙஘ܾ
‫ڙ‬ఴ੣б˖ఴःᝦ᝶᝴ܲʿՎܰ‫᠎౅ܦ‬Ὃͭ˝˿ଌ҃Ԫ᧙ᄉஜ᧙ὋՎௐ˶˝˿ଡΘဗࠃ౅஧ᄉЦ‫ۋ‬ѫౡὋੇ͂࠱̨΍ၸᛪ˖ᄉ˓Ԫ᧙Ὑ

128

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

表 5-1. 外壳材质及属性的总结
Material

Thermal conductivity (W/m.K)

Surface emissivity

Black plastic

0.2

0.95

Polished aluminium

201

0.04

Anodized (black) aluminium

201

0.8

ᛪ᭦ᣢ࠰ည᤟ၸ̅ܰ‫ܦ‬Юᛪ᭦֖ܰᛪ᭦ǌᇧΒഴ‫ڎݟڰ‬Ὃܰ‫ܦ‬ᄉᮆᦉ֖ʶ˓Ξ᭦ࣂፂϡ੆Ժᤨ௙ᄉὋ੝̾1$#ᄉͮᎵ௦Ժ̾ᄹ
᜸ᄉǌ

aaa-001387

表 5-2. 模型示意图

129

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

5.2.3 轴命名约定ஞ˓ብᓫ˖ੇ͂࠱Ꮵᘼઁᄫಕഴ‫ڙۋ‬ቆᫍʻ˓ழՓʼᤈᛠሧҮ੊ఝஇࡆࠩǌ‫ځ‬൤ੇ͂࠱๗Ԣҁᄉᤇ̎ழՓᤈᛠ‫ڎݟ‬ᄉ֐Տጝ߿ǌΒ‫ݟ‬Ὃॆੇ͂Ҫܷ1$#֖ܰ‫ܦ‬ᆀ᣷὇9ழՓὈᄉᫍᬨௐὋᤇ਒։ᅋ֖9ᫍᬨథСὋՎಧᄉὋ‫ڙ‬1$#ᄉʼழ֖ʽழᄉᫍᬨὋࡂᝢ˝௦:ᫍᬨὋ̾൤ዜ଍ǌ
5.2.4 周围环境ഴ‫ڰ‬ᄉ߶ᜈဖܑХథ̾ʽྱཁὙ• ഴ‫̅ܪڰ‬ຝऎ˝ąᄉᒬཨቆච˖• ෤థଡΘቆචึҮὋࡉክഴ‫ڰ‬௦Ժ̾᤯᣾ܰ‫ܦ‬ʼᛪ᭦ᄉቆචࠪึ౎̖ၶቆචึҮ• ഴ‫ڰ‬Ժ᤯᣾ࠪึǋ֖͛࠭ᣢ࠰ˀဖܑᒬၿ̓૰བ᧙

5.2.5 潜在的热路径̯1$#౎ᄉབ᧙థ᝴ܲԺᑞᄉ஘བᡸफ़Ὃᤇ̎ᡸफ़௦ѽၸʻሗབᄉ͛ᤫ఺҃Ὑࠪึǋ֖͛࠭ᣢ࠰Ὃᤇ̎࠱‫˖ڎڙ‬ᤈᛠ᫧ᤗǌ

130

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

aaa-001388

图 5-3. 潜在的散热路径

5.3 Y- 间隙对 Tj 的影响
5.3.1 黑色塑料外壳，X 和 Z 的间隙为 0 的情况‫ڙ‬ᤇኃʶ˓ѫౡ˖Ὃੇ͂࠱ઁԪ᧙ђ࠵ҁణ࠵Ὃ1$#ֆ‫ډ‬ᄉ9֖;ᄉᫍᬨ᝹߿˝Ὃ˶ࡂ௦1$#᣷ᎅ࠱֖͗ܰ‫ܦ‬ᄉЮ‫ܝ‬ᄯଋଋᝎǌᤆథܰ‫˝ܦ‬ᳫᓣ‫܇‬஧ʶሗৰхὋ‫ڙ‬1$#ʼʽᄉ:ᫍᬨ࠱͗ԪӐὋ‫ࡘ˖ڎݟ‬ᇧᄉᥦಧǌ131

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

aaa-001389

图 5-4. 改变 PCB 上方和下方的 Y- 间隙ੇ͂࠱̯NNὋNNҁNN౎இԪഴ‫ڰ‬ᄉ:ᫍᬨὋཨՐ᜹ࠢ٧͇5KᄉԪӐὋፆ౦‫˖ڎݟ‬੝ᇧὋՎௐ‫˶˖ڎ‬ಕѢ˿෤థܰ‫ܦ‬ௐᄉຝऎὋ‫˖ڎ‬ຝऎϘ௦˓٧͇
ᄉࣰ‫ڨ‬ຝऎǌ
aaa-001390

50
Tj (°C)

(1)

(2)

40

30

20
0

4

8

12
y-gap (mm)὇Ὀᳫᓣ‫܇‬஧ܰ‫˖ܦ‬ᄉ٧͇ᄉ5K
὇Ὀ෤థܰ‫ܦ‬ௐᄉ٧͇ᄉ5K

图 5-5. 器件 Tj 随 Y- 间隙的变化曲线

132

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

‫ࡘ˖ڎ‬ᇧᄉఛጲథʶ̎థᡙᄉྱবὙ• ˀ෤థܰ‫ܦ‬ᄰඊὋథܰ‫ܦ‬ᄉ1$#ʼ٧͇5K᜵ᰳ
• ᬣᅋ:HBQᄉ‫ܷܘ‬Ὃ5K˶థॱ࠴ᄉʼӣᤇ᧖ᄉኃʶཁ֖̭ፀ˖ଡҁᄉయభ௦ʶᒰᄉὋ˶ࡂ௦ܰ‫˿੷࣯ܦ‬1$#֖٧͇ᛪ᭦᤯᣾
ᒬཨࠪึᄉ஘བὋ‫ځ‬൤Ὃ߶ᜈ˿‫ͳܦ‬5Kࡂ͗ʼӣ௦ॡՋူᄉǌʼ᭦ᄉኃ̃ཁ௦ˀੇ͂ᄉᄯ᜿ᄰԥᄉὋᬱ᥊ʿःឞ௦1$#ֆ‫ډ‬ఝܲᄉቆᫍὋ஘བఝథ஌՘὞˝˿‫ٿ‬ኔᤇ˓᫇ᮤὋੇ͂᜵Ꮵᘼ‫˖ڎ‬Չሗ໷‫ڙ‬ᄉ஘བᡸफ़ǌᙉཨቆචʿᑞѢԜὋͭஇԪ:ᫍᬨःឞᑞ‫ܘ‬Ҫ1$#ᛪ᭦Ժ̾ึ᤯ᄉቆච᧙Ὃ̯Ꮺ
ଡΘఝ‫ݝ‬ᄉчԁὋ‫ځ‬൤ःឞࠪ஘བఝ‫ݝ‬ὋཨᏪᤇࣲʿ௦ੇ͂ᄹҁᄉ஌౦ǌԓ‫ځ‬௦‫ݟ‬౦థᡛܴᄉቆᫍᄉពὋቆචԵ͗̾ᒬཨࠪึᄉழय९ဖὋॆቆචଋᝎҁ1$#ᛪ᭦ௐὋ
ቆච࠱͗᥄ҁ᫽ҦὋၿ̅ቆܹᫍ࠴Ὃ‫ݟ‬౦᫽Ҧ੆˝˞᜵Ҧ᧙෤ᥦ˥ᒬཨࠪึࡂʿԺᑞ
Ԧၶǌቆච˶ࡂ௦᭡ൢᄉὋ˶Ժ̾ឬ௦Ϣ໔ᄉǌ֖ࠃᬄԦၶᄉৰхʶಧὋ͋ᄽፆ౦ն
ឃੇॆ:ᫍᬨ௦NNௐὋܰ‫ܦ‬Юᄉ᮲ᤳі˪˝Ὃణጻፆ౦ࡂ௦᤯᣾ᒬཨࠪึᄉ
བ᧙஘ܾ఺ࣲ҃෤థ‫ͳܦڙ‬ЮԦၶὋᄰԥὋੇ͂Եథቆච͛࠭஘བὋᏪቆචᄉ͛࠭ည
ॡͯǌ὇ąௐʶᓉ˝8N,Ὀ
ѽၸ'MP5)&3.ੇ͂Ժᰍ᝼ழ಴˖བ͛ᤫ఺҃ᄉࣧϘὋ‫ࡘڎ‬ᇧ˿ѫౡ˧Րᄉፆ౦ǌᤇ˶௦˝̣˥Ὃඊ‫ݟ‬ឬὋԤࡎလၔᄉቆචᫍᬨ௦ʶ˓థ஌ᄉፏབͳᄉԓ‫ځ‬ǌథСᤇሗဗ៵ᄉសጹᝌ᧕ζোὋᴁҴឳᏧᆐቂþҰ‫ྱ࠶܊‬ஜÿ֖þ။ѽஜÿᤇˏ˓శឥǌ133

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

aaa-001391

1.2
(1)

Heat flux
(W)
0.8

(2)

(3)

0.4

0.0
0

4

8

12
y-gap (mm)（1）通过空气传导（2）辐射
（3）通过固体材料传导

图 5-6. 在 Y- 间隙上的热量散失机制的变量̯‫͂ੇڎ‬Ժ̾Ԧဗ᤯᣾ቆචᄉ͛࠭ᆷࠃ௦ᬣᅋ:ᫍᬨᄉ‫ܘ‬ҪᏪᬋͯǌՎௐ᤯᣾
1$#᣷ᎅ֖ܰ‫ܦ‬Ю‫ܝ‬ᄉ͛࠭፤૆‫᧙࣡ڙ‬ὋԲʶழ᭦Ὃᬣᅋ:ᫍᬨ‫ܘ‬ҪὋ1$#ᄉᣢ࠰஘བథ੝‫ܘ‬ҪὋᤇ௦˝̣˥փ὞ᣢ࠰ᄉབ᧙̓૰Ԧၶ‫ڙ‬1$#֖ܰ‫ܦ‬Ю‫˧ܝ‬ᫍὋ੝థ๗Ԣҁᄉᛪ᭦͗ᤈᛠབᣢ࠰ǌͭ
1$#ᄉຝऎ᜵ᰳ̅ܰ‫ܦ‬Ю‫ܝ‬ᄉຝऎὋ፫Ջ஌౦௦བ᧙ၿ1$#͛Փ‫ͳܦ‬Ὃབ᧙̓૰ᄉ
ܲ࠵Ԩф̅і˓‫ځ‬ገὙ

134

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

• ᛪ᭦ᄉຝऎ• ᛪ᭦ᄉᣢ࠰ጆஜ὇֖ᛪ᭦ᮧᓣઊЏኍኍథСὈ• ᛪ᭦˧ᫍᄉ᜼ᝇጆஜ
᜼ᝇጆஜ௦ᛥ᧙ଋஅᛪ᭦ᑞᜁԦ࠰ᛪ᭦þᄹҁÿܲ࠵ǌ‫ڙ‬ᤇሗৰхʽὋᬣᅋੇ͂ଡᰳ
˿:ᫍᬨὋՎௐଡᰳܰ‫ܦ‬Юᛪ᭦ᄉ᭦ሤὋ‫ځ‬൤ࡂ͗థఝܲᄉ᭦ሤ౎ଋԩ1$#᤯᣾ᣢ࠰͛ᤫѢᄉབ᧙ǌ˶᜵ซ਒Ὃ͉ࠪ̅ʶ:ᫍᬨϘὋ᤯᣾ʻሗ఺҃஘Ѣᄉ঳བ᧙ॸᮋ
᜵ˀܰ‫ܦ‬Юᄉ঳૮ᏱᄰኍὋ˶ࡂ௦ఴΒ˖ᄉY8ǌ

5.3.2 其他两种外壳材质ҁᄫґ˝ൢੇ͂ԵᏥᘼ˿ܰ‫ܦ‬Юᦉᄉབ᧙ึҮǌॆཨὋ‫ڎݟ‬੝ᇧὋ˶͗థФ̴ᄉབᡸफ़Ὃ‫ݟ‬᤯᣾ܰ‫ܦ‬Ю‫ܝ‬ᛪ᭦Ὃᤇ˶͗ࠪഴ‫ڰ‬ᄉஞͳབবᑞథ੝ॕֽὋབ᧙ึҮᄉব᠎࠱ॡܷርऎʼԨф̅ܰ‫᠎౅ܦ‬ᄉབ࡚বὙ• ᤯᣾‫ܝͳܦ‬ᄉ͛࠭ԩ‫౅ͳܦ‬஧͛࠭ညᄉॕֽ• ̯‫ܰͳܦ‬ᛪ᭦ᣢ࠰Ѣᄉབ᧙ԩഴ‫ڰ‬ᛪ᭦Ԧ࠰ညᄉॕֽ
ԲܰὋഴ‫ڰ‬ᄉࡆࠩ˶͗ф߿ܰ‫ܦ‬Юᄉབ᤯᧙ᄉব᠎ǌൣ‫ࣂ͂ੇݟ‬ፂԦဗᄉὋ᤯᣾‫ͳܦ‬‫֖ܝ‬ഴ‫ܰڰ‬ᛪ᭦஘ܾᄉབ᧙ᦏ௦᤯᣾ࠪึ֖ᣢ࠰ᤈᛠᄉǌᤇ̎‫ځ‬ገຌఀᄉᤋଋ‫ڙ‬ʶᡐὋ੝̾ʿ᜵ઁФ˖౼ʶᮉःၸҁኤӬᄉ̠ࢹѫౡ˖ǌ‫ځ‬൤ੇ͂᜵ၸˏሗʿՎ౅᠎᧗
ள੯ᛠʶ᥅͋ᄽὋፆ౦‫ڎݟ‬ǌ

135

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

aaa-001392

50(1)

Tj (°C)

(2)

40

(3)

30

20
0

4

8

12
y-gap (mm)὇Ὀ5K὇ઊЏᨷὈ
὇Ὀ5K὇ᳫᓣ‫܇‬஧Ὀ
὇Ὀ5K὇᫹౜ᨷὈ

图 5-7. 三种不同材质随着 Y- 间隙变化的表现‫ڙ‬ᛪ˖ੇ͂̾ኤӬᄉழय঳ፆʶʽʻሗ౅᠎ᄉ࡚বὙ
表 5-2. 材质属性的简单总结
Material

Heat transfer by radiation Heat transfer by conduction

Black plastic

good

bad

Polished aluminium

bad

good

Anodized aluminium

good

good

ᳫᓣ‫܇‬஧֖ઊЏᨷᦏԵ௦‫ڙ‬ʶழ᭦‫ݝ‬ὋԲʶழ᭦ࢿὋ‫ځ‬൤ࠪ̅ᤇˏሗ౅᠎ᄉຝऎ͗థཁᰳὋ‫˝ځ‬Ԫ᧙বᑞࣲʿᑞ߸К๖ᬓǌͭ௦Ὃ᫹౜ᨷ౅᠎௦ˏ˓ழ᭦˖ణ‫ݝ‬ᄉὋԀ௦‫ݝ‬ᄉ࠭ͳὋԠ௦‫ݝ‬ᄉབᣢ࠰౅᠎Ὃ੝̾ᤇ˓౅᠎ᄉຝऎ᜵ͯʶ̎ǌ

136

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

5.3.3 总结：Y- 间隙对器件 Tj 的影响ʽ᭦ࡂ௦̯ఴብ᜹ࠢ੝३ᄉ঳ፆὙ
ˀ෤థܰ‫ܦ‬ᄰඊὋథܰ‫ܦ‬ௐ͗࠭ᒰЮᦉ٧͇ຝऎӣᰳὋᤇԺ̯̾ᳫᓣ‫܇‬஧ˀઊЏᨷ౅᠎˖ᄹѢ
ཨᏪὋ᫹౜ᨷ౅᠎҃੆ᄉܰ‫ܦ‬ԁԺ̾ᣏॱ‫ڠ‬ᬋͯ٧͇ຝऎ
ܰ‫ܦ‬Юᦉᄉቆච௦Ϣ໔ᄉὋ੝̾ᒬཨቆචࠪึʿᑞԦၶ
ߚ‫ܦܰ̅ڙ‬Юᦉᄉབ᧙૮ܾ఺҃థ
 "Ὅ᤯᣾Ϣ໔ᄉቆච͛࠭
 #Ὅᄯଋ᤯᣾1$#ᄉ᣷ᎅҁܰ‫ܦ‬ᤈᛠ͛࠭ $Ὅᣢ࠰
བᣢ࠰̓૰Ԩф̅ˏ˓ʿՎᣢ࠰ᛪ᭦ᄉ᜼ᝇጆஜὋᬣᅋܰ‫ܦ‬Юᦉቆᫍ‫ܷܘ‬Ꮺӣᰳܰ‫ܦ‬ᄉ౅᠎࠱ॕֽഴ‫ڰ‬ᄉஞͳབবᑞὋྱѾ௦౅஧ᄉབ࠭ည֖ᛪ᭦Ԧ࠰ည
᤯᣾Ꮵᘼʻሗ౅᠎Ὃ᫹౜ᨷ౅᠎థᅋణ‫ݝ‬ᄉ࠭བညԢᛪ᭦ᣢ࠰ጆஜ

5.4 增加 PCB 周围的 X 和 Z- 间隙ᄫґ˝ൢὋੇ͂Ꮵᘼᄉ੝థৰхᦏߚ‫ڙ‬1$#᣷ᎅ֖ܰ‫ܦ‬Ξ‫ܝ‬థᄯଋଋᝎὋࡉክଋᝎᄉ
᭦ሤ᭣࣡࠴Ὃ‫˖ڎ‬ᄉ‫ࣂ्ڎ‬ፂᛪ௙˿᤯᣾൤བᡸफ़͛ᤫᄉᑞ᧙௦௬ᗂᄉὋஜ᧙ᑞ
᣹ҁᳫᓣ‫܇‬஧ܰ‫ܦ‬஘བ঳᧙ᄉࢺԾǌ137

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

ͭ௦Ὃ‫ڙ‬ဗࠃᄉᦠᎵ˖ၿ̅ႂᡸፏᎅ੊௦Ф߱఺೙ழ᭦ᄉԓ‫ځ‬Ὃ1$#ˀܰ‫ܦ‬Ξ‫˧ܝ‬ᫍᭉ᜵ߚ‫ڙ‬ᫍᬨǌलЙᤇಧᄉቆචᫍᬨ࠱͗இԪഴ‫ۋ‬ЮԺᑞᄉ஘བᡸफ़Ὃᤆ͗ॸཨॕֽ
ཛྷଋ‫ڙ‬1$#ʼᄉ.04'&5٧͇ᄉຝऎǌ˝˿ᆐቂ1$#ֆ‫ډ‬ቆචᫍᬨᄉॕֽὋ᧗ளᤁᛠ˧ґᄉഴ‫ۋ‬Ὃͭᤇ൒9֖;ᫍᬨԵ௦
NNǋNNὋស᜸‫ڎ‬ǌ

aaa-001393

图 5-8. 在 PCB 周围加入间隙
5.4.1 黑色塑料外壳ᳫᓣ‫܇‬஧ܰ‫ܦ‬ᄉፆ౦‫ڎݟ‬੝ᇧ

138

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

aaa-001394

70
Tj (°C)60(1) (2) (3)

50

40

30

20
0

4

8

12
y-gap (mm)὇Ὀ5Kᳫᓣ‫܇‬஧὇NNᫍᬨὈ
὇Ὀ5Kᳫᓣ‫܇‬஧὇NNᫍᬨὈ
὇Ὀ5Kᳫᓣ‫܇‬஧὇௃ᫍᬨὈ

图 5-9. 黑色塑料外壳 X 和 Z- 间隙对 Tj 的影响ᙉཨॆलЙᫍᬨՐੇ͂ᄹҁ˿ʶ̎ࢿѾὋͭ஌౦ࣲʿӠѫ௙௬Ὃܷጝąǌᤇ௦‫ځ‬˝ᳫᓣ‫܇‬஧ࣲʿ௦ʶ˓ᓡ‫ݝ‬ᄉ࠭ͳὋ੝̾ࠪܰ‫ܦ‬ᄉࣲ͛࠭ʿ௦˞᜵ᄉ࠭བᡸफ़὇᜸‫ڎ‬
ὈǌԲܰὋ᜼ᝇጆஜ‫ܷ࠭͗ܘ‬ᒰᣢ࠰͛ᤫᄉབ᧙‫ܘ‬ҪὋ‫ځ‬൤Ԝᬓ͛࠭஘བᡸफ़ࣲ
ʿᑞࣛ౎ຝऎʼᄉஇԪǌ

5.4.2 抛光铝外壳ੇ͂యय़ᨷܰ‫ܦ‬థఝ௬ᗂᄉ஌౦Ὃ‫˝ځ‬ᨷᄉ࠭བব᜵ඊ‫܇‬஧ु३ܲὋ੝̾Ԝᬓᄯଋଋ
ᝎᄉᡸफ़࠱͗ࠪ5KథఝܲᄉॕֽὋઊЏ‫ူܪ‬ᄉᨷܰ‫ܦ‬ᄉ͋ᄽፆ౦‫ڎݟ‬ǌ

139

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

aaa-001395

70
Tj (°C)
60
(1)
(2)

50

(3)

40

30

20
0

4

8

12
y-gap (mm)὇Ὀ5KઊЏᨷ὇NNᫍᬨὈ
὇Ὀ5KઊЏᨷ὇NNᫍᬨὈ
὇Ὀ5KઊЏᨷ὇௃ᫍᬨὈ

图 5-10. 抛光铝外壳 X 和 Z- 间隙对 Tj 的影响‫ڙ‬1$#ֆ‫ډ‬ҪЙ9֖;ᫍᬨᄉፆ౦௦Ϙ३ੇ͂ซ਒ᄉὋ࠾Ф௦ॆ:ᫍᬨ‫ܘ‬Ҫௐǌ
ॆ:ᫍᬨ௦NNௐὋ࠭ᒰᤂąᄉຝऎӣᰳǌ᤯᣾Ԝᬓ1$#᣷ᎅᄉ͛࠭ᡸफ़Ὃ
ੇ͂Φଡӣ˿1$#֖ܰ‫˧ܦ‬ᫍᄉፏᎅবὙ • 1$#ˀܰ‫ܦ‬ᄉᄯଋଋᝎᜁԜᬓ˿ • ᤯᣾ቆචึҮࣛᡋᄉབ̮ཨॡ࠵Ὃ‫˝ځ‬ቆචᤆ௦᭡ൢᄉ • བᣢ࠰ᄉ̓૰˶௦ॡ࠵ᄉὋ‫˝ځ‬ᨷᛪ᭦ᄉᣢ࠰ည˶௦ॡͯᄉ
5.4.3 阳极铝外壳ࠪ̅᫹౜Ӑ‫ူܪ‬ᄉᨷܰ‫ܦ‬Ὃ‫ܘ‬Ҫ9֖;ᫍᬨᄉ஌౦௦ʿܷᄉὋ᜸‫ڎ‬ǌ

140

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

aaa-001396

70
Tj (°C)
60

50
(1)
(2)

40

(3)

30

20
0

4

8

12
y-gap (mm)὇Ὀ5K᫹౜ᨷ὇NNᫍᬨὈ
὇Ὀ5K᫹౜ᨷ὇NNᫍᬨὈ
὇Ὀ5K᫹౜ᨷ὇௃ᫍᬨὈ

图 5-1. 阳极化处理过的铝外壳 X 和 Z- 间隙对 Tj 的影响ᙉཨ‫ڙ‬ᤇሗৰхʽὋܾԜ˿ഴ‫ۋ‬ᄉᄯଋ͛࠭ᡸफ़Ὃͭབᣢ࠰ᡸफ़̮ཨӠѫథ஌Ὃॅҩ̅ܰ‫᠎౅ܦ‬ᄉᛪ᭦‫ူܪ‬ǌ‫ځ‬൤5Kࣲ෤థϷઊЏᨷ౅᠎ᥦಧԪӐܷǌ

5.4.4 并排比较三种外壳‫ࡘڎ‬ᇧѢʻሗܰ‫ܦ‬ᄉፆ౦Ὃᤇ˓‫ڎ‬Ժ̾ᝧੇ͂ඊᣖ1$#ˀܰ‫ܦ‬෤థᄯଋଋᝎ
ௐὋʻሗʿՎ౅᠎ᄉॕֽǌ141

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

aaa-001397

70
Tj (°C)
(1)

60

(2)

50

(3)

40

(4)
(5)
(6)

30

20
0

4

8

12
y-gap (mm)὇Ὀ5K᫹౜ᨷ὇NNᫍᬨὈ
὇Ὀ5KઊЏᨷ὇NNᫍᬨὈ
὇Ὀ5Kᳫᓣ‫܇‬஧὇NNᫍᬨὈ
὇Ὀ5Kᳫᓣ‫܇‬஧὇NNᫍᬨὈ
὇Ὀ5K᫹౜ᨷ὇NNᫍᬨὈ
὇Ὀ5K᫹౜ᨷ὇NNᫍᬨὈ图 5-12. 三种不同的外壳 X 和 Z- 间隙对 Tj 的影响‫ࡘڎ‬ᇧѢʻሗܰ‫ܦ‬ᄉፆ౦Ὃᤇ˓‫ڎ‬Ժ̾ᝧੇ͂ඊᣖ1$#ˀܰ‫ܦ‬෤థᄯଋଋᝎ
ௐὋʻሗʿՎ౅᠎ᄉॕֽǌ142

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

5.4.5 总结：在 PCB 周围加入 X 和 Z- 间隙• ‫ڙ‬1$#֖‫˧ͳܦ‬ᫍҪʼᫍᬨ͗๖ᬓ߱͂˧ᫍᄉᄯଋ͛࠭བ᤯ᡸ• ࠪ̅ᳫᓣ‫܇‬஧ܰ‫ܦ‬Ὃၿ̅‫܇‬஧௦࠭བবඊᣖࢿᄉὋ੝̾ቆᫍᫍᬨࠪ5Kᄉॕֽࣲʿ
௙௬Ὃͭ‫ڙ‬ᛪ᭦˧ᫍᄉབᣢ࠰̓૰ᆷࠃᓡ‫ݝ‬ᄉ• ࠪ̅:ᫍᬨඊᣖܷᄉઊЏᨷܰ‫ܦ‬Ὃ஌౦ࡂඊᣖ௙௬Ὃ‫˝ځ‬ᨷ௦ᓡ‫ݝ‬ᄉབ࠭ͳὋ
ͭᣢ࠰̓૰ᣖࢿ• ᫹౜ᨷ౅஧ᄉຝऎԪӐ̭̅ʼ᭦ˏሗ౅஧˧ᫍὋԓ‫ځ‬௦ࡉክᨷᄉ࠭བবᑞ‫ݝ‬Ὃ᫹౜Ӑ‫ူܪ‬ՐᄉᨷଡΘᣖ‫ݝ‬ᄉབᣢ࠰̓૰• ശՓଅѴ౎ᄹὋࠪ̅᫹౜Ӑ‫ူܪ‬ᄉᨷ֖ᳫᓣ‫܇‬஧ᄉຝऎఛጲӠѫᄰͪὋՎௐྱѾ௦‫ڙ‬ᣖܷ:ᫍᬨௐઊЏᨷ5Kຝऎᣖᰳ• ܰ‫ܦ‬ᄉ࠭བည֖ᣢ࠰ည˶ॕֽ̯ܰ‫ܦ‬ҁܰ‫ܰܦ‬ᛪ᭦вҁֆ‫ډ‬ᄉབᡸफ़ǌ

5.5 PCB 的封装ᄫґ˝ൢὋੇ͂Ե௦Ꮵᘼ˿1$#‫˖ܦܰڙܪ‬ᄉቆච˧˖ὋཨᏪథௐϊ‫ܦܰڙ‬Ю͗ᦉѫ੊Кᦉ‫܌‬Ќʼʶሗ࠯ᜈӐՋྫྷὋʶᓉ˝˿ፋ1$#᫸෉֖᫸໼າὋ˶Ժ̾ઁഴ‫ڰ‬Ԫ੆ʶ˓ஞͳଡᰳ఺೙ሶ߿বǌ௬Ꮺ௛᜸Ὃ‫ݟ‬౦ੇ͂ઁܰ‫ܦ‬Ю‫܌‬Ќʶ̎੊Кᦉ‫౅ͳڌ‬஧Ὃഴ‫ڰ‬ᄉབবᑞ࠱இԪὋԀ΍ʿᤈᛠХͳᄉѫౡὋͪ˪˶ᅻ᥊̾ʽழ᭦࠱͗ԩॕֽὙ• ϛ᝹ࠚ࠯ྫྷ௦ʿ࠭བᄉὋᦉѫ੊ᏧКᦉᄉᣢ࠰ᡸफ़࠱ᜁԜᬓ• ᦉѫ੊ᏧКᦉᄉܰ‫ܦ‬Ю᤯᣾ቆචᄉ͛࠭ᡸफ़࠱͗இؒὋґଡ௦ࠚ࠯ྫྷ᜵ඊ᭡ൢᄉ
ቆච࠭བည‫ݝ‬143

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

‫ڙ‬ଋʽ౎ᄉѫౡ˖Ὃੇ͂࠱ᆐቂʶ˓Ц‫ۋ‬ᄉ࠭བည˝8N,ᄉࠚ࠯ྫྷᄉॕֽὋ
˝˿ᤈᛠඊᣖὋ᭡ൢቆචᄉ࠭བည˝8N,Ὃ੝̾ࡉክࠚ࠯ྫྷᄉ࠭བবࣲʿ௦
᭣࣡ᰳὋͭԁ௦᜵ඊቆචᰳǌੇ͂࠱Ꮵᘼˏሗ‫܌‬ЌழกὋʶሗ௦ࠚ࠯ྫྷѷ‫ݝ‬ҁ᣹1$#ᛪ᭦ὋԲʶሗ௦ࠚ࠯ྫྷЌ໗ஞ˓ቆᫍὋ᜸‫ڎ‬ǌੇ͂࠱Ե೜ᰍ9֖;ᫍᬨ௦NNᄉᦠᎵὋ૰Աពឬ1$#᣷ᎅ֖ܰ‫ܦ‬Ю‫ܝ‬ᄉᫍᬨ௦
NNὋူၿ‫ݟ‬ʽὙ• ᭉ᜵࠱Ԫ᧙ᄉஜ᧙ଌ҃‫ڙ‬Ժଌᔴ‫ډ‬• ‫ڙ‬ဗࠃःၸ˖Ὃॆ΍ၸᨷ҃ܰ‫ܦ‬ௐὋԺᑞ‫ڙ‬1$#֖ܰ‫˧ܦ‬ᫍᭉ᜵ଡΘႂචፏᎅ• ᤆԺᑞ‫ڙ‬9֖;ᣈʼὋ1$#͗௦ഴ‫˖ڰ‬ణܷᄉ࿗በࠪ៵Ὃ‫ځ‬൤‫ڙͳܦ‬ᤇ̎ழՓʼॡ
Ժᑞʿ͗ඊ1$#ܷॡܲ

aaa-001398

图 5-13. 外壳内部分填充密封物或完全填充的情况

144

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

5.5.1 部分填充ʻሗ‫ͳܦ‬ዜ‫ۋ‬ᄉፆ౦௬ᇧ‫ڎڙ‬ǋ‫˖ڎ֖ڎ‬Ὃ˝˿ఝ‫ڠݝ‬ඊᣖὋඇ˓
‫˖्ڎ‬Վௐࡘᇧ෤థ‫܌‬Ќྫྷᄉፆ౦ǌ
aaa-001399

70
Tj (°C)
60

50

(1)
(2)

40

30

20
0

4

8

12
y-gap (mm)὇ὈNNᫍᬨὋ௃‫܌‬Ќྫྷǌ὇ὈNNᫍᬨὋᦉѫ‫܌‬Ќྫྷǌ

图 5-14. 有部分填充物的黑色塑料外壳145

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

aaa-001400

70
Tj (°C)
60
(1)

50
(2)

40

30

20
0

4

8

12
y-gap (mm)὇ὈNNᫍᬨὋ෤థ‫܌‬Ќྫྷ὇ὈNNᫍᬨὋథᦉѫ‫܌‬Ќྫྷ

图 5-15. 有部分填充物 - 抛光铝外壳
aaa-001401

70
Tj (°C)
60

50
(1)

40
(2)

30

20
0

4

8

12
y-gap (mm)὇ὈNNᫍᬨὋ෤థ‫܌‬Ќྫྷ὇ὈNNᫍᬨὋథᦉѫ‫܌‬Ќྫྷ

图 5-16. 有部分填充物 - 阳极铝外壳146

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

‫ڙ‬੝థʻሗৰх˖Ὃᦉѫ‫܌‬Ќࡂࣂፂॡܷርऎᬋͯ˿ຝऎὋᤇ௙௬ᛪ௙˿᤯᣾ҪЙ஘བᣖ‫ݝ‬ᄉࠚ࠯ྫྷὋलЙ˿ள͛࠭ᡸफ़ὋࠪઊЏ‫ူܪ‬ᄉᨷ౅᠎࠾ФϘ३ซ਒ᄉὋ‫˝ځ‬ԓ౎ᣖࢿᄉབᣢ࠰ᡸफ़ࣂፂᜁఝథ஌ညᄉ͛࠭ᡸफ़ఢ̼ǌ˝˿ࠪඊὋ‫˖ڎ‬ᄉ‫्ڎ‬Ժ̾ၸ̅ፆ౦ᄉನࠪǌ
aaa-001402

70
Tj (°C)
60

50
Polished aluminium and black plastic enclosures
(1)

40

(2)
(3)

Anodized aluminium enclosure

30

20
0

4

8

12
y-gap (mm)὇ὈNNᫍᬨὋઊЏᨷὋᦉѫ‫܌‬Ќ὇ὈNNᫍᬨὋઊЏᨷὋᦉѫ‫܌‬Ќ὇ὈNNᫍᬨὋ᫹౜ᨷὋᦉѫ‫܌‬Ќ

图 5-17. 有部分填充物的三种外壳的总结ᤇௐੇ͂˶᭣࣡థᡙᄉซ਒ҁὋፆ౦Ԫ३ʿΙᠺ̅:ᫍᬨ˿ǌ147

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

5.5.2 全部填充Кᦉ‫܌‬Ќᄉʻሗܰ‫ܦ‬ᄉፆ౦ࡘᇧ‫ڎ˿ڙ‬Ὃ֖˖Ὃ˝˿᣹ҁඊᣖᄉᄫᄉὋӦ‫܌‬Ќ੊෤థ‫܌‬Ќᄉፆ౦˶‫˖ڎڙ‬ǌ
aaa-001403

70
Tj (°C)
60

50

(1)
(2)

40

(3)

30

20
0

4

8

12
y-gap (mm)὇ὈNNᫍᬨὋ෤థ‫܌‬Ќྫྷ὇ὈNNᫍᬨὋథᦉѫ‫܌‬Ќྫྷ὇ὈNNᫍᬨὋథКᦉ‫܌‬Ќྫྷ

图 5-18. 全部填充 - 黑色塑料壳体

148

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

aaa-001404

70
Tj (°C)
60
(1)

50
(2)

40

(3)

30

20
0

4

8

12
y-gap (mm)὇ὈNNᫍᬨὋ෤థ‫܌‬Ќྫྷ὇ὈNNᫍᬨὋథᦉѫ‫܌‬Ќྫྷ὇ὈNNᫍᬨὋథКᦉ‫܌‬Ќྫྷ

图 5-19. 全部填充 - 抛光铝壳体
aaa-001405

70
Tj (°C)
60

50
(1)

40
(2)
(3)

30

20
0

4

8

12
y-gap (mm)὇ὈNNᫍᬨὋ෤థ‫܌‬Ќྫྷ὇ὈNNᫍᬨὋథᦉѫ‫܌‬Ќྫྷ὇ὈNNᫍᬨὋథКᦉ‫܌‬Ќྫྷ

图 5-20. 全部填充 - 阳极铝壳体149

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

Кᦉ‫܌‬Ќᄉፆ౦֖ᦉѫ‫܌‬Ќᄉ᭣࣡ᄰͪὋຝऎஞͳʼКᦉᬋͯὋᏪ˄థ̎ௐϊᤇ˓ʽᬋ௦ᄰॆԺ᜹ᄉὋᏪ˄ࣲʿΙᠺ̅:ᫍᬨǌ˝˿ࠪඊὋ‫ࡘڎ‬ᇧ˿Кᦉ‫܌‬Ќௐᄉʻሗܰ‫˖ܦ‬ᄉ٧͇5Kᄉ࿃খఛጲǌ
aaa-001406

70
Tj (°C)
60

50

(1)

40

(2)
(3)

30

20
0

4

8

12
y-gap (mm)὇ὈNNᫍᬨὋઊЏᨷὋКᦉ࠯ᜈ὇ὈNNᫍᬨὋᳫᓣ‫܇‬஧ὋКᦉ࠯ᜈ὇ὈNNᫍᬨὋ᫹౜ᨷὋКᦉ࠯ᜈ

图 5-2. 全部填充的三种壳体类型总结ʿᏥᘼܰ‫᠎౅ܦ‬Ὃ᤯᣾‫܌‬Ќܰ‫ܦ‬ЮᦉቆᫍὋੇ͂३ҁ˿ᄰՎᄉ஘བᡸफ़Ὃͭੇ̮͂ཨ
ԦဗԀ΍ܰ‫ࠩࡆܦ‬ᄰՎὋ౅᠎ʿՎ˶͗థʿՎᄉབ஌ःǌᤇ௦‫ܦܰ˝ځ‬Юᦉᄉ஘བᡸ
फ़Ե௦བ᧙̯བຸҁֆ‫ډ‬ஞ˓བᡸफ़ᄉʶᦉѫὋབ᧙̮ᭉ᜵̾͛࠭ᄉழय᤯᣾‫ͳܦ‬ᄉΞ‫ܝ‬ὋཨՐ̾ࠪึ֖ᣢ࠰ᄉழय̯‫ܰͳܦ‬ᛪ᭦஘ܾҁֆ‫ډ‬ቆච˖ǌ੝థᤇ̎བ᤯ᡸᦏ
౜ܷ‫ڠ‬Ԩф̅౅஧ྱবὋᤇʶཁੇ͂ࣂፂᄹҁ˿Ὃ‫܌‬ЌՎಧࡆࠩᄉܰ‫ܦ‬Ὃͭབবᑞԁ
ʿࡉᄰՎǌ

150

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

঳ፆὙ‫܌‬ЌӉᜈ1$#  ʿ᝶௦Кᦉ੊ᦉѫ‫܌‬ЌὋၸ࠭བবఝ‫ݝ‬ᄉ౅᠎̼ఢ᭡ൢᄉቆචὋԜᬓ˿ഴ‫ۋ‬Юᦉѫ੊Кᦉᄉབᣢ࠰ᡸफ़  ᦉѫ੊Кᦉ‫܌‬ЌᦏԺ̾࠭ᒰ٧͇ຝऎᄉʽᬋ  ፆ౦۲ఴʿΙᠺ̅:ᫍᬨ

5.6 通过外壳直接冷却ҁᄫґ˝ൢੇ͂ᏥᘼᄉৰхὋ1$#ˀܰ‫ܦ‬ᄯଋଋᝎ᭦ሤᦏ௦ඊᣖ࠴ᄉὋԵ௦1$#ᄉ
᣷ᎅὋၴᒯ෤థଋᝎὋੇ͂࠱Ꮵᘼ1$#֖‫ͳܦ‬ଋᝎఝᄯଋᄉˏሗৰхǌ
5.6.1 PCB 底部散热
1$#ऄᦉ஘བ௦߶ଅ1$#ऄᦉஉᎵଋᤂ̅ܰ‫ܦ‬Юᛪ᭦Ὃࣲၸʶ˓ᘘᄉፏᎅࡎᬥሎὋ
᜸‫ڎ‬ǌ

aaa-001407

图 5-22. PCB 底部散热151

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

ऄᦉ஘བᄉᄫಕ௦ल࠭བ᧙̯.04'&5ᄉం‫ڒ‬ὋЎ᤯᣾.04'&5٧͇ᄉ࠯ᜈऄᦉὋ
в᤯᣾1$#ᄉ᣾ߗҁܰ‫ܦ‬ǌ‫ܦܰڙ‬Юᦉᄫᄉ௦ᝧ͛࠭੆˝˞᜵ᄉབ᧙͛ᤫ఺҃ǌʶெབ᧙ҁ᣹ܰ‫ܰܦ̯ܰ͗࠱ܦ‬ᛪ᭦̾ࠪึ֖ᣢ࠰ᄉழय஘࣊ҁֆ‫ډ‬ဖܑ˖ǌੇ͂ᤤၸᄉፏᎅྞ࠭བጆஜ˝8N,Ὃԑऎ˝NNὋ̼ᛪ˿࣡᜸ᄉፏᎅ౅
஧ǌဗ‫ڙ‬:ᫍᬨԵˀ1$#ᄉʶ᭦థСὋ‫˧ڙ‬ґᄉብᓫ˖Ὃੇ͂ԵᏥᘼ˿1$#᣷ᎅˀܰ‫ܦ‬Ю‫ܝ‬ᫍᬨ˝NNᄉᦠᎵὋ੝థʻሗܰ‫ܦ‬ᄉፆ౦᜸‫ڎ‬Ὃ˝˿ࠪඊὋՎௐʶ
ᡐઁ෤థऄ᭦஘བᄉᄰСፆ౦ࡘᇧѢ˿ǌ
aaa-001408

70
Tj (°C)
(1)

60

(2)
(3)

50

(4)
(5)
(6)

40

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20
0

4

8

12
y-gap (mm)὇Ὀ5KઊЏᨷ
὇Ὀ5Kᳫᓣ‫܇‬஧
὇Ὀ5K᫹౜ᨷ
὇Ὀ5Kᳫᓣ‫܇‬஧ऄᦉ஘བ
὇Ὀ5KઊЏᨷऄᦉ஘བ
὇Ὀ5K᫹౜ᨷऄᦉ஘བ

图 5-23. 三种采用 BSC（底部散热）的不同材质的外壳的热性能比较152

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

ऄ᭦஘བᄉःၸࣂፂ࠭ᒰ˿ʻሗৰхᄉຝऎᄉʽᬋὋፆ౦і˪ʿԨф̅:ᫍᬨὋ
ੇ͂ઁ͛࠭Ԫ੆˞᜵఺҃ᄉርऎࡘᇧ‫ڎڙ‬ǌၿ̅5Kі˪ʿԨф̅:ᫍᬨὋ‫ڎ‬Եᛪᇧ˿:NNᄉፆ౦ὋNN௦ඊᣖՋူᄉὋ‫˝ځ‬᜵Ꮵᘼҁ1$#ᮆᦉ‫ݟ‬ᤋଋ٧ὋႂࠓኍФ߱٧͇ǌ
aaa-001409

2.0
Heat flux(W)

Black plastic

Polished aluminium

Anodized aluminium

1.6

1.2

0.8
(1)

(2)

(1)

(2)

(1)

(2)

0.4

0.0
Enclosure type὇Ὀ͛࠭஘བ
὇ὈФ̴஘བ᤬फ़

图 5-24. 应用底部散热后，三种外壳的热传导程度的比较（Y = 10 mm）

153

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

ࠪ̅ˏ˓ᨷܰ‫ܦ‬Ὃܰ‫ܦ‬Юᦉ᤯᣾͛࠭͛ᣤᄉབ᧙ஜ᧙‫ڙ‬ඇሗৰх˖ᦏᡓ᣾˿ǌᤇःឞʿ݈যὋ‫˝ځ‬ᨷ௦ඊᣖ‫ݝ‬ᄉབ࠭ͳ὇᜸ᛪ֖ᛪὈ੝̾෤థᛪဗѢࠪབ͛࠭ᣖ˝௙௬ᄉ᫽ᆽǌԀ΍ࠪ̅‫܇‬஧ܰ‫ܦ‬Ὃܰ‫ܦ‬Ю᤯᣾བ͛࠭͛ᤫᄉབ᧙˶ࣂፂ᣹ҁ˿ǌፆՋ‫౎ڎ‬ᄹὋ̂ࠃᛪ௙ऄ᭦஘བ௦ࣛᡋ1$#བ᧙ᄉణ‫ݝ‬ழयǌణՐὋൣ‫˧͂ੇݟ‬ґ੝᜸Ὃ᫹౜Ӑ‫ူܪ‬ᄉܰ‫ܦ‬᣹ҁ˿ஞͳణ·ᛪဗὋᤇ३ᄝ̅߱ᓡ‫ݝ‬ᄉ࠭བব֖థ஌ᄉབᣢ࠰ǌ

5.6.2 有填充物并采取 PCB 底部散热ͺ˝ऄ᭦чԁѫౡᄉణՐʶᦉѫὋੇ͂Ժ̾Ꮵᘼ‫ܦܰڙ‬ЮҪЙ‫܌‬Ќྫྷᄉॕֽǌ‫ڙ‬ብ˖Ὃੇ͂Ԧဗ᜵ਆᬋͯ٧͇ຝऎԺ̾࠱ܰ‫ܦ‬Юᦉቆᫍఢ૰੆ᦉѫ੊ᏧКᦉᄉ‫܌‬ЌྫྷὋ‫܌˝ځ‬Ќྫྷᄉ࠭བব᜵ඊ᭡ൢᄉቆච‫ݝ‬ᄉܲǌ‫ڙ‬ብ˖ᄉኃʶᦉѫὋၿ̅ҪЙ˿᤯᣾ܰ‫ܝܦ‬ᄉᄯଋ͛࠭བᡸफ़Ὃੇ͂ᄹ᜸˿ःၸऄᦉчԁࣛ౎ᄉ௬ᗂᄉॕֽὋྱѾ௦ࠪ̅ᨷܰ‫ܦ‬Ὃ˞᜵ᄉབ᧙ᦏ௦̾͛࠭ᄉழय᤯᣾ܰ‫ܝܦ‬ᤈᛠ஘བ὇‫ڎ‬ὈὋ‫ځ‬൤Ὃ᜵᜹ࠢҁᄉဗ៵࠱ॡథᡙὋҪЙ‫܌‬Ќྫྷ௦ՠԺ̾ࣛ౎٧͇ຝऎᄉ௬ᗂԪӐփὋ᜸‫ڎ‬ǌ

154

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

aaa-001410

图 5-25. 底面冷却，加部分填充（底部）和全部填充（顶部）ࠪብᓫ˖ᄉʻሗऄᦉчԁழ಴‫ܘ‬Ҫ˿ᦉѫ੊Кᦉ‫܌‬ЌՐᤈᛠ͋ᄽὋፆ౦‫ڎݟ‬
ǌ

155

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

aaa-001411

45Black plastic

Tj (°C)

Polished aluminium

Anodized aluminium

40

35

30
(1)

(2)

(3)

(1)

(2)

(3)

(1)

(2)

(3)

25

20
Enclosure type὇Ὀ෤థ‫܌‬Ќྫྷ὇Ὀథᦉѫ‫܌‬Ќྫྷ὇ὈКᦉ‫܌‬Ќ

图 5-26. 底面散热，带和不带填充封装ࠪ̅ᨷܰ‫ܦ‬Ὃ‫܌‬ЌᄉѢဗі˪ࠪ٧͇ຝऎ෤థॕֽὋᤇ˓ፆ౦ࣲʿ݈যὋ‫ᦉܷ˝ځ‬ѫᄉབ᧙ࣂፂ᤯᣾ᄯଋ͛࠭ᄉழय̯1$#ࣛҁ˿ܰ‫ܦ‬Ὃ੝̾ҪЙ‫܌‬ЌྫྷԵ௦ᤴ੆˿ᮨܰ
ᄉॱ࠴ࢿऩǌͭࠪ̅‫܇‬஧ܰ‫ܦ‬Ὃၿ̅ᄯଋଋᝎᏪ͛ᤫҁ‫ͳܦ‬ᄉབ᧙ᣖ࠵Ὃ੝̾ҪЙ‫܌‬ЌྫྷՐథ˿ఝ˝௬ᗂᄉॕֽǌ156

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

5.6.3 PCB 的顶部散热ᮆࡎчԁ54$ࡂ௦࠱٧͇ᄉᮆᦉଋᤂ̅ܰ‫ܦ‬ᄉЮᛪ᭦ὋࣲၸʶࡎᘘፏᎅྞᤈᛠᬥሎὋ
ស᜸‫ڎ‬ǌࡉክ‫֖ܦܰڙ‬٧͇࠯ᜈ˧ࣲᫍ෤ႂචፏᎅᄉॸ᜵Ὃͭ˝˿ࠃဗ٧͇ˀܰ
‫ܦ‬ᛪ᭦ᄉ૆፝ଋᝎὋ࣡࣡लЙʶ˓ᫍᬨ‫܌‬Ќǌ‫ڙ‬ఴࠃΒ˖Ὃੇ͂࠱΍ၸ‫ڙ‬ऄᦉчԁ಴Β˖ʶಧᄉፏᎅ౅஧ǌ

aaa-001412

图 5-27. 器件顶层冷却ᤇʶ࣊Ꮅᄉᄫᄉ௦ल࠭བ᧙̯.04'&5ᄉನॶὋ᤯᣾٧͇࠯ᜈᄉᮆࡎὋ஘࣊ҁܰ‫ܦ‬ǌ:ᫍᬨԵ֖1$#ᄉʶ᭦ᄰСὋ֖ґʶብʶಧὋੇ͂ԵᏥᘼ1$#᣷ᎅ֖ܰ‫ܦ‬ᫍᬨ˝
NNᄉৰхὋʻሗৰхᄉፆ౦ࡘᇧ‫˖ڎڙ‬Ὃ˝˿ඊᣖὋ˶ʶᡐѴѢ˿ల᧓ၸᮆ
ࡎчԁᄉፆ౦ǌ157

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

aaa-001413

70
Tj (°C)
(1)

60

(2)
(3)
(4)
(5)

50

(6)

40

30

20
0

4

8

12
y-gap (mm)὇Ὀ5KઊЏᨷ
὇Ὀ5Kᳫᓣ‫܇‬஧
὇Ὀ5K᫹౜ᨷ
὇Ὀ5KઊЏᨷὋᮆᦉ஘བ
὇Ὀ5Kᳫᓣ‫܇‬஧Ὃᮆᦉ஘བ
὇Ὀ5K᫹౜ᨷὋᮆᦉ஘བ

图 5-28. 顶层冷却应用到三种外壳֖ብᓫࡘᇧᄉʶಧὋፆ౦ˀऄᦉ஘བ௙௬ᄰᤂǌᮆࡎчԁᄉःၸвʶ൒࠭ᒰ˿
ʻሗৰхᄉຝऎʽᬋǌՎಧᄉὋፆ౦˶і˪ʿԨф̅:ᫍᬨǌੇ͂ઁ͛࠭Ԫ੆˞᜵
఺҃ᄉርऎࡘᇧ‫˖ڎڙ‬Ὃ֖̾ґʶಧὋ5Kࣂፂі˪ʿΙᠺ̅:ᫍᬨὋ੝̾‫ڎ‬˖Եࡘᇧ˿:NNᄉፆ౦ǌ158

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

aaa-001414

2.0
Heat flux(W)

Black plastic

Polished aluminium

Anodized aluminium

1.6

1.2

0.8
(1)

(2)

(1)

(2)

(1)

(2)

0.4

0.0
Enclosure type὇Ὀ͛࠭஘བ
὇ὈФ̴஘བ᤬फ़

图 5-29. 应用顶层冷却后（Y- 间隙 = 10 mm）三种外壳的热传导所占程度的比较ˀऄᦉчԁᄉ‫ڎ‬ᄰඊᣖ὇‫ڎ‬ὈὋੇ͂Ժ̾ᄹѢὋࠪ̅ᨷܰ‫ܦ‬Ὃࣲ͛࠭ʿ௦ᥦ˥
ӳ˞࠭‫ͮڠ‬Ὃࠪ̅‫܇‬஧ܰ‫ܦ‬Ὃ͛࠭ˀФ߱ᄰፆՋ‫ڙ‬ʶᡐᄉᡸफ़ᄉѲѫі˪ᄰኍǌᤇʿᡛ˝݈Ὃ‫ڙ˝ځ‬ᮆࡎчԁᄉழ಴˖བ᧙ॸᮋ᜵ቇ᣾ᮆࡎᄉ‫܇‬஧࠯ᜈὋҁ᣹ፏᎅྞ֖ܰ
‫ܦ‬ǌൣ‫͂ੇݟ‬ᅻ᥊ᄉὋ‫܇‬஧௦ᄰࠪᣖࢿᄉ࠭བ౅஧ǌԲʶழ᭦Ὃࠪ̅ऄࡎчԁழ಴Ὃབ᧙థ˿͛࠭ညᄰࠪᣖᰳᄉᡸफ़὇ཛྷ᩷Ὃ1$#౛࠭བ᣾ߗὈὋ‫ڙ‬ҁ᣹ፏᎅྞ˧ґὋࣲʿ͗ᜁ‫܇‬஧࠯ᜈ੝᫽ᆽǌ

159

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

5.6.4 有填充物并采取 PCB 顶层散热֖ऄᦉчԁᥕ९ᄰՎᄉ᣾ርὋੇ͂˶࠱ᄹʶᄹ‫ڙ‬ᮆࡎчԁழ಴˖ҪЙ‫܌‬ЌྫྷᄉॕֽὋ
᜸‫ڎ‬ǌ

aaa-001415

图 5-30. 顶层冷却并带部分填充（顶层）和全部填充（底层）‫ڙ‬ऄᦉчԁழ಴˖ੇ͂ԦဗҪЙ‫܌‬ЌྫྷՐ௛̅ᬋͯ‫܇‬஧ܰ‫ܦ‬٧͇ᄉຝऎὋͭࠪ̅ᨷܰ
‫ܦ‬ԁॕֽʿܷǌᤇ௦‫̅ࠪ˝ځ‬ᨷ౅᠎ᄉܰ‫ܦ‬Ὃ˞᜵ᄉབᑞ᧙௦᤯᣾͛࠭ᄉழयቇ᣾
1$#֖֖ܰ‫ܦ‬Ξ‫ܝ‬ǌ੝̾Ҫࠚ࠯౅஧ࠪФࣂፂॡథ஌ᄉབ᤯ᡸі˪෤థॕֽǌ‫ڙ‬ᮆᦉчԁழ಴˖Ὃੇ͂ࣂፂᝢ߿٧͇࠯ᜈᄉ‫܇‬஧௦བ᧙஘ܾᄉ໷‫ڙ‬ᬩᆽὋ੝̾᜹ࠢ
ҪЙࠚ࠯౅஧௦ՠ͗ࠪ٧͇ຝऎ̖ၶ௬ᗂॕֽ᭣࣡థᡙǌብ˖ᄉʻሗᮆᦉчԁৰхࣂፂᜁᦉѫ‫܌‬Ќ੊Кᦉ‫܌‬ЌὋ͋ᄽፆ౦‫ڎݟ‬੝ᇧǌ160

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

aaa-001416

50Black plastic

Tj (°C)

Polished aluminium

Anodized aluminium

40

30

(1)

(2)

(3)

(1)

(2)

(3)

(1)

(2)

(3)

20
Enclosure type὇Ὀ෤థ‫܌‬Ќྫྷ὇Ὀథᦉѫ‫܌‬Ќྫྷ὇ὈКᦉ‫܌‬Ќ

图 5-31. 顶层冷却，有或没有密封剂֖‫ڎ‬ᄉऄᦉчԁᄉፆ౦ᄰඊὋࠪ̅ऄᦉчԁᄉᨷܰ‫࠯ࠚܦ‬ҍᄉѢဗ෤థፋ٧͇
ຝऎᤴ੆̣˥ॕֽǌͭ௦ࠪ̅ᮆࡎчԁὋੇ͂ԁᄹҁ˿ॆࠚ࠯ҍᜁःၸՐὋ٧͇ຝऎ
థ˿௙௬ᄉᬋͯǌᤇԥ௡Ѣʶ˓̂ࠃὙᮆࡎчԁழ಴˖ᄉ٧͇བᡸफ़֖ऄᦉ஘བழ಴
ࣲʿ௦ʶಧᄯଋὋ੝̯̾1$#ऄᦉஇؒ஘བᡸफ़὇᤯᣾ઁቆචఢ૰੆ࠚ࠯ҍὈ͗΍ຝ
ऎᬋͯǌ

161

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

5.6.5 总结：通过外壳直接散热ऄᦉ஘བὙ• ऄᦉчԁᄉःၸ࠭ᒰ˿٧͇ຝऎᄉᬋͯὋᬋͯ˿ܲ࠵ຝऎԨф̅ܰ‫ܦ‬ᄉ౅᠎ǌ• ፆ౦і˪ʿԩ:ᫍᬨॕֽ• ࠪ̅ᨷܰ‫ܦ‬Ὃࠚ࠯ྫྷᄉѢဗі˪෤థࠪ٧͇ຝऎᤴ੆̣˥ॕֽǌࠪ̅‫܇‬஧ܰ‫ܦ‬Ὃ  ҪЙࠚ࠯ྫྷ͗࠭ᒰຝऎᄉʽᬋ

ᮆᦉ஘བὙ• ᮆᦉчԁᄉःၸ˶ࠪ٧͇ຝऎᤴ੆˿ᬋͯὋᬋͯ˿ܲ࠵ऎԨф̅ܰ‫᠎౅ܦ‬• ཨᏪᮆࡎчԁࣲʿϷऄࡎчԁᥦ˥థ஌• ፆ౦і˪ʿԩ:ᫍᬨॕֽ• ࠪ̅ʻሗ౅᠎ᄉܰ‫ܦ‬ὋॆҪЙࠚ࠯ҍՐὋ٧͇ຝऎᦏథ௙௬ᄉʽᬋ

5.7 将外壳安装在隔热板上ҁᄫґ˝ൢὋੇ͂ᄹҁᄉ಴Βᦏ௦ઁഴ‫ۋ‬පࣰஉᎵ‫ڙ‬ቆච˖Ὃੇ͂࠱Ꮵᘼ࠱ഴ‫ڰ‬૊ཱఝᑞ̼ᛪࠃᬄःၸᄉழय߶ᜈὋΒ‫ݟ‬Ὃ‫ۆ‬ᄯ᠚ᤂᨁᬥ౛߶ᜈৰхʽᄉ஘བবᑞǌ˝˿᣹ҁ͋ᄽᄉᄫᄉὋੇ͂࠱Ꮵᘼʽ᭦ᄉഴ‫ڰ‬Ԫ᧙Ὑ  ഴ‫ۋ‬9֖;ᫍᬨ‫ڙ߿ڌ‬NN  ഴ‫ۋ‬:ᫍᬨ‫ڙ߿ڌ‬NN  ʻሗ౅᠎ܰ‫ܦ‬὇ᳫᓣ‫܇‬஧ὋઊЏᨷὋ᫹౜ᨷὈ  1$#߶ᜈ‫ܦܰڙ‬ᄉ˖ॶ  1$#ःၸऄᦉчԁ  1$#ҪЙᮆᦉчԁ162

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

5.7.1 模型的垂直方向‫ڙ‬Ꮵᘼᬥབ౛ᄉ஌౦˧ґὋੇ͂Ўᄹᄹഴ‫ۋ‬ழՓԪ੆‫ۆ‬ᄯՐ͗Ԧၶ̣˥Ὃស᜸‫ڎ‬ǌ

aaa-001417

图 5-32. 垂直方向的模型ഴ‫ۋ‬ழՓࠪ٧͇ຝऎᄉॕֽࡘᇧ‫˖ڎ˿ڙ‬ǌ

163

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

aaa-001418

70
Tj (°C)Black plastic

Polished aluminium

Anodized aluminium

60

50

40
(1)

(2)

(1)

(2)

(1)

(2)

30

20
Enclosure type὇Ὀഴ‫̅ܪۋ‬පࣰழՓ὇Ὀഴ‫ۆ̅ܪۋ‬ᄯழՓ

图 5-33. 模型的方向对器件温度的影响ழՓᄉஇԪ࠭ᒰ٧͇ຝऎణܲᬋͯ˿ąὋ᜵᝭Ͱᄫґᄉ1$#̮ཨ௦߶ᜈ‫ܦܰڙ‬ᄉ
˖ᫍὋ1$#֖ܰ‫˧ܦ‬ᫍᄉʼʽᄉᫍᬥ˝NNǌ

5.7.2 加入隔板ʽʶ൥࠱‫ڙ‬ଉᝦҪЙᬥ౛ᄉৰхὋੇࣲ͂ʿ௦࠱ഴ‫ۋ‬ᄯଋ߶ᜈ‫߸ڙ‬Ꮎࣰ᭦ᄉᬥ౛ʼὋ
Ꮺ௦᤯᣾ᥦ˓NNᄉ‫܇‬஧ஂಎᤈᛠ߶ᜈὋᤇࡂ਒։ᅋഴ‫ۋ‬ᄉᛪ᭦֖ᬥ౛ᛪ᭦ߚ‫ڙ‬ʶ˓NNᄉቆචᫍᬨὋᤇᑞఝ‫ݝ‬ᄉ̼ᛪࠃᬄःၸὋ‫ࠃʹ͉˝ځ‬ᬄഴ‫ᦏڰ‬ॡԺᑞ΍ၸ౼ሗ्यᄉ‫܇‬஧݂౎߶ᜈὋស᜸‫ڎ‬ǌ

164

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

aaa-001419

图 5-34. 模型安装在隔板上ᬥ౛ఴᢵ௦̾ʶྞYYNNᄉᨁ౛तበഴ‫ۋ‬ᄉὋၿ̅ᬥ౛ࣂፂ࡚̅ஞ˓བጆ
ፑᄉʶᦉѫὋੇ͂ࡂᭉ᜵߿˦߱ఴᢵᄉབྱবǌʶழ᭦Ὃੇ͂Ժ̾ઁᬥ౛तഴ˝ʶ‫ڰ‬̾ࠪึ֖͛࠭ழयᤈᛠབ͛ᤫᄉ௾᤯࠭བͳǌཨᏪᔩ᧓ၸᤇሗழ಴Ὃੇ͂ࡂʿ३ʿᏥ
ᘼᬥ౛ᒬᢵঞಧઁབ᧙஘࣊ҁֆ‫ډ‬ᄉὋᤇሗழกᄉӿᬖ௦ੇ͂ణጻԺᑞ͗ណ‫ࠪڎ‬ஞ˓ᢻᣙᤈᛠतഴǌʶሗఢ̼ᄉழ಴Ὃ‫ڙ‬ᤇ᧖߿˦ᬥ౛‫ڙ߿ڌ‬ֆ‫ډ‬ຝऎąὋ˶ࡂ௦ឬὋ௃᝶థܲ࠵བ
᧙͛ᤫҁᬥ౛ʼὋ߱ᄉຝऎᦏ࠱௦ፑʶᄉ‫߿ڌ‬ᄉąǌᤇሗழ಴ᄉူၿ௦‫ࠃڙ‬ᬄ˖Ὃᢻᣙᄉᢻᢵ᜵ඊഴ‫ܷۋ‬ᄉܲὋ˝˿ࠃၸবᄉᄫᄉὋ‫ڙ‬ᤇ˓ഴ‫˖ۋ‬ᬥ౛і˪Ժ̾ᝢ˝௦߸Ꮎᄉ஘བྞǌ165

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

ణՐੇ͂ᭉ᜵ᝌфᄉʶཁ௦ഴ‫ۋ‬ᄉ‫ג‬ʶ᣷ᭉ᜵֖ᬥ౛ఝଋᤂὋᤇࠪ̅ःၸᮆᦉ੊ऄᦉ
чԁᄉΒߔ౎ឬ࠾˝᧗᜵Ὃ‫ځ‬൤ੇ͂࠱͗Ꮵᘼˏሗৰ्Ὃࡂ௦ഴ‫ۋ‬ᄉऄᦉ֖ᮆᦉᦏ᭤
ᤂᬥ౛Ὃऄᦉᜁᝢ˝௦1$#ᄉཛྷଋ᭦᭤ᤂὋഴ‫ۋ‬ᄉᮆᦉ௦᭤ᤂ1$#ᄉ٧͇᭦ǌ
5.7.3 PCB 安装在模型中心的结果
1$#߶ᜈ‫ڙ‬ഴ‫ॶ˖ڰ‬὇1$#˧ʼ֖ʽ᭦ᄉ:ᫍᬨᦏ௦NNὈᄉፆ౦‫ڎݟ‬੝ᇧὋǌፋѢ˿ഴ‫ڰ‬ऄ᭦߶ᜈҁᬥ౛ʼǋᮆ᭦߶ᜈҁᬥ౛ʼ֖෤థᬥ౛ᄉፆ౦ǌ

aaa-001420

70
Tj (°C)Black plastic

Polished aluminium

Anodized aluminium

60

50

40
(1)

(2)

(3)

(1)

(2)

(3)

(1)

(2)

(3)

30

20
Enclosure type὇Ὀ෤థᬥ౛ᄉৰх὇Ὀഴ‫ۋ‬ऄᦉ߶ᜈ‫ڙ‬ᬥ౛ʼὋᫍᬨ˝NN὇Ὀഴ‫ۋ‬ᮆᦉ߶ᜈ‫ڙ‬ᬥ౛ʼὋᫍᬨ˝NN

图 5-35. 模型安装在隔板上的结果（PCB 处于中心）

166

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

ࠪ̅௄߿ᄉܰ‫౅ܦ‬஧Ὃઁഴ‫߶ۋ‬ᜈ‫ڙ‬ᬥ౛ʼ੊ʿ߶ᜈᬥ౛Ὃ੊Ꮷ௦ഴ‫ۋ‬ᄉᮆᦉ੊ऄᦉ
᭤ᤂᬥ౛Ὃፆ౦‫ڙ‬ຝऎʼ෤థ̣˥ॕֽǌੇ͂˶᝴͗᜿३ᤇ௦ඊᣖ਒ܰᄉፆ౦Ὃ‫˝ځ‬ᬥ౛ᄉѢဗःឞࠪഴ‫ۋ‬ᄉʶΞᄉᒬཨࠪึ
఺҃ᤴ੆‫ݰ‬ᆽὋͭ௦ᤇ௦ඒ௃Ⴀ᫇ᄉൣᆷὋԩॕֽ᭦ʼᄉቆච̮ཨþᜁ‫ڇ‬ÿࣲˀഴ‫ڰ‬ᄉ᭦ᄰࠪ᭡ൢὋၿ̅ᬥ౛ຝऎγ૆ʿԪὋቆච὇‫ځ‬Ꮺˀ˧ଋᝎᄉഴ‫ڰ‬᭦Ὀγ૆‫ڙ‬ඊൣ࣡චຝͯᄉຝऎǌੇ͂Ժ̾ᝢ˝ᤇ௦ߚ‫ڙ‬ʶ߿ᡯሎᄉ஘བྞᄉॕֽǌ‫ځ‬൤ʶ᭦෤థࠪ
ึᄉॕֽᜁͯຝቆචᛩϩ˿Ὃ੝̾ᤇі˪ࠪ٧͇ຝऎ෤థ͉ʹॕֽǌ

5.7.4 底部冷却的 PCB 的结果ᮆᦉчԁ὇:ᫍᬨ‫ڙ‬1$#˧ʼ௦NNὈᄉഴ‫ڰ‬ᄉፆ౦‫ڎݟ‬Ὃ˝˿ழΦፆ౦ᄉඊᣖὋ‫ڎ‬ᄉ‫ۆ‬ᄯ‫ڮ‬ಕྱ਒᝹Ꮅ੆֖‫ڎ‬ʶᒰ˿ǌ
aaa-001421

70
Tj (°C)Black plastic

Polished aluminium

Anodized aluminium

60

50

40

30
(1)

(2)

(3)

(1)

(2)

(3)

(1)

(2)

(3)

20
Enclosure type὇Ὀഴ‫ۋ‬ழՓ˝පࣰὋࣲ˄෤థᬥ౛
὇Ὀഴ‫ۋ‬ऄᦉ߶ᜈ‫ڙ‬ᬥ౛ʼὋᫍᬨ˝NN὇Ὀഴ‫ۋ‬ᮆᦉ߶ᜈ‫ڙ‬ᬥ౛ʼὋᫍᬨ˝NN

图 5-36. PCB利用底部散热，模型安装在隔板上的结果。

167

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

ੇ͂в൒ᄹҁ˿ࠪ̅ፋ߿ᄉܰ‫౅ܦ‬஧Ὃੇ͂෤థᄹҁॆഴ‫߶ۋ‬ᜈ‫ڙ‬ᬥ౛ʼௐథ௙௬ᄉ
ࢿऩǌᤇͪ˪థ݈̎যὋ‫ڙ˝ځ‬ഴ‫ۋ‬ЮᦉὋߚ‫ڙ‬ʶ˓ᓡ‫ݝ‬ᄉ࠭བᡸफ़̯٧͇Ὃቇ᣾
1$#вҁܰ‫ܦ‬ǌཨᏪབ᧙ᤆ௦᜵ፂ᣾ഴ‫ܰڰ‬ᛪ᭦֖ᬥ౛˧ᫍᄉቆචὋ౎ᒬᬥ౛ᄉ͉ʹ஘བ஌౦ᦏᜁథ஌๖ᬓǌ˝˿ఝ‫ݝ‬ᄉ᫧ᤗᤇʶཁὋੇ͂࠱в൒ᝦ᝶Վʶ1$#ऄᦉ஘བᄉഴ‫ۋ‬Ὃʿʶಧᄉ௦ᤇ൒
ੇ͂࠱ઁഴ‫ۋ‬ᄯଋ߶ᜈҁᬥ౛ʼǌᤇ࠱௦߸ᎾᄉᬃᅋὋ෤థଋᝎ᫽ઇὋˏ˓᭦˧ᫍ௦
߸Кᄉ‫ڨ‬ӈᄉଋᝎǌͭ‫ڙ‬ဗࠃ˖෤థᤇಧ߸Ꮎᄉ߶ଅὋፆ౦Ե௦˝˿Тᡙᄉᆐቂǌ

aaa-001422

70
Tj (°C)Black plastic

Polished aluminium

Anodized aluminium

60

50

40

30
(1)

(2)

(3)

(1)

(2)

(3)

(1)

(2)

(3)

20
Enclosure type὇Ὀഴ‫ۋ‬ழՓ˝පࣰὋࣲ˄෤థᬥ౛
὇Ὀഴ‫ۋ‬ऄᦉ߶ᜈ‫ڙ‬ᬥ౛ʼὋᫍᬨ˝NN὇Ὀഴ‫ۋ‬ऄᦉᄯଋଋᝎ߶ᜈ‫ڙ‬ᬥ౛ʼ

图 5-37. 完美安装在隔板上的模型的结果ൣ‫͂ੇݟ‬੝యభᄉὋ෤థ˿ഴ‫ۋ‬ˀᬥ౛˧ᫍᄉ࣯ᮔ᫽ᆽὋ٧͇ຝऎథ˿௬ᗂᄉʽᬋǌ168

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

5.7.5 顶部散热的 PCB 的结果̾ʽᄉ1$#ᄉ:ᫍᬨ˝NNὋᮆᦉ஘བᄉഴ‫ۋ‬ፆ౦‫ڎݟ‬ǌ
aaa-001423

70
Tj (°C)Black plastic

Polished aluminium

Anodized aluminium

60

50

40

30
(1)

(2)

(3)

(1)

(2)

(3)

(1)

(2)

(3)

20
Enclosure type὇Ὀഴ‫ۋ‬ழՓ˝පࣰὋࣲ˄෤థᬥ౛
὇Ὀഴ‫ۋ‬ऄᦉ߶ᜈ‫ڙ‬ᬥ౛ʼὋᫍᬨ˝NN὇Ὀഴ‫ۋ‬ᮆᦉ߶ᜈ‫ڙ‬ᬥ౛ʼὋᫍᬨ˝NN

图 5-38. PCB 利用顶部散热，模块安装在隔板上的结果ፆ౦˖ᄉᡕҸ֖ऄᦉчԁᄉ1$#ፆ౦ॡᄰͪὋᬥ౛ᄉߚ‫ࠪڙ‬٧͇ຝऎ෤థ̣˥ॕֽǌ169

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

5.7.6 总结：把外壳安装在隔板上• ઁഴ‫ۋ‬ᄉழՓ̯පࣰஇҁ‫ۆ‬ᄯὋࠪ̅٧͇ຝऎ෤థ̣˥ॕֽὋ᜹ࠢҁᄉᒯܲʽᬋ  ą• 1$#߶ᜈ‫ڙ‬ഴ‫ॶ˖ۋ‬ᄉὋࣲ߶ᜈᬥ౛˶ʿ͗ᤴ੆ܷܲॕֽ• ᬥ౛ᬌ҃Ͱ˿ܰ‫ܦ‬ᛪ᭦ᄉབࠪึ૮ܾὋͭ˶ଡΘ˿þᤉᡯሎ஘བÿ஌ःὋᤇˏ˓  ဗ៵ណ‫̈ڎ‬ᄰક๖• ऄᦉчԁᄉഴ‫ڰ‬෤థԩᄝ̅ᬥ౛ᄉߚ‫ڙ‬Ὃᬓ᭣ᄯଋ߶ᜈ੆߸ᎾᄉབଋᝎὋᤇ˓௦  ‫ࠃڙ‬ᬄ˖і˪᣹ʿҁᄉ• ଋᤂᬥ౛˶ࣲ෤థፋᮆᦉчԁᄉഴ‫˥̣౎ࣛۋ‬ᄝ‫ܪ‬• ঳ͳ౎ឬὋ‫ۆ‬ᄯ߶ᜈࣲ᭤ᤂᬥ౛ࣲ෤థ΍஘བৰхԪ३௙௬ఝ‫੊ݝ‬ఝ‫ڭ‬

5.8 总结
‫ڙ‬ҩည.04'&5᝹᝟˖བ௦ॡ᧗᜵ᄉʶழ᭦Ὃ᜵ਆᆷγሶ߿ᄉࢹͺὋ.04'&5ᄉፆཁຝऎ֖1$#ᄉຝऎᦏ᜵γ૆‫߶ڙ‬КᬌϘ̾ʽǌኃ‫ٽ‬ብᏥᘼ˿ՉሗʿՎᄉ1$#֖٧͇ᦠᎵᄉབবᑞᄉॕֽὋᏥᘼᄉ‫ځ‬ገథ1$#ᄉࡎ
ஜὋབ᣾ߗᄉॕֽὋᤆథܲ˓٧͇ᄉୋஉǌኃ‫ٽ‬ብ˖Ꮵᘼᄉ1$#௦Ꮅ̅ᒬၿቆච˖Ὃࣲ෤థܰ‫੊ܦ‬ᎳߔὋ‫ځ‬൤1$#ᄉ˞᜵஘བ௦
ᒬཨࠪึὋࣲʿԩФ߱ྫྷူፆౝॕֽǌ170

第五章: LFPAK MOSFET 热设计 - 第二部分

ᤇ˓᝹᝟ૈӮࣂፂѴѢ˿ʶ̎ԺᑞবὋ‫ܷܲڙ‬ஜᄉࠃᬄःၸ˖Ὃᭉ᜵γએ1$#ᥗБʶ̎ܰႌᄉ‫ځ‬ገὋҪʼԺᑞ˝ႂᇒЩࠓᄉᏥᘼὋᤇࡂ΍३1$#ʶ߿᜵̾౼ሗ्य߶ᜈ‫ڙ‬ܰ‫˖ܦ‬ǌᤇ̎ុಉᆐቂ˿‫ͳܦ‬ԢԺᑞ߶ᜈᄉᬥ౛͗ঞಧॕֽጆፑᄉ஘བবᑞǌ᝹᝟ૈӮ˶Ꮵᘼ˿ʻሗʿՎᄉܰ‫౅ܦ‬஧Ὃ߱͂థʿՎᄉབ࡚ব֖ࡆࠩὋࠚ࠯ҍᄉ΍ၸὋᮆᦉчԁ֖ऄᦉчԁᦏᜁᝦ᝶˿Ὃᤆథࡂ௦࠱ֵ̖உ‫ڙ‬ᬥ౛ॡᤂ‫ڠ‬ழᄉॕֽǌ̯ᤇ̎ᆐቂ˖ੇ͂Ժ̾३Ѣі˓థᡙᄉፆ᝶Ὑ  ‫ڙ‬1$#ֆ‫ډ‬ҪЙܰ‫͗ܦ‬ʿ͗ӣᰳ٧͇ຝऎὋԨф̅і˓Ф߱ᄉ‫ځ‬ገ  ၿ̅ܰ‫ܦ‬Юᄉቆච௦᭡ൢᄉὋ‫ځ‬൤᤯࣡ᄉབࠪึ௦ʿᑞѢဗᄉὋԨᏪ̼˧ᄉὋቆචᛪဗ˝ʶ˓థᣖͯབ࠭ညᄉ᭡ൢ࠭ͳ  ၿ̅෤థࠪึὋབᣢ࠰ࡂԪ३ఝ˝௬ᗂὋ‫ځ‬൤लЙᄉܰ‫౅ܦ‬஧ᄉᛪ᭦‫˶ူܪ‬Ԫ३௬ᗂ  ᦉѫ੊߸К‫܌‬Ќࠚ࠯ҍ࠭ᒰ˿ᣖͯᄉຝऎὋ‫࠯ࠚ˝ځ‬ҍథᣖᰳᄉ࠭བည  ᮆᦉчԁ੊ऄᦉчԁ੾శᦏԺ̾௙௬ᄉᬋͯຝऎὋᤇˏሗழก˧˖Ὃऄᦉчԁఝ˝థ஌  இԪഴ‫ۋ‬ᄉழՓ̯පࣰҁ‫ۆ‬ᄯі˪ʿ͗ॕֽҁ٧͇ຝऎᄉԪӐ  ᬥ౛ᄉѢဗࠪ٧͇ຝऎ෤థ̣˥ॕֽ

ᙉཨఴብࣲʿᑞѴѢ੝థᄉഴ‫ᦠۋ‬ᎵὋͭ࣎భѴѢᄉᤇ̎Ժ̾ࠪဗࠃၶาథʶ̼̎
ᛪবǌణՐੇ͂᜵᧗ႁὙఴ᝹᝟ૈӮ੝᝭ᣑᄉζোԵ˝᝹᝟࣍ଡΘѹጞૈ࠭ǌ͉ʶள᝹᝟௃
Ⴀᦏᭉ᜵҃ͺԓ‫ۋ‬Ὃᆷ߿Фབবᑞྱड़ὋᏪՐв࠱᝹᝟̶ឰၶ̖ǌ

171

172

第六章: MOSFET 的并联使用应用笔记: AN11599

173

第六章: MOSFET 的并联使用

第六章: MOSFET 的并联使用(应用笔记 AN11599)

6.1 介绍
ˀФ̴Ӧ࠭ͳ٧͇ᄰඊὋҩည.04'&5ᄉʶ˓௬ᗂ͕ཁ௦Ὃॡࠓ௛࠱ࣲ߱͂ᐎ΍ၸὋ̯Ꮺ‫ुܘ‬ႂᡸᄉ᯵ҮᑞҦǌᙉཨᤇ˓ࣲᐎ΍ၸᄉူ᝶௦ፏࠪ੆በᄉὋͭ௦ዣॶᄉႂᡸ
᝹᝟Ꮷ˶͗᥄ҁʶ̎໷‫ڙ‬ᄉ᫇ᮤǌ
ʶ˓.04'&5௦ၿᆩం‫ڒ‬ᛪ᭦ʼᄉࣲᐎᄉӬЊጷ੆ᄉǌᤇ̎ӬЊ௦‫ڙ‬Վʶ్͇ʽՎ
ௐ҃ᤴѢ౎ᄉǌॆ.04'&5߸К࠭᤯੽ᣑႂึௐὋඇ˓ӬЊᄉຝऎ௦ॡଋᤂᄉǌၿ̅ӬЊᄉፆౝ֖བবᑞ᭣࣡ଋᤂὋ੝̴̾͂Ժࣰ̾ѫႂึ֖ҩညὋᤇಧࡂԺ̾ॡ‫ݝ‬‫˦߿ڠ‬.04'&5ᄉԟஜ˿ǌ‫ڙ‬ʶ˓ంྞʼᄉ.04'&5ᄉం‫ڒ‬ᄉԟஜ௦థʶ߿ᔴ‫ډ‬ᄉὋᥦ˥‫ڙ‬Վʶၶ̖੺൒˖ᄉ
ʿՎంྞʼᄉ.04'&5ᄉం‫ڒ‬ᄉࢿѾᔴ‫͗ࡂډ‬ఝܷǌԀ΍੝థᄉ.04'&5ᦏ௦ʶ˓
ዜ‫ۋ‬ᄉὋᔴ‫͗˶ډ‬ॡܷǌ‫ڙ‬᜺ಪ˹̾ܰᄉ.04'&5ᦏ͗ᜁઐऋ૿ǌ‫ڙ‬Վʶࣲᐎ΍ၸᄉጷЮᄉ.04'&5ःឞᦏ௦Վʶ‫ۋ‬ՁὋᙉཨФԟஜԺᑞᖿ‫ڙ‬ஜ૵੣б᜺߿ᄉᔴ‫˖ډ‬ᄉ͉਒‫ڠ‬ழǌՉᒬం‫ڒ‬ᄉຝऎ˶ʿܷԺᑞᄰՎǌᤇࡂ͗࠭ᒰҩညѫᦠ˶ʿ௦ॡ߸Ꮎǌఴብ˖ӉդᄉૈӮᄉᄫᄉࡂ௦ࡘᇧঞಧ੥ᑞ᝹᝟ʶ˓ᑞ३ҁᰳবᑞᄉࣲᐎ΍ၸᄉ
.04'&5ጷǌ᝹᝟ॸᮋ᜵Ꮵᘼ᤟ःᖿ‫ڙ‬ஜ૵੣бᬌϘ˖ᄉ.04'&5ᄉԪ᧙ᄉԪӐǌ˶᜵໗ᡛ‫ڙ‬ஞ˓ႂච్͇֖ဖ్ܑ͇ʽᄉ.04'&5ԟஜᄉԪӐǌ‫ݟ‬౦ᤇ˓ጷЮᄉඇ˓.04'&5ᦏࢹͺ‫߶ڙ‬Кࢹͺᔴ‫̾ډ‬ЮὋᥦ˥ᤇ˓.04'&5ࣲᐎጷࡂ͗ሶ߿ᄉᤁᛠǌ‫੾ڙ‬శʼ֖‫ˉ׷‬ʼࣲʿయభࠪ.04'&5ᤈᛠᤤસὋᤇ˶௦ʿॸ᜵ᄉǌႂᡸःឞ᝹᝟
੆ᑞ΍ၸ‫ڙ‬3%4 PO ణ‫ڭ‬ৰхʽǌ‫ڙ‬ஜ૵੣б˖ᄉణС᪃ᄉԟஜࡂ௦ʿᑞᡓ᣾ፆཁణܷຝऎ5K NBY ąǌ174

第六章: MOSFET 的并联使用

6.2 静态（直流）工作ᤇሗৰх௦ణኤӬᄉ ႂึ̯߸К࠭᤯ᄉࣲᐎᄉ.04'&5˖ึ᣾‫ࣲڙ‬ᐎᄉጷ˖ึЙ
ඇ˓.04'&5ᄉႂึ֖঳ႂึ௦੆ඊΒᄉǌ‫࠭ڙ‬᤯ᄉѹ‫ݼ‬᫼ൿὋࣲᐎጷЮᄉం‫ڒ‬ᄉຝऎ௦ᄰՎᄉὋ‫ڙ‬੝థ.04'&5ᄉ໣౜ຸ֖౜ᫍᄉႂԌࢿᄰՎᄉৰхʽὋึЙඇ˓
.04'&5ᄉႂึ௦֖߱ᒬᢵᄉ3%4 PO ੆ԥඊᄉǌ
઴థͯ3%4 PO ᄉ.04'&5͗੽ᣑᣖᰳඊΒᄉႂึ Ꮺ˄͗๖Ᏹఝܲᄉҩည ҩည૮Ᏹ17%4Y*% ǌ
੝థᄉ.04'&5ᦏ͗Ҫབ ϛ᝹੝థ.04'&5ᄉ3UI KB ᦏʶᒰᄉৰхʽὋ઴థᣖͯ
3%4 PO ᄉ.04'&5ᄉຝӣ࠱͗ఝܷǌ.04'&5ᄉ3%4 PO ௦յဗൣຝऎጆஜᄉὋ5KʼӣὋ3%4 PO ࡂ͗ʼӣጷЮ੝థ.04'&5ᄉం‫ڒ‬ຝऎ֖3%4 PO ˶͗ʼӣǌͭ௦ͯ3%4 PO ᄉ.04'&5ᄉ᜛ྞຝऎ࠱ʿ੆ඊΒʼӣὋᤇ˓ဗ៵ࡂ͗࠭ᒰႂึ᧗ளѫᦠҁᰳ3%4 PO ᄉ.04'&5࠱੽ᣑఝܷᄉႂึǌ‫ࢹڙ‬ͺ˿ʶൿௐᫍՐႂᡸ᣹ҁ˿བࣰᛥ࿃খὋͯ3%4 PO ᄉ.04'&5௦ຝऎణབᄉὋ
ͭ௦ԁ੽ᣑ˿ඊѹ‫ݼ‬ௐᣖͯඊΒᄉႂึǌ
3%4 PO ᄉൣຝऎጆஜᄉྱব௦ʶ˓ሶ߿ᄉॕֽὋ߱࠭ᒰᄉҩညᄉଡӣԦၶ‫ڙ‬ጷЮᄉ
.04'&5ᄉႂึ᧗ளѫᦠ˧ґǌཨՐൣ‫˧͂ੇݟ‬ґ੝ឬᄉὋణ᧗᜵ᄉѻறಕэ௦͉ʹ
ʶ˓.04'&5ᄉణܷ5Kᦏʿःᡓ᣾ąǌࣲᐎጷЮᄉඇ˓.04'&5ᄉ̯ፆཁҁֆ‫ډ‬ဖܑᄉབ᫽ф߿˿٧͇ᄉ஘བবᑞὋࣲ˄
͗ԩҁ̯᥵ᤂ.04'&5౎ᄉབ᧙ᄉॕֽǌ‫ݟ‬౦ʿᏥᘼ.04'&5ం‫˧ڒ‬ᫍᄉབ᫽ᡸफ़
ᄉពὋణ᧗᜵ᄉॕֽ࠱͗௦РՎᄉ஘བྞὋ੝థ.04'&5ᄉཛྷଋ᛭ऄ̯ႂචবᑞ֖
བবᑞழ᭦ᦏСጆҁ߱ᄉ஘བྞʼǌ

175

第六章: MOSFET 的并联使用

ͯ3%4 PO ᄉ.04'&5Ժ̾ୋஉ‫ڙ‬ጷЮᄉ͉ʹʶ˓‫ڠ‬ழǌጷЮᄉ੝థ.04'&5̯᛭ऄҁֆ‫ډ‬ဖܑᄉབ᫽᜵ࡉԺᑞᄰᤂὋࡉԺᑞͯǌͭ˶᜵ਆҨก͕Ӑ஘བবᑞὋʿᑞԵΙᠺ̅٧͇ᄉୋஉͮᎵǌབ᫽ϘԨф̅٧͇ᄉབྱবὋᤆథ֖.04'&5ᦠՋ΍ၸᄉ1$#੊௦஘བྞᄉবᑞǌథௐஜ૵੣б˖͗ፋѢ3UI KB ᄉϘὋͭ௦ᤇ˓Ϙԁ௦ʶ˓᭣࣡థᬌᄉஜߙǌ‫߱˝ځ‬ፂ࣡Ԩф̅ܰᦉᄉ‫ځ‬ገὋ‫ݟ‬1$#ᄉፆౝὋ1$#ᄉழՓ֖ቆචึҮኍὋ੝̾߱ʿᑞ૊ཱ
‫˦߿̎ג‬௙ᆷᄉԟஜ౎ࠪय़ǌ‫׬‬ʶᑞᆷγᄉབ᫽Ϙ௦.04'&5ᄉፆཁҁཛྷଋ᛭ऄᄉ
བ᫽3UI KNC ǌ

6.2.1 静态工作的实例ʽ᭦௦۲̅#6,3&ᄉࢹͺࠃΒǌ

表 6-1. 热特性
Symbol Parameter
Rth(j-mb)

thermal resistance fromjunction to mounting baseRth(j-a)thermal resistance fromjunction to ambient

Conditions

Min

Typ

Max Unit

-

-

0.82

K/W

minimum footprint;
mounted on a PCB

50

-

K/W

ʶጷЦ‫ۋ‬ᄉ.04'&5͗థʶ˓3%4 PO ᄉᔴ‫ډ‬Ὃ‫ڙ‬3%4 PO ᄉѫ࣊˖Ὃ͗‫ڙ‬ஜ૵੣б˖ѴѢʶ˓ࢎϘǌ3%4 PO ࣲʿ͗ᡓѢஜ૵੣б˖੝Ѵᄉᔴ‫ډ‬ǌܷጝథʶӦ٧͇ᄉ3%4 PO ௦᜵ඊЦ‫ۋ‬Ϙᤆ᜵࠴ᄉǌᙉཨణ࠴ᄉ3%4 PO ࣲʿ͗‫ڙ‬ஜ૵੣б˖ፋѢὋͭ௦ੇ͂ԁԺ̾ॡ‫߱ࠪڠݝ‬ᤈᛠͤኪὙ
Мय

176

第六章: MOSFET 的并联使用

3%4 PO ᄉԟஜᔴ‫ډ‬ᄉߚ‫ڙ‬਒։ᅋ‫ڙ‬ʶጷЦ‫ۋ‬ᄉࣲᐎ.04'&5ࢹͺௐ௦ʿԺᑞ᭣ࣰ࣡‫ڨ‬‫ڠ‬ѫᦠႂึᄉǌణ‫ڭ‬ᄉৰх௦Ф˖ʶ˓.04'&5઴థణ࠴ᄉ3%4 PO ὋᏪ੝థФ̴ᄉ.04'&5઴థణ
ܷᄉ3%4 PO ǌႂབጆፑᄉतഴ௦᭣࣡‫ఽܬ‬ᄉὋ‫˝ځ‬ႂචྱব֖བྱব௦ᄰ̈Ιߚᄉǌͭ௦ԁԺ̾ѽၸʶ˓ႂབጆፑᄉஅஔᛪಪ౎᝿ࣲͤᐎ.04'&5ᄉবᑞǌˠ˓ΒߔὋథʻ˓
#6,3&٧ࣲ͇ᐎ‫ڙ‬ʶᡐὋФ˖ᄉˏ˓ߚ‫ڙ‬ణܷᄉNᄉ3%4 PO ὋԲܰʶ˓
.04'&5ᄉ3%4 PO ᜵ඊЦ‫ۋ‬Ϙͯ३ܲὋԵథNǌ
ͯ3%4 PO ᄉ.04'&5͗੽ઝణᰳඊΒᄉႂึὋ‫ځ‬൤ࡂ͗థణᰳᄉҩည૮Ᏹǌͭ௦ੇ͂ᄉ᝹᝟ᄫಕ௦Ԁ΍‫ڙ‬ణ‫ڭ‬ᄉৰхʽ˶᜵γ᝼.04'&5ፆཁᄉຝऎ࠴̅
ąǌᤇ̎ͤ᝟ᦏԺ̾ኤӬᄉҪ̾᫧ᤗǌࣲᐎ.04'&5ጷᄉབѫౡ᜵ඊࠃᬄःၸ˖ᄉኤӬʶཁǌ‫ࠃڙ‬ᬄᄉःၸ˖Ὃᤆ᜵థФ̴ᄉ‫ځ‬ገὋ‫ݟ‬ஷ᣷ᄉ٧͇֖Ժ̾ॕֽ஘བᄉ٧͇ᄉ
ୋஉழՓኍǌͭ௦ᤇ˓ᇧΒԁࡘᇧ˿ˏ˓ʿՎ3UI KB ᄉϘᄉࣲᐎ.04'&5ጷᄉܷഏ
বᑞǌኃʶሗৰхࡘᇧ˿઴థᄉ.04'&5ᄉབ᫽ᦏ௦3UI KB ,8Ὃ5BNCąᄉጆፑǌ
VD
electricalinterface

M1

Rth(j-a) = 20 K/W
D1VG

BUK764R0-40E RDS(on)(25°C) PȍM2

thermalinterfaceRth(j-a) = 20 K/W

Tamb = 125 °C

D2

BUK764R0-40E RDS(on)(25°C) Pȍ
M3

Rth(j-a) = 20 K/W
D3VS
BUK764R0-40E RDS(on)(25°C) Pȍ

aaa-016409

图 6-1. 三个 BUK7640-40E MOSFET 并联使用的电和热的原理框图177

第六章: MOSFET 的并联使用ᛪࡘᇧ˿ॆ੝థ.04'&5ᦏ᣹ҁབࣰᛥௐᄉణܷᄉ߶КᬌϘ7%4Ὃ*%Ὃ1֖5Kǌ‫ڙ‬ᤇʶཁʼὋణབᄉ.04'&5ᄉ5Kі˪ࣂፂ᣹ҁ˿ąǌ
表 6-2. 对于 Rth(j-a) = 20 K/W，Tamb = 125 oC 时的 MOSFET 的最大条件

MOSFET

VDS[V]

Rth(j-a)[K/W]

RDS(on)(25 oC)[mΩ]

InitialRDS(on)(125 oC)[mΩ]

Initialcurrent
ID[A]

Initial
power
P
[W]

Initial
power
share
[%]

Final
RDS(on)[mΩ]Finalcurrent
ID
[A]

Final
power
P
[W]

Final
Tj
[oC]

Final
power
share
[%]

M1

0.11

20

2.6

4.16

42.31

4.65

43.5

4.92

22.36

2.46

174

42.3

M2

0.11

20

4

6.4

27.50

3.03

28.3

7.21

15.26

1.68

159

28.9

M3

0.11

20

4

6.4

27.50

3.03

28.3

7.21

15.26

1.68

159

28.9

঳ᄉѹ‫ݼ‬ҩည૮Ᏹ1 . . . 8ǌ঳ᄉణጻҩည૮Ᏹ1 . . . 8ǌС̅Վಧႂචጆፑᄉኃ̃ሗৰхὋඇ˓٧͇ᦏ઴థူਆᄉབྱবὋඇ˓٧͇ᄉབ᫽
3UI KB ᦏ௦,8 ᤇࡂᭉ᜵ඇ˓.04'&5ᦏ᜵ॡ‫ڠݝ‬ˀ௃ᬌܷᄉ˄བ᫽˝ᭅᄉ஘བྞፆՋ‫ڙ‬ʶᡐὋᤇሗৰх௦ʿဗࠃᄉǌ
VD
electricalinterface

M1

Rth(j-a) = 0.82 K/W
D1VG

BUK764R0-40E RDS(on)(25°C) PȍM2

thermalinterfaceRth(j-a) = 0.82 K/W

Tamb = 125 °C

D2

BUK764R0-40E RDS(on)(25°C) Pȍ
M3

Rth(j-a) = 0.82 K/W
D3VS
BUK764R0-40E RDS(on)(25°C) Pȍ

aaa-016503

图 6-2. 三个 BUK7640-40E MOSFET 并联使用的电和热的原理框图178

第六章: MOSFET 的并联使用ᛪࡘᇧ˿᣹ҁབࣰᛥ࿃খՐᄉ੝థ.04'&5ᄉ7%4Ὃ*%Ὃ1֖5Kǌ‫ڙ‬ᤇʶཁʼὋ
ణབᄉ.04'&5ᄉፆཁຝऎі˪௦ąǌ
表 6-3. 在 Tamb = 125 ℃, Rth(j-a) = 0.82 K/W 时的 MOSFET 的最大条件

MOSFET

VDS[V]

Rth(j-a)[K/W]

RDS(on)(25 oC)[mΩ]

InitialRDS(on)(125 oC)[mΩ]

Initialcurrent
ID[A]

Initial
power
P
[W]

Initial
power
share
[%]

Final
RDS(on)[mΩ]Finalcurrent
ID
[A]

Final
power
P
[W]

Final
Tj
[oC]

Final
power
share
[%]

M1

0.55

0.82

2.6

4.16

211.54116.3543.5

4.92

111.79

61.48

174

42.3

M2

0.55

0.82

4

6.4

137.50

75.63

28.3

7.21

76.28

41.96

159

28.9

M3

0.55

0.82

4

6.4

137.50

75.63

28.3

7.21

76.28

41.96

159

28.9

঳ᄉѹ‫ݼ‬ҩည૮Ᏹ1 . . . 8ǌ঳ᄉణጻҩည૮Ᏹ1 . . . 8ǌซ਒Ὑᤇሗৰх௦ူਆᄉὋʿѬࠃᬄᄉǌलЙ߱௦˝˿᫧ᤗђ࠴3UI KB ౎͕Ӑ
.04'&5΍ၸᑞҦᄉ‫ܪݝ‬ǌ‫ࠃڙ‬ᬄ˖Ὃ3UI KB ঳௦ඊ3UI KNC ᜵ܷὋ.04'&5ཛྷଋ᛭ऄˀ஘བྞ˧ᫍᄉፆՋ঳௦ʿ
ᑞ᣹ҁ߸Ꮎᄉ࿃খὋˆႌʼ˶಩ఴࡂʿߚ‫ڙ‬௃ᬌܷᄉ஘བྞǌᙉཨஜ૵੣б˖ణܷᄉ*%˝"Ὃͭ௦‫ڙ‬ᤇ˓಴Ѵ˖Ὃ.04'&5ᄉ*%ԁ੆˝˿ᬌ҃ᄉ‫ځ‬ገǌ˝˿ଡᰳ.04'&5ᄉѽၸညὋ.04'&5ॸᮋᑞܴࡉԺᑞܲᄉઁҩည஘૿ǌՎௐ᜵γ᝼ణབᄉ.04'&5ᄉፆཁຝऎ᜵‫ڙ‬ą̾ʽǌ̯ᛪ֖˖Ժ̾३ҁ̾ʽፆ᝶Ὑ  ࡉԺᑞ‫ڠ‬ᬋͯ3UI KB ௦͕ࠪӐ.04'&5ᄉབবᑞ᭣࣡థᄝ‫ܪ‬ᄉǌ  ᬋͯణܷᄉဖܑຝऎ௦ࠪଡᰳԺѽၸᄉབবᑞᄉͷ᧙௦᭣࣡థᄝ‫ܪ‬ᄉǌ  ̯ᛪ֖ᄉፆ౦Ժ̾ຌഁ‫ڠ‬ᄹҁὋϛ᝹੝థᄉ.04'&5ᄉ3UI KB ᦏ௦ᄰՎ
ᄉពὋ.04'&5˧ᫍᄉፆཁຝऎᄉࢿऩԵԨфˀ̴͂ᄉ3%4 PO ǌ

179

第六章: MOSFET 的并联使用  ॆ‫ڙ‬΍ၸ᣾ር˖Ὃࣲᐎ.04'&5ጷЮᄉ.04'&5ԩབὋҩညѫᦠԦၶ˿ԪӐǌ

6.3 能得到好的散热性能及功率分配的 MOSFET
的焊接方式
˝˿ᑞᝧ.04'&5ᄉࣲᐎጷᑞԦ૘ѢణܷᄉবᑞὋඇ˓.04'&5ᦏःឞ̾ʶሗԺ̾
ᝧཛྷଋ᛭ऄᄉຝऎࡉ᧙ᄰᤂὋࣲࡉ᧙ͯຝᄉழयᤈᛠཛྷଋǌ˝˿ࠃဗᤇ˓ᄫಕὋඇ˓.04'&5ᄉཛྷଋ᛭ऄ֖੝థФ̴ᄉ.04'&5ᄉཛྷଋ᛭ऄᄉ
བ᫽ᦏʿ̨᜵࠴ὋᏪ˄᜵ʶᒰǌ̴͂ःឞᜁࡉԺᑞᤂᄉཛྷଋ‫ڙ‬བ࠭ͳᛪ᭦ǌབ᤯᧙ᄉഏএԺ̾ᝢ˝௦ˀႂึᄰዜͪ὚ᥦ˥.04'&5ᄉབፆཁ὇᤯࣡௦໣౜ክ
ᑭὈःឞᖿ‫ڙ‬བဖᡸʼǌ઴థᣖͯབ᫽ᄉᡸफ़Љ᝴.04'&5˧ᫍఝᣏౚ‫ڠ‬ᤈᛠབ᧙͛ᤫǌ‫ݟ‬౦བ᧙ᑞܴ‫ڙ‬ጷЮ੝థ.04'&5˧ᫍᦏᑞܴᣏౚ‫ึڠ‬ҮௐὋᥦ˥̴͂ཛྷଋ
᛭ऄᄉຝऎ࠱͗Ӡѫଋᤂǌซ਒Ὑ̾ʼᄉᤇ˓߶ଅࣲʿᑞᝧ.04'&5ఝࣰ‫ڨ‬ᄉѫᦠႂึὋͭ௦ᑞఝ‫ݝ‬ᄉࣰ‫ڨ‬ం‫ڒ‬ᄉຝऎǌ‫ڙ‬ణབᄉ.04'&5ҁ᣹ą˧ґὋጷЮ੝థ.04'&5ᄉຝऎࡂԺ̾ଡ
ӣᄉఝܲǌ‫ځ‬൤ஞ˓ࣲᐎጷᄉҩည૮ᏱᄉᑞҦࡂ३ҁ˿ణܷӐǌ‫ڙ‬བ‫ٿ‬ᡸᄉࠃͳᔴ‫ډ‬Юథʶ̎ࠃᬄᄉᬌ҃὚ူਆᄉ࿃খःឞ௦ඇ˓.04'&5ᦏ͗᭤ᤂ੝థᄉ˙ᤂᄉ.04'&5Ὃᤇ˓ᬌϘࡂᬌ҃˿ጷЮᄉ٧͇ᄉஜ᧙᜵˝੊Ꮷ௦ǌ180

第六章: MOSFET 的并联使用

aaa-016511

ʼ᭦ᄉᤇ˓1$#࣊ࡌࡂ᤟ၸ̅ಕэ࠯ᜈᄉ.04'&5὇‫ݟ‬%1",Ὃ-'1",֖
50Ὀǌ‫˖ڎ‬థ᫺ॕᄉᦉѫ௦٧͇ᄉ໣౜᛭ऄǌ图 6-3. 适用于六个并联的 MOSFET 的提高功率分配的 PCB 布局

PCB

thermal via
aaa-016512

aaa-016513"ˏ˓ࣲᐎᄉ
.04'&5Ὃᄰԥ‫ڠ‬ཛྷଋ‫ڙ‬1$#ᄉˏΞ#ˏ˓ࣲᐎᄉ
.04'&5Ὃࣲଅ‫ڠ‬ཛྷଋ‫ڙ‬1$#ʼ

aaa-016514$ʻ˓ࣲᐎᄉ
.04'&5Ὃࠪሥᄉཛྷ
ଋ‫ڙ‬1$#ʼ图 6-4. 适用于两个或三个并联 MOSFET 的较好的 PCB 布局

181

第六章: MOSFET 的并联使用ࠪ̅ʶࠪ.04'&5ࣲᐎ΍ၸᄉৰхὋඊᣖ‫ݝ‬ᄉழกࡂ௦࠱̴͂ᄰࠪ‫ڠ‬உᎵ‫ڙ‬1$#ᄉˏΞὋࡂϷ‫˖"ڎ‬ᥦಧὋϷʶ˓ʻ௙෴ፆౝǌԲܰ‫ڙ‬ཛྷଋ᛭ऄʼҪЙʶ̎བ᣾ߗԺ
̾ђ࠴٧͇ཛྷଋ᛭ऄ˧ᫍᄉབ᫽֖ႂ᫽ǌ˶Ժ̾Ϸ‫ڎ‬#ᥦಧὋ‫ڙ‬1$#ᄉՎʶ᭦ࣲᐎஉᎵʶࠪ.04'&5ǌ‫ݟ‬౦థʻ˓٧ࣲ͇ᐎ΍ၸὋ˶Ժ̾Ϸ‫ڎ‬$ᥦಧ࠱.04'&5ᄉຸ౜ᤋଋ੆ʶ˓௠
्ǌ‫̴ࠪ͂˝ځ‬ሥ‫ڠ‬ᤋଋ੆˿ʶ˓໣౜ဖᡸὋᤇಧ‫ڙ‬.04'&5໣౜˧ᫍᄉႂච֖བ
ᡸफ़ᦏ௦ʶಧᄉǌ.04'&5ᄉಔ౜᯵Үழय௦᧪ຸࠪ̅౜౎ឬᄉὋ੝̾ᝧຸ౜ႂᡸᄉ᫽ઇᬋࣲͯγ૆ʶᒰ᜵ඊᝧ໣౜ᡸफ़ᄉ᫽ઇʶᒰ᜵᧗᜵ᄉܲǌ‫ڙ‬ᰳᮟधСႂᡸ˖໣౜ຸ֖౜ᄉ᫽ઇӛᦠ࠾˝᧗᜵ǌ‫ݟ‬౦Ժ̾᣹ҁᄰՎᄉႂච֖བྱবὋࡂԺ̾Ꮵᘼࠃဗఝܷᄉࣲᐎጷǌ‫੊˓ٽ̅ܲ˝ځ‬Ꮷ̊˓ᄉࣲᐎጷԪ३ᬱ̾‫ူܪ‬Ὃᥦ˥ੇ͂Ժ̾ᏥᘼၸՋࣲߔጷՋᄉ्य౎ࠃဗǌ

aaa-016511
aaa-016518"ၸˏ˓ጷࠃဗᄉН˓.04'&5ࣲᐎ图 6-5. 利用三个 MOSFET 组成的组来布局

182#ၸʻ˓ጷࠃဗᄉ˴˓.04'&5ࣲᐎ

第六章: MOSFET 的并联使用‫˓ڙ‬.04'&5ᄉጷ˖Ὃጷᄉ˖ॶॡᒬཨ‫ڠ‬Ѣဗ‫˿ڙ‬໣౜ጷ੆ᄉ௠ཁʼǌ‫ڙ‬ඇ˓࠴ጷᄉ˖ॶ˶͗థ࿗በᄉຸ౜௠ཁὋຸ౜௠ཁԺ̾ᤋଋҁ1$#ᄉ౼ʶࡎ˖ǌੇ͂᜵਒ខҁ‫ڙ‬ҩညѫᦠ֖1$#᭦ሤѽၸᄉణܷӐழ᭦ߚ‫ڙ‬ʶ˓ࣰᛥᄉ᫇ᮤǌˀࡉԺᑞ࠵‫ڠ‬΍ၸ1$#᭦ሤᄰඊὋႂච֖བᄉ͕Ӑ࣊ࡌज़ज़ᭉ᜵ѽၸఝܲᄉ1$#᭦ሤὋͭ௦.04'&5বᑞᄉѽၸည᜵ఝ‫̎ݝ‬ǌ෤థᜁ.04'&5ѽၸᄉ1$#Ӝ۪Ὃ੊௦ಔ౜᯵Ү෤థѽၸʼᄉ᭦ሤԺ̾ॡ‫ڠݝ‬ͺ˝஘བᨶከ֖ቆචчԁᄉ஘བႌ᭦ǌ

6.4 动态工作中的功率分配 [脉冲与脉宽调制电路]
థ᝴ܲ.04'&5ᦏࢹͺ‫ܬ᧗ڙ‬धСᄉጆፑ˖ὋΒ‫ݟ‬%$%$ᣀ૰٧ǌࣲᐎ.04'&5Ժ̾ᜁॆͺጆፑᄉधС٧͇΍ၸὋ˝˿ᝧ.04'&5ᑞ‫ڙ‬धСᣀ૰˖ᑞܴᄰ̈ѫ̙ႂึὋᬓ˿ူਆᄉሶ߿࿃খᄉҩညѫᦠ˧ܰὋ˶᜵Ꮵᘼʶ̎ᮨܰᄉཁǌ‫ݝ‬ᄉႂᡸ᝹᝟֖1$#࣊ࡌ᝹᝟ᦏ௦ᄰॆ᧗᜵ᄉὋ‫߱˝ځ‬ᄯଋॕֽ˿‫ڙ‬धСయ֖ᫍ˧Ր
ጷЮᄉඇ˓.04'&5੽ᣑᄉႂึᄉඊΒǌ
drain loop

M1

M2
D1

M3
D2

R5

R4

D3

R6

gate driver output
L1

L2

L3

R1

R2

R3

source star point
aaa-016505

图 6-6. 包含 MOSFET 源极杂散电感和杂散电阻的电路图

183

第六章: MOSFET 的并联使用

aaa-016507"ௐᫍ۲э௦OTಪὋ.04'&5‫࠭ڙ‬᤯Ր໣౜ႂึᄉѫᦠৰх

aaa-016508#ௐᫍ۲э௦«TಪὋ.04'&5ᄉ໣౜ႂึ‫࠭ڙ‬᤯˧ՐᬣௐᫍᄉԪӐৰх

图 6-7. 用示波器波形展示的漏极-源极电压（黄）和漏极电流（黑，红，蓝）的变化‫֖"ڎ‬#ࡘᇧ˿ʻ˓ࣲᐎ.04'&5ѹ‫ݼ‬ௐᄉႂึѫᦠ௦Ԩф̅.04'&5ႂึᡸफ़ʼᄉຸ౜ႂਕϘ-Ὃ-֖-ǌᬣᅋௐᫍᄉ଍ሧὋ.04'&5ႂึᡸफ़ᄉႂ᫽3%4 PO 
3Ὃ3%4 PO  3֖3%4 PO  3ф߿˿ႂึᄉѫᦠǌࣲᐎጷЮᄉ.04'&5ᄉႂึᡸफ़ᄉ᫽ઇӛᦠ˶ஂ૆Վಧᄉԓူǌ‫ڙ‬ᤇሗৰхʽὋ
.04'&5˖ᄉႂึԪӐည௦᭣࣡᧗᜵ᄉǌ‫ຸ˝ځ‬౜ʼᄉఽ஘ႂਕॕֽ˿.04'&5ᄉಔ౜ຸ֖౜ႂԌࢿὋ੝̾ᤇ˓ఽ஘ႂਕ௦᭣࣡С᪃ᄉ᫽ઇԟஜǌᤇ˓ॕֽ‫ڙ‬ᰳᮟည֖࠴ӳቆඊᄉःၸ˖࠾˝቉ѢὋΒ‫ڙݟ‬धСഴयᄉႂຸ˖ǌᤇԺᑞࠪႂ఺᯵Үႂᡸᥦಧᄉͯᮟःၸॕֽʿܷǌ

184

第六章: MOSFET 的并联使用

6.5 部分导通（线性模式）下的功率分配‫ݟ‬౦.04'&5ᄉࣲᐎጷʶ߿᜵ࢹͺ‫ڙ‬ጲবഴय὇ᦉѫ࠭᤯ὈʽᄉពὋᥦࡂ᜵ಪܰ࠴
ॶ˿ǌኤӬ‫̴ࣲ͂ઁڠ‬ᐎ‫ڙ‬ʶᡐ௦ʿԺᑞॡ‫ڠݝ‬ѫᦠႂึ֖ҩည૮Ᏹᄉǌᤇ˓ဗ៵௦ၿ̅ಔ౜ႂԌ7(4 UI ᄉ᠆ຝऎጆஜ࠭ᒰᄉǌॆ.04'&5ጷध‫࠭ݼ‬᤯Ὃ઴థ
ణͯ7(4 UI ᄉ.04'&5ᯪЎध‫࠭ݼ‬᤯ࣲ᤯᣾ႂึὋᥦ˥߱ࡂ੽ᣑ˿ඊФ̴٧͇ఝܲᄉ
ҩညὋᏪ˄ຝऎʼӣᄉᡔܲὋ̴ᄉ7(4 UI ࡂʽᬋᄉᡔܲὋ˶ࡂ࠭ᒰध᤯ᑞҦᡔुǌᤇ˓ʿࣰᛥᄉҪབဗ៵लᡐ˿ణབᄉ.04'&5᜵੽ઝఝܲඊΒᄉҩည૮ᏱὋཨՐ͗
Ԫ३ఝབǌᤇ˓᣾ር௦ʿԩଌ҃ᄉὋ‫ݟ‬౦ʿ᧓Ԩᬌ҃੣ൿᄉពॡԺᑞ͗࠭ᒰ٧͇ᄉܾ
஌ǌ੝̾ॆࣲᐎ.04'&5ႂᡸࢹͺ‫ᦉڙ‬ѫ࠭᤯὇ጲবഴयὈᄉ࿃খʽௐὋʶ߿᜵ಪ
ܰ࠴ॶǌᔩጷЮᄉ੝థᄉ.04'&5ᦏࢹͺ‫߶ڙ‬КࢹͺӜ۪ЮὋᥦ˥̴͂ࡂᑞሶ߿ᄉࢹͺǌॆణࢿᄉཛྷଋ᛭ऄຝऎѢဗ‫ڙ‬ःၸ˖ௐὋࡂʶ߿᜵ុஞ߶КࢹͺӜ۪ǌ᜵᝭Ͱஜ૵੣
б˖ᄉ߶КࢹͺӜ۪ఛጲԵ᤟ၸ̅ཛྷଋ᛭ऄ˝ą੊Ꮷఝͯຝऎᄉৰ्ǌ‫ݟ‬౦ҪЙϷ‫˖ڎ‬ᄉ3֖3ᮨܰᄉຸ౜ႂ᫽ࡂᑞܴଡΘሶ߿ࢹͺ੝ᭉᄉ᠆ԥᯟǌःၸҁ.ᄉಔ౜ႂԌ7(4 . 7(*% . Y3ǌ‫ݟ‬౦.04'&5ʶ߿᜵Ϸབଢ઩੊௦ᣃըҮᄉःၸᥦಧࢹͺ‫߸ڙ‬К࠭᤯ᄉഴयʽὋ
ᤇ̎ႂ᫽ࡂ͗௦ॕֽ஌ညᄉᎤཁǌ
ॆ.04'&5᤯᥊ႂึӣᰳὋ̴ᄉಔ౜᯵ҮႂԌࡂ͗ʽᬋǌ
ॆ.04'&5ࢹͺ‫ᦉڙ‬ѫ࠭᤯ᄉጲবഴय˖ௐὋ˶ࡂ௦.04'&5ᄉ3%4 PO ʿᥦ˥᧗᜵
ᄉௐϊὋҪЙᤇ̎ႂ᫽ࡂʿ͗థ̣˥ʿѽᄉॕֽǌᔩ.04'&5ʶ߿᜵ࢹͺ‫˓ˏڙ‬ഴयʽ὇‫߸ڙݟ‬К࠭᤯Րᬃࣛ˞ҮᨒͮႂᡸὈὋҪЙᤇຸ̎౜ႂ᫽ᄉᆷ͗థ᠆᭦ᄉॕֽǌ

185

第六章: MOSFET 的并联使用

RL

M1

M2

R5

M3

R1

M4

R7

R6
D1

VG

Vsup

R8

D2

R2

D3

R3

D4

R4

aaa-016519

图 6-8. 工作在线性模式下的四个并联 MOSFET 的电路图/&91&3*"థ˝˿ጲবഴयࢹͺᄫᄉྱѾधԦᄉ.04'&5ֵ̖Ὃ̴͂Ժ̾ኤӐ‫ڠ‬ၸ‫ڙ‬ጲবࢹͺഴयᄉࣲᐎ.04'&5ጷᄉႂᡸ᝹᝟˖ǌ

6.6 栅极驱动的探讨‫ڙ‬ಔ౜᯵Ү֖ጷЮᄉඇ˓.04'&5˧ᫍఝ᤟Ջ߶ᜈᣖͯᄉಔ౜ႂ᫽ǌಔ౜᯵Үႂ᫽ᄉͺၸ௦ԜᬓጷЮ.04'&5˧ᫍᄉಔ౜ᏸՋὋ̾ᒯ̅Ժ̾ଋஅҁᄰͪᄉಔ౜᯵ҮζՁǌ‫ݟ‬౦෤థᤇ̎ႂ᫽ᄉពὋ‫࠭ڙ‬᤯ௐ઴థᣖͯᄉಔ౜᫂ᬌႂԌᄉ
.04'&5ᄉसҾࣰԻࡂ͗࠱ጷЮФ߱ᄉ.04'&5ᄉಔ౜ႂԌᨒͰǌᤇ˓ᨒͮ఺҃ࡂ͗ં֖҃ढᤌФ߱.04'&5ᄉ࠭᤯ǌ‫ڙ‬С᫆᣾ር˶͗థՎಧᄉဗ៵ǌᔩ෤థᤇ̎ಔ౜ႂ᫽Ὃ઴థణͯᄉಔ౜᫂ᬌႂԌᄉ.04'&5࠱͗ణЎधը֖ణՐС᫆ǌ‫ͯڙ‬ᮟည֖ᰳӳቆඊᄉ18.ःၸ˖ᤇʶ஌౦ࡂʿܹ᧗᜵ǌͭ‫ڙ‬ᰳᮟညᄉ18.
ःၸʽὋ̴Ժ̾लᡐ.04'&5˧ᫍ௬ᗂᄉҩညᄉʿ‫ڨ‬ᛥǌ‫ڙ‬ᤇሗৰхʽ˶͗Ԧၶൣ
ԥᯟὋ˶ࡂ௦‫ܘ‬Ҫ˿ʿࣰᛥবὋణጻԺ̾࠭ᒰ.04'&5ᄉܾ஌ǌ186

第六章: MOSFET 的并联使用ಔ౜ႂ᫽ᤆԺ̾ࣞүҏि7(4ʼᄉႂԌ᭍ҮࣧऎὋՎௐ˶͗๖ђʶ̎ၿ.04'&5Юᦉಔ౜ႂ᫽3( JOU लᡐᄉႂԌจҮǌ

6.6.1 需要给并联 MOSFET 组内的每个 MOSFET 都分别设置一个驱动器吗？
᤯࣡ፋጷЮᄉඇ˓.04'&5ᦏᦠʶ˓࿗በᄉಔ౜᯵Ү٧௦෤థॸ᜵ᄉǌԺᑞ‫ڙ‬ʶ˓
ܲ.04'&5ᄉࣲᐎጷᄉঋᤳधСःၸ˖௦థॸ᜵ᄉǌ‫ڙ‬ᤇ˓ܷጷ᧖ᄉ.04'&5ᜁ߶ଅ੆࠴ᄉߔጷὋඇ˓ߔጷᦏథʶ˓࿗በᄉಔ౜᯵Ү٧ǌ᜵ᏥᘼႂᡸᄉࣰᛥὋ੝̾੝థ
ႂᡸᄉಔ౜᯵Ү٧ᄉ͛୦ढᤌ᜵ᄰᤂǌᤇ˓ʶᒰবࡂᆷγ˿ጷЮ੝థᄉ.04'&5ᄉधС௦Վ൥ᄉǌၸᄰՎᄉಔ౜᯵Ү٧Ԝ᯵Үඇ˓.04'&5ᄉಔ౜᤯࣡௦థ஌ᄉǌཨᏪൣ‫˧ݟ‬ґଡҁᄉὋ‫ڙ‬ಔ౜᯵Ү٧ᄉᣤѢ֖.04'&5ಔ౜˧ᫍᄉಔ౜ႂ᫽௦Ӡѫ᧗᜵ᄉǌ

6.7 对于并联 MOSFET 组内的 MOSFET 封装的探讨᤯࣡᠚ྞ࠯ᜈ὇%1",֖%1",Ὀᄉ.04'&5௦ःၸణࣸคᄉὋ੝̾‫ڙ‬᝹᝟ࣲᐎጷ
ᄉௐϊᯪЎᏥᘼҁᄉࡂ௦ᤇሗ࠯ᜈᄉ.04'&5ǌཨᏪ,(%֖-'1", QPXFS40 ࠯
ᜈᄉ.04'&5ᑞଡΘఝ‫ݝ‬ᄉᝌфழ಴ǌ

6.7.1 裸片 MOSFET
ᤇሗ.04'&5ፋࣲᐎ᝹᝟ଡΘ˿ణࠚᬶᄉ֖ణ༦าᄉᤤસ὚߱͂௦˝˿ᦠՋྱ߿ः
ၸᏪ᝹᝟ᄉǌ˝˿᤟ၸ̅ྱ൳ᄉःၸὋྱ‫ڠ‬᝹᝟˿ం‫ڒ‬ᄉ᫁ࠔඊ֖ಔ౜ᄉͮᎵǌˀʶᓉ࠯ᜈᄉ.04'&5ᄰඊὋ߱ᄉຸ౜֖ం‫˧ڒ‬ᫍ߶ᜈ˿ఝܲᄉलጲὋ੝̾঳ᄉ3%4 PO ͗
ᜁᬋͯǌࣲᐎጷᄉణܷ໣౜ႂึ࠱͗ᜁଡӣὋᤇಧࡂᑞ᣹ҁਆ᜵ᄉఝ‫ݝ‬ᄉবᑞǌ,(%.04'&5ᄉጷᜈᭉ᜵ྱ൳ᄉၶ̖᝹‫ܫ‬ǌ187

第六章: MOSFET 的并联使用

6.7.2 LFPAK 封装的 MOSFET᤯࣡QPXFS40὇-'1",Ὀ࠯ᜈᄉ.04'&5ፋࣲᐎ.04'&5ႂᡸᄉ᝹᝟ଡΘ˿఺͗ǌ΍३ఝᰳᄉ٧͇ࠚऎ֖੽ᣑҩည૮ᏱᄉᑞҦԪ੆˿Ժᑞ὇ଋᤂ,(%Ὀǌຸ౜֖໣౜ᄉᤋଋ௦ၸᨶྞ݂Х҃੆ᄉὋ߱᜵ඊ௾᤯࠯ᜈ˖ᄉᨷलጲ઴థఝ‫ݝ‬ᄉႂච֖བᄉ
বᑞǌ

6.8 并联 MOSFET 组的感性负载能量的损耗
6.8.1 雪崩 - 并联低边 MOSFET 组来驱动高边感性负载‫ݟ‬౦ʶ˓ࣲᐎ.04'&5ጷ౎᯵Үʶ˓ਕব᠆ᣑὋॆС᫆ௐὋߚϱ‫᠆ڙ‬ᣑ˖ᄉᑞ᧙ʶ
߿᜵ᜁ߶К‫ڠ‬෹உ૿ǌ‫᠆ڙ‬ᣑʼࣲᐎʶ˓፝ึ̃౜ክᑞॡ‫ݝ‬ᄉ‫ူܪ‬ᤇ˓ᑞ᧙὚ស᜸‫ڎ‬
ǌॆ.04'&5С᫆ௐึЙ.04'&5ᄉႂึᣀሧҁ˿̃౜ክ˖Ὃࣲᜁႂᡸ˖ᄉႂ
᫽๖Ᏹ૿ǌཨᏪࣲʿᑞʶᄯᦏ௦ᤇಧὋᑞ᧙ॸᮋ߶К‫ڙڠ‬.04'&5˖๖Ᏹ૿ǌ‫ݟ‬౦ႂ෈౜বԥᣀ˿Ὃၿ፝ึ̃౜ክ֖.04'&5ᄉͳ̃౜ክጷ੆ᄉͯ᫽ઇ‫ٿ‬ᡸᑞܴึ᣾ᣖܷᆠ‫ڭ‬বᄉႂึὋ‫˝ځ‬ᤇ˓ԓ‫ځ‬ፂ࣡ʿ΍ၸ፝ึ̃౜ክǌ
ॆ.04'&5ࣲᐎጷᜁС᫆ௐὋ̯ਕব᠆ᣑቪ̖ၶᄉႂԌథԺᑞ͗ॡᰳὋᡛܴलᡐ
໣౜ຸ౜˧ᫍᄉႂԌᡓѢ.04'&5ᄉ໣౜ຸ౜ѣቇႂԌ7 #3 %44ǌԀ΍ࣲᐎጷЮ
ᄉ.04'&5ᦏ௦Վʶዜ‫ۋ‬ᄉὋ˶͗Ѣဗʶ˓7 #3 %44ᔴ‫ډ‬Ϙǌ‫ڙ‬ԥՓ὇ᭂ࢜Ὀ࠭᤯
ௐႂึึ᣾઴థణͯ7 #3 %44ᄉ.04'&5ᄉͳ̃౜ክǌᤇ˓్͇ࡂलᡐ˿ᰳҩည֖
.04'&5ం‫ڒ‬ᄉຝӣ὇1*%Y7 #3 %44Ὀǌ‫ݟ‬౦ፆཁᄉຝऎᡓ᣾˿ąὋం‫ڒ‬ʼᄉབःҦࡂԺᑞलᡐ٧͇বᑞᄉᬋጞ੊௦ܾ஌ǌ188

第六章: MOSFET 的并联使用‫ڙ‬ణ‫ڭ‬ᄉৰх˖Ὃึ᣾.04'&5ࣲᐎጷᄉ੝థᄉႂึԺᑞᦏ͗ᣀሧҁጷ˖ᄉʶ˓
.04'&5ᄉͳ̃౜ክ˖Ԝǌ‫ݟ‬౦థᤇ˓ԺᑞᄉពὋ᝹᝟ௐࡂ᜵ᆷγ͉਒ʶ˓.04'&5ᦏ᜵ᑞ‫ڙ‬ৎҭᄉຝऎʽ߶Кึ᣾঳ᄉᭂ࢜ႂึǌ7 #3 %44௦ൣຝऎጆஜᄉὋ੝̾఺͗Փ
઴థఝᰳᄉ7 #3 %44ϘᄉФ߱ᄉ.04'&5᧗ளѫᦠႂึǌ

freewheel diode

M1

L1

M2
D1

R1

D1

M3
D2

R2

Vsup

D3

R3

gate drive

aaa-016520

图 6-9. 并联低边 MOSFET 组驱动高边感性负载
6.8.2 主动钳位 - 并联高边 MOSFET 组来驱动低边感性负载‫ීڙ‬ᢻःၸ˖ፂ࣡͗΍ၸ‫˖ڎ‬ᄉႂᡸǌᤇሗፆౝ˧੝̾ःၸࣸค௦‫˝ځ‬Ժ̾࠱ᢻᢵऄᄧͺ˝ႂຸ᠆౜ᤄ‫ٿ‬ҁႂ෈ᄉᡸफ़ǌ

M1
R1

M2
D1

M3
D2

R2

R3

D3

gate drive
L1

Vsup

aaa-016521

图 6-10. 并联高边 MOSFET 组来驱动低边感性负载189

第六章: MOSFET 的并联使用‫ڙ‬ᤇ˓ႂᡸ˖Ὃф߿ႂึึՓᄉ௦᫂ᬌႂԌᄉࢿऩὋᏪʿ௦7 #3 %44ǌ઴థణͯ᫂ᬌႂ
Ԍᄉ.04'&5੽ᣑ˿ణܷඊΒᄉႂึǌ.04'&5ጷˏቪᄉ໣౜ຸ֖౜ᫍᄉႂԌ௦7(47461Ὃࣲᐎጷᄉҩည૮Ᏹ௦὇7(4 7461ὈY*%ǌൣ‫ݟ‬ґ᭦ᭂ࢜ᄉΒߔ˖ὋణՐ੝థᄉ
ႂึ὇˶ᄰॆ̅੝థᄉҩᏱὈᦏ͗ᣀሧҁࣲᐎጷЮᄉ౼ʶ˓.04'&5˖ǌᤇ˓ৰх᜵ඊᭂ࢜ᄉৰхఝৎҭὋ‫˝ځ‬7(4ᄉᬌϘ௦᠆ຝऎጆஜᄉǌᤇʶྱবࡂ͗ᄯ
ଋᝧႂึึ᣾ణབᄉ.04'&5ǌᤇ˓.04'&5ࡂ͗Ԫ३ఝབὋࣲ͗ፘ፝γ૆ᤇಧᄉܷႂึǌ

6.9 总结 ణ‫ݝ‬ၸʶ˓Ӭ࿗ᄉܷᄉ.04'&5ὋᏪࡉ᧙ʿ᜵΍ၸၿ࠴.04'&5ጷ੆ᄉࣲ  ᐎጷǌ ʶጷO˓.04'&5ᄉҩညᑞҦබᤉ᣹ʿҁӬ˓.04'&5ҩညᑞҦᄉOυǌ ‫ݟ‬౦థॸ᜵΍ၸ.04'&5ࣲᐎጷὋ᜵ࡉ᧙࠵ᄉ΍ၸ.04'&5ᄉஜ᧙ὋణܲϷ۲  ᆨᄉጷᥦಧὋణܲʻ˓ʶጷǌ ‫ݟ‬౦ᭉ᜵ܷ᧙ᄉ.04'&5ࣲᐎὋࡂ᜵΍ၸ۲ᆨጷὋ‫ݟ‬YጷὋYጷǌ 1$#ᄉ࣊ࡌࠪʶ˓.04'&5ࣲᐎጷ˖ᄉҩညѫᦠ௦᭣࣡᧗᜵ᄉὋྱѾ௦‫ڙ‬ᣖᰳ  ᮟညᄉ᧗‫ܬ‬धСᄉःၸ˖ǌ ‫˝ځ‬-'1",࠯ᜈᄉ.04'&5ࡆࠩ࠴Ὃ࠯ᜈ᫽ઇͯὋབবᑞ˶‫ݝ‬Ὃࣲᐎःၸ˖଍  ᕚ΍ၸǌ ॆ᝹᝟.04'&5ࣲᐎጷௐὋ‫ݟ‬౦̴͂Ժᑞࢹͺ‫ڙ‬ᭂ࢜੊Ꮷ˞Үᨒͮᄉഴय˖Ὃ  ࡂᭉ᜵ಪܰซ਒˿ǌ190

第七章: RC 缓冲电路的设计应用笔记: AN11160

191

第七章: RC 缓冲电路的设计

第七章: RC 缓冲电路的设计(应用笔记 AN11160)

7.1 介绍
ᤇʶብᝮᤗ˿ʶ˓ኤӬᄉ3$ᎀуႂᡸᄉ᝹᝟ǌ‫ڙ‬ҩညӦ࠭ͳᄉःၸ˖Ὃᎀуႂᡸ௦ၸ౎ં҃ˀԥՓু‫ܬ‬஌౦థСᄉᰳᮟ૜ᕤǌ

7.2 测试电路
‫ࡘڎ‬ᇧ˿ʶ˓۲ఴᄉӦೃႂᡸǌ
VDD

Q1

HS driverinductor

VCC
LS driverQ20V
aaa-002741

图 7-1. 半桥电路ႂᡸ˖ᄉ2֖2௦#6,3&Ὃ᠆ᣑႂਕԺ̾ʿᤋଋҁ7%%Ὃ˶Ժ̾ᤋଋҁ
7ǌ‫ڎ‬ሗጙᓣဖᡸࡂ௦ႂਕᄉႂึᡸफ़὚ॆ2С᫆Ὃႂึ͗ึ᣾2ᄉͳ̃౜ክǌ
ॆ2࠭᤯ὋႂึᄉழՓԪ૰੆ᗯᓣᄉᡸफ़Ὃ൤ௐ‫ڙ‬2˖ࡂ͗ԦၶԥՓু‫ܬ‬஌ःǌੇ͂Ժ̾‫ڙ‬2ᄉ7%4ႂԌจ्ʼ᜹฽ҁ2ᄉԥՓু‫ܬ‬ဗ៵Ὃស᜸‫ڎ‬ǌ

192

第七章: RC 缓冲电路的设计

Q2 VDS(5V/div)
oscillation
frequency
31.25 MHzaaa-002742

图 7-2. 反向恢复引起的 Q2 VDS 电压波形的震荡Фኍ஌ႂᡸ‫ڎݟ‬੝ᇧǌ
strayinductance (LLK)

Q1
Coss
(CLK)

Q2

VDD

Q2
VDS

aaa-002743

图 7-3. 半桥电路的等效电路我们首先关注下电路中的寄生器件：• ࠘ၶႂਕ--,௦ၿ1$#ᡋጲႂਕὋ٧͇࠯ᜈႂਕኍጷ੆ᄉఽ஘ᄉ੊෹᭚ႂਕ• ࠘ၶႂࠓ$-,˞᜵௦ၿʼ᭦ᄉ2٧͇ᄉ$044̖ၶੇ͂ઁ2ॆͺʶ˓ኤӬᄉधСὋ᤯᣾2໣౜ຸ౜ˏቪ߶ᜈʶ˓3$ႂᡸԺ̾խஅᤇ
˓᭍ᕤὋស᜸‫ڎ‬ǌ
193

第七章: RC 缓冲电路的设计

stray
inductance (LLK)

Q1
Coss
(CLK)

Q2

RS
VDD

CS

Q2
VDS
aaa-002744

图 7-4. 带缓冲电路器件 RS 和 CS 的等效电路

7.3 CLK 和 LLK 的确定‫͂ੇڙ‬᝹᝟ᎀуႂᡸ˧ґὋੇ͂᜵ᆷ߿$-,֖--,ᄉϘǌФࠃੇ͂Ժ̾ណᅋᄯଋԜ฽
᧙Ѣ$-,֖--,ᄉϘὋͭ௦ੇ͂థఝᐒ௙ᄉழกǌࠪ̅ᤇ˓-$ႂᡸὋੇ͂ᅻ᥊Ὑ
Мय

ᤇ᧖ᄉG3*/(௦෤థᎀуႂᡸௐᄉᮟညὋស᜸‫ڎ‬὚‫ݟ‬౦ੇ͂‫ڙ‬2ᄉˏቪҪʼᮨܰᄉႂࠓ$BEEὋѹ‫ݼ‬ᄉ᭍ᕤᮟညࡂ̯͗G3*/(ԪҁG3*/(὇G3*/(G3*/(Ὀǌស᜸ብ˖
ᄉᬃेᦉѫὙ̯$BEEὋG3*/(֖G3*/(˖଍࠭Ѣ$-,ᄉϘὙМयᤇ᧖ᄉYኍ̅Ὑ
Мय

194

第七章: RC 缓冲电路的设计‫ݟ‬౦ੇ͂฽ҁ˿෤థ$BEEௐᄉᮟညG3*/(ὋཨՐҪ߸$BEEՐв฽ѢG3*/(Ὃᤇ௦ੇ͂ࡂ
ᑞܴᆷ߿Ѣ$-,֖--,ᄉϘ὇ˏ˓ᛪ᣹यὋդథˏ˓లᅻԪ᧙Ὀǌ‫ڙ‬ႂᡸ˖ҪЙQ'ᄉ$BEEὋ฽ѢG3*/(˝.)[ǌ˧ґᄉG3*/(௦.)[Ὃស᜸‫ڎ‬ǌࣛЙМय˖Ὑ
Мय
࠱YࣛЙҁМय˖Ὑ
Мयв࠱$-,֖G3*/(ࣛЙҁМय˖ὙМय‫˝ځ‬G3*/(.)[Ὃ$-,Q'ὙМय੊Ꮷ࠭ЙG3*/(.)[֖὇$-, $BEEὈQ' Q'Q'ὙМय૰ԱពឬὋॆҪЙᮨܰᄉQ'ႂࠓௐὋ--,ᄉ᝟ኪϘі˪γ૆ʿԪǌᤇ˶௦ඊᣖ
ൣ࣡ᄉၸ౎ᆷ߿$-,֖--,ᄉழกǌ

195

第七章: RC 缓冲电路的设计

7.4 缓冲电路的设计 - 理论‫ݟ‬౦ੇ͂࠱‫˖ڎ‬ᄉ$4ϡᆀᡸ‫ူܪ‬Ὃᥦੇ͂ॡࠓ௛‫ڠ‬३ҁ˿Ϸាఴ˖ʶಧᄉፂЦ
ᄉ3-$ႂᡸǌ2γ૆ʶᄯ࠭᤯ὋႂᡸࠪႂԌ᫼೘ԪӐᄉֽःԨф̅ႂᡸ˖ᛯђጆஜ¥੊Ꮷ[FUB὚ស᜸‫ڎ‬ǌ
aaa-002745

2.0
(1)
(2)
(3)
(4)

1.5

1.0

(5)
(6)
(7)

0.5

0
0

1

2

3

4
()

 ¥ǌ ¥ǌ ¥ǌ ¥ǌ ¥ǌ ¥ǌ ¥ǌ

图 7-5. 对于各种¥值的 RLC 电路的响应196

第七章: RC 缓冲电路的设计ူ᝶ʼᔩ¥ὋѶႂᡸ͗௃ᬌయᄉ᭍ᕤǌࡉክ‫ࠃڙ‬ᬄႂᡸःၸ˖঳͗థߚ‫ڙ‬ʶ̎ႂ᫽࠭ᒰ௃ᬌయ᭍ᕤ௦ʿԺᑞԦၶᄉǌᔩ¥Փ‫ܷܘ‬ௐὋ᭍ᕤᄉᛯђࡂ͗ᡔ౎ᡔܷὋ
ᡕҸ௦ᬣᅋௐᫍᄉ଍ሧᛯђᄉӉፎյૈஜԪӐǌᤇ௦ʶሗ൑᫽ࡈᄉԥःǌॆ¥
ௐὋ˶ࡂ௦˙ႌ᫽ࡈᄉ࿃খὋ‫ڙ‬ᤇʶཁ᭍ᕤѷ‫ݝ‬Ϣൢǌॆ¥ௐὋ࡚̅᣾᫽ࡈ࿃
খὋႂᡸᄉԥःԪ३ᤌ᧼Ὃจ्ᭉ᜵ఝ᫁ᄉௐᫍ੥ᑞ᣹ҁణጻϘǌ‫ځ‬൤ࡂᭉ᜵ઁ᫽ࡈ
ܷ̅ᄉႂᡸౝतҁᎀуႂᡸ˖ǌ᫽ࡈᛯђ˶௦ᎀуႂᡸ᝹᝟ᄉʶᦉѫǌ
ࠪ̅3-$ᄉᦠᎵὋ¥Ὃ34Ὃ--,֖$-,ᄉСጆ௦ὙМयੇ͂Ԧဗᎀуႂᡸᄉ$4ࣲ෤థѢဗ‫ڙ‬Мय˖ǌ‫ڙ‬౼̎ႂᡸ˖Ὃ̨΍ၸ34౎ં҃૜ᕤ௦ԺᑞᄉǌཨᏪὋ‫ڙ‬Ц‫ۋ‬Ӧೃႂᡸ˖Ὃੇ͂௃
ก࠱ႂ᫽ᄯଋ߶Ꮅ‫ڙ‬2ᄉ໣౜ຸ֖౜˧ᫍǌ‫ݟ‬౦ੇ͂ᤇ˥ϡ˿Ὃᥦ˥2࠱ᜁႂ᫽
ᆀᡸὋஞ˓ႂᡸࡂ௃ก૊ᮔయҩᑞࢹͺǌ‫ځ‬൤ᤇ᧖ᄉᝌфழ಴௦ຊҪ$4ˀ34ࣲᐎὋᤤસՋ᤟ᄉ$4ϘᏪʿॕֽൣ࣡ᄉࢹͺႂᡸǌᤇሗᎀуႂᡸ௦ʶሗኤΦᄉ3$ႂᡸὋФ੔ൢᮟညG$˝Ὑ
Мयв൒Ὃੇ͂ॸᮋᤤસՋ᤟ᄉG$Ϙ౎΍ၸὋࠪ̅ᤇ˓᫇ᮤФࠃࣲ෤థʶ˓‫߿ڌ‬ᄉൣᆷኔ಴ǌᎀуႂᡸᄉ੔ൢᮟညʶ߿᜵ᡛܴͯὋ̾ᒯ̅ᑞܴథ஌‫ڠ‬ᆀᡸ௃᫽ࡈ૜ᕤᮟည
G3*/(ǌͭ˶ʿᑞܹͯὋͯҁႂᡸൣ࣡ᄉࢹͺᮟညཁʼյဗѢ࠭᤯ᡸफ़὇Β‫ݟ‬L)[੊ᏧФ̴Ὀǌੇ͂ࣂፂԦဗ˿ʶ˓‫ݝ‬ᄉᡐ‫ݼ‬ཁG$G3*/(ǌ197

第七章: RC 缓冲电路的设计

7.5 缓冲电路的设计 - 实际应用ဗ‫ࣂ͂ੇڙ‬ፂథ˿థ஌ᄉζো౎˝‫˖ڎ‬ᄉ᭍ᕤจ्౎᝹᝟ᎀуႂᡸǌኤ᜵ഏᤗʽὙ$-,Q'--,O)
G3*/(.)[
Мय

Мय

ኃʶ˓͉ҫࡂ௦಩૵‫ڎ‬ᤤસਆ᜵ᄉ᫽ࡈጆஜǌੇ͂ᤤસ˙ᤂ᫽ࡈጆஜὋ˶ࡂ௦
¥ǌԪ૰Мय὇ὈԺ३Ὑ

Мयၸˏ˓ႂ᫽ࣲᐎԺ̾३ҁǌԪ૰МयԺ̾३ҁὙМयၸO' O'Ժ̾३ҁO'ǌ࠱᝹᝟‫ݝ‬ᄉᎀуႂᡸ߶ᜈҁ2ᄉ໣౜ຸ֖౜ˏቪὋ‫ࡘڎ‬ᇧ˿ҪЙᎀуႂᡸ˧Րᄉจ्ፆ౦Ὃ˝˿ඊᣖ˶ʶᡐࡘᇧѢ˿෤థᎀуႂᡸௐᄉԓ‫ݼ‬จ्ǌ

198

第七章: RC 缓冲电路的设计

aaa-002747

aaa-002746

B௃ᎀуႂᡸCຊҪᎀуႂᡸጪᣈඊΒ˝7EJWǌ

图 7-6. 安装和不安装缓冲电路时 Q2 的 VDS 的波形
̯‫˖ڎ‬Ժ̾ᄹѢὋᎀуႂᡸі˪ࣂፂ๖ᬓ˿7%4ʼᄉႂԌ᭍ᕤǌՎಧᄉ‫ڙ‬2ͮ
Ꮅᄉ.04'&5˶Ժ̾ःၸᤇ˓ழกǌ

7.6 总结 • ‫ڙ‬ҩည٧͇˖ᄉԥՓু‫ܬ‬ဗ៵ᑞܴलᡐᤋଋҁ߱͂ᄉ٧͇ᄉᰳᮟ૜ᕤǌ • ᤯࣡΍ၸ3$ᎀуႂᡸ౎ં҃૜ᕤǌ • థ஌‫ڠ‬ᎀуႂᡸᭉ᜵ᮔЎ३ҁႂᡸ˖ᄉ࠘ၶႂࠓ֖࠘ၶႂਕϘǌ‫ڙ‬ґ᭦ࣂፂ̭ፀ  ˿ᆷ߿ᤇˏ˓Ϙᄉழกǌ • ఴብࡘᇧѢᄉᎀуႂᡸ௦ፂЦ3-$ႂᡸᄉԪሗǌ • ੇ͂ࣂፂ۲̅#6,3&٧͇ࡘᇧѢ˿ᆷ߿ᎀуႂᡸ˖٧͇ԟஜᄉழกὋ  ࣲᰍ᝼˿ழกᄉథ஌বǌ

199

第七章: RC 缓冲电路的设计

7.7 附录 A；从Cadd，fRING0 和 fRING1 中得到 CLK
ੇ͂ᅻ᥊Ὑ
Мय
ᤇ᧖ᄉG3*/(௦෤థ߶ᜈᎀуႂᡸௐᄉ᭍ᕤᮟညὋ$-,֖--,ѫѾ௦ႂᡸᄉ࠘ၶႂࠓ֖
࠘ၶႂਕǌ‫ݟ‬౦ੇ͂в2ᄉ໣౜ຸ֖౜ˏቪҪЙႂࠓ$BEEὋG3*/(࠱ᄰः‫ڠ‬ђ࠴YὋ˶ࡂ௦Ὑ
ੇ͂ᅻ᥊Ὑ
Мय
‫ځ‬൤
Мय

Мय

Мय
Мय
Мय
Мय
Мय
ᤇ᧖ᄉY௦Ὑ
Мय
200

第八章: 功率 MOSFET 电气
过应力的失效特征
应用笔记: AN11243

201

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征(应用笔记 AN11243)

8.1 介绍
ҩည.04'&5‫ڙ‬ణ࠴ӐᒬᢵЮᦉҩᏱৰхʽ ࣡ᜁၸ౎ᰳႂԌ֖ܷႂึधСǌཨᏪ‫ڙ‬ʶ̎஋ᬩᄉ్͇ʽὋ੽ᣑᄉႂԌὋႂึ֖ҩည௦థԺᑞᡓ᣾.04'&5ᄉᑞҦᄉǌᩱឧ్͇௄Ժᑞၿႂᡸܾ஌࠭ᒰᄉὋ˶థԺᑞၿϷႂ఺‫܃‬ᣀʶಧᄉ఺೙᫇ᮤ࠭ᒰᄉǌᤇࡂ࠭ᒰ˿ႂච᣾ःҦ὇&04Ὀǌ&04Ц‫ۋ‬ᄉܾ஌ፆ౦ࡂ௦.04'&5˖ᒯ࠵ˏ˓ၴ
ᒯʻ˓ክᑭᆀᡸ὇໣౜Ὃຸ౜Ὃಔ౜ὈǌԲ̯ܰ.04'&5དංᄉ჈ᤛὋం‫ڒ‬ᄉᜇ჈੊௦౜ᬌৰхʽ‫܇‬஧Ӊᜈᄉ૮ංὋᦏ᝼௙˿.04'&5ᒬᢵᄉᰳҩည͗࠭ᒰ٧͇ᄉ૮‫ڭ‬ǌ᤯᣾ಉᄹདං჈ᤛᄉࡆ֖ܾࠩ஌ྱड़ὋࡂԺ̾ѻறѢलᡐܾ஌ᄉ஋ᬩ͇̂ᄉሗዜǌ᤯࣡ᄉ஋ᬩ్͇థὙ
• ᭡ႂ• 6*4ࢹͺ᤯࣡Զϡᭂ࢜੊ᏧᏬˣব• ጲবࢹͺഴय• ᣾ႂึ
‫ڙ‬ᤇ̎஋ᬩ్͇ʽ࠯ᜈᄉ.04'&5ࣂፂᜁ஋਒୓ංǌ‫ྞڎ‬᝭े˿ᬣՐԦၶᄉం‫ڒ‬ᛪ᭦ʼᄉད͝჈ᤛὋ˶ଡΘ˿௬ॱ᪪ᄉཱྞ౎ࣞүᝌ᧕&04ܾ஌ǌ̯ᓫҁᓫፋѢ˿ʶᓉᄉܾ஌ྱड़ᄉഏхǌ̯ᓫҁᓫፋѢ˿ఝ˝សጹᄉζোǌ

202

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

8.1.1 ESD - 机械模式
8.1.1.1 EOS 方式
ੇ͂ၸʶ˓ಕэᄉ఺೙ഴयᄉ&4%ႂᡸ౎ଡΘ&4%ᑡу὚ស᜸"&$2
3&7"+VMZ ǌஶҪᄉᑡуႂԌʶཁཁ‫ܘڠ‬ҪὋᄯҁ٧͇Ԧၶܾ஌˝ൢǌ
S1

terminal A
S2

HIGH VOLTAGE
PULSE
GENERATOR

C1
200 pFDUT
SOCKET

short

R2


R1
NWR0

terminal B
aaa-004800

图 8-1. 机械模式 ESD 仿真的典型电路
8.1.1.2 失效状况的仿真఺೙ഴयᄉ&4%௦ഴ઱ʶ˓ᡓ᣾˿ಔ౜ຸ౜੊ಔ౜໣౜˧ᫍᄉඬӐྫྷ੝ᑞ੽ԩᄉణ
ܷϘᄉႂԌᑡуஶҪҁ.04'&5ʼǌ‫ڙ‬ႂԌຸ֖.04'&5˧ᫍ͗థʶ˓ణ࠴ᄉ˘ᐎႂ᫽Ὃᤇࡂ͗࠭ᒰ.04'&5ᄉಔ౜ႂԌ᣽ᤳʼӣǌႂ฽᝹‫੊ܫ‬Ꮷ௦ܲҩᑞႂᡸᦏԺ
̾ॡࠓ௛‫ڠ‬ଡΘᤇಧᄉႂԌᑡуǌ

8.1.1.3 特征.04'&5ፆౝ˖᣷ᎅᄉӬЊ௦᭤ᤂಔ౜ᄉὋ˶௦ʶ˓ࠓ௛ܾ஌ᄉ‫ڠ‬ழǌܰ᣷ᎅᄉӬЊ֖ಔ౜ᬃᤂᄉӬЊ௦ణЎ੽ԩҁ౎ᄉႂԌᑡуᄉǌፆ౦˶ࡂ͗௦ኃʶ˓ᡓ᣾ಔ౜ඬӐྫྷᑞҦᄉͮᎵǌ

203

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

表 8-1. 机械模式 ESD 的失效特征案例
Device name

BUK9508-55A

Cell pitch
(μm)

Image

Comments
Fail site is gate oxide ofedge cell; see Section 8.2.1“Machine model EOS of
BUK9508-55A” for further
images9 (hexagon)

aaa-004801

BUK9Y40-55B

Fail site is gate oxide ofedge cell; see Section 8.2.2“Machine model EOS ofBUK9Y40-55B” for further
images4 (stripe)

aaa-004803

Fail site is gate oxide ofedge cell; see Section 8.2.3“Machine model EOS ofPSMN7R0-30YL” forfurther images

PSMN7R0-30YL 2 (stripe)

aaa-004853

PSMN011-30YL 2 (stripe)

aaa-004854

204

Fail site is gate oxide ofedge cell; see Section 8.2.4“Machine model EOS
of PSMN011-30YL” forfurther images

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

8.1.2 ESD - 人体模式
8.1.2.1 EOS 方式&4%ႂԌᑡуഴ઱ಕэᄉ̠ͳഴय&4%ႂᡸ὚ស᜸"&$23&7.BZ ǌᤩ൥‫ڠ‬ଡӣஶҪᄉႂԌὋᄯҁ٧͇Ԧၶܾ஌˝ൢǌ
R1

S1

terminal A

HIGH VOLTAGE
PULSE
GENERATOR

C1
100 pF

S2

DUT
SOCKET

short

R2


terminal B
aaa-004855

图 8-2. 人体模式 ESD 仿真的经典电路
8.1.2.2 失效状况的仿真̠ͳഴयᄉ&4%ഴ઱˿ʶ˓ࣂፂᡓ᣾˿ಔ౜ຸ౜੊ಔ౜໣౜˧ᫍᄉඬӐྫྷ੝ᑞ੽ԩ
ᄉణܷႂԌᄉ࠸ࢎႂԌஶҪҁ.04'&5ʼǌ‫ڙ‬ႂԌຸ֖.04'&5˧ᫍథʶ˓ᄉ˘ᐎႂ᫽Ὃ߱Ժ̾ᬌ҃.04'&5ಔ౜ႂԌᄉʼӣᤳညǌ௃᝶௦̠ͳଋᝎὋႂච฽
ណ᝹‫੊ܫ‬௦ܲҩᑞᄉႂᡸᦏᑞॡࠓ௛‫ڠ‬ଡΘᤇಧᄉႂԌᑡуǌ
8.1.2.3 特征ܾ஌᤯࣡Ԧၶ‫ڙ‬.04'&5ፆౝᄉ᣷ᎅͮᎵᄉӬЊ˖ǌܰΞ᣷ᎅᄉӬЊ֖᭤ᤂಔ౜
ᄉӬЊ௦ణЎԩҁႂԌᑡуᄉуѣᄉὋᤇ᧖˶௦ႂԌᡓ᣾ಔ౜ඬӐྫྷᑞҦᄉኃʶ˓‫ڠ‬ழǌၿ̅ಔ౜ႂԌᎀਤ‫ڠ‬ʼӣὋܾ஌ͮᎵࣲʿ͗ᛪဗѢ᭣࣡௙௬ᄉథ᭤ᤂಔ౜ᄉ
ᡕҸὋ‫ڙ‬ᤇʶཁʼ̠ͳഴय֖఺೙ഴय௦ʿՎᄉǌ

205

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

表 8-2. 人体模式 ESD 失效特征的案列Device name

BUK9508-55A

Cell pitch
(μm)

Image

Comments
Fail site is gate oxide ofedge cell; see Section 8.2.5“Human body model EOS
of BUK9508-55A” forfurther images

9 (hexagon)

aaa-004856

BUK9Y40-55B

Fail site is gate oxide ofedge cell; see Section 8.2.6“Human body model EOS
of BUK9Y40-55B” forfurther images

4 (stripe)

aaa-004857

PSMN011-30YL 2 (stripe)
aaa-004858

Fail site is gate oxide ofedge cell; see Section 8.2.7“Human body model EOS
of PSMN011-30YL” forfurther images

8.1.3 非钳位的感性负载开关（UIS）（雪崩或耐久性）
8.1.3.1 EOS 方式
ၸʶ˓ಕэᄉ6*4ႂᡸ౎ଡΘਕবᑞ᧙ᄉᑡу὚ស᜸"&$23&7.BZ ǌᤤʶ˓‫߿ڌ‬ᄉႂਕϘǌ‫ڙ‬С᫆.04'&5˧ґႂਕ˖ᄉႂึ᜵ᤩຑᄉ‫ܘ‬ҪὋᄯҁ٧͇ܾ஌ǌ

206

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

Vbr

BVdss
Iav
drain

VDD

L

I
gate
voltage

L

gate

0
tav

sourceVDD

Vg
aaa-004859

图 8-3. UIS 耐久性测试的电路tg(on)
aaa-004860

图 8-4. 从 UIS 电路中获得的波形

8.1.3.2 失效状况仿真
6*4ഴ઱ᄉ௦ॆႂᡸ˖ߚ‫ڙ‬ʶ˓ႂਕὋࣲॆ.04'&5С᫆ௐᄉৰхǌႂਕ᧙Ժ̾௦
͉਒ᄉ὇ࡂϷಐෳ఺ጆፑ˖ᄉ‫ؤ‬ෳጲ‫ړ‬Ὀ੊௦࠘ၶᄉǌ‫˝ځ‬ႂਕ˖ᄉႂึࣲʿᑞᅮᫍ
ᛯђҁὋ.04'&5ᄉ໣౜ຸ౜ႂԌʼӣὋ٧͇ࡂ͗ᤈЙᭂ࢜ѣቇὋ˧ґߚϱ‫ڙ‬ႂਕ˖ᄉᑞ᧙ࡂ͗᤯᣾.04'&5᧕உǌ
8.1.3.3 特征ܾ஌ཁԺ̾‫ڙ‬ʶ˓.04'&5۲ᆨӬЊ˖੼ҁǌདංᄉ჈ᤛ‫्ܰڙ‬ʼ᤯࣡௦‫ڒ‬ᄉὋᤇᛪᇧʶ˓ܾ஌ཁ˖ॶͮᎵ̾ԢᬣՐԦၶ˿བ૮‫ڭ‬ǌ‫ݟ‬౦ᭂ͇࢜̂ᄉ૆፝ௐᫍ˝NTጞѾᄉὋࡂ͗‫ึڙ‬᣾ణܷႂึᄉం‫˖ڒ‬ᫍᄉͮᎵյဗ
Ѣད᣾ᄉ჈ᤛǌ‫˝ځ‬ᤋଋलጲ֖ం‫ڒ‬ፆՋᄉͮᎵᄉႂึࠚऎᣖᰳὋ੝ܾ̾஌ᄉͮᎵፂ
࣡Ѣဗ‫ڙ‬ᤇ᧖ǌͭ௦‫˝ځ‬థ஘བྞᄉߚ‫ڙ‬Ὃ੝̾ज़ज़ࣲʿ͗‫ڙ‬ᤋଋलጲᄉፆཁᄉൣʽ
ழѢဗܾ஌ὋᏪ௦Ԧၶ‫ڙ‬ం‫ڒ‬ణབᄉ‫ڠ‬ழǌࠪ̅«Tጞᄉᆀఆᄉᭂ͇࢜̂Ὃདංᄉ჈ᤛԺᑞԦၶ‫ڙ‬ஞ˓ం‫ڒ‬ᄉ͉਒‫ڠ‬ழǌᤇሗৰхʽʿܹԺᑞႂึ඼ᬶ‫ڙ‬ʶᡐ੊Ꮷ‫ڙ‬ᤇ˓͇̂ൿЮ٧͇ፋᒬࣁҪབὋ੝̾٧͇Юᦉᄉຝӣ௦ඊᣖ‫ڨ‬ӈᄉǌԀ΍ࠪ̅ఝᆀᄉᭂ͇࢜̂Ὃၿ̅᣷ᎅ‫ڠ‬ழᄉӬЊ௦ʿᤋ፝ᄉὋ
དංԺᑞ͗Ԧၶ‫ڙ‬ం‫ڒ‬ᄉᣀᝇ‫ܪ‬ǌ207

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

表 8-3. UIS (非钳位感性开关) 的失效特征的案例
Device name

Cell pitch
(μm)

Image

Comments

aaa-004861

round burn in active
area; see Section 8.2.8“Unclamped inductive
switching EOS ofBUK7L06-34ARC” forfurther images

aaa-004862

round burn in active
area; see Section 8.2.9“Unclamped Inductive
Switching EOS ofBUK9Y40-55B” for further
imagesBUK7L06-34ARC 9 (hexagon)

BUK9Y40-55B

4 (stripe)

PSMN7R0-30YL 2 (stripe)
aaa-004863

round burn in active
area; see Section 8.2.10“Unclamped inductive
switching EOS ofPSMN7R0-30YL” forfurther images

8.1.4 线性工作模式
8.1.4.1 EOS 方式
੝థ.04'&5ᄉஜ૵੣б˖ᦏ͗Ӊդ߶КࢹͺӜ۪ᄉ‫ڎ‬ᛪǌࢹͺ‫߶ڙ‬КӜ۪̾ܰὋ.04'&5˖ᄉҩည౎ʿԢᏱ஘Ὃࡂ͗࠭ᒰ̖ၶᄉབ᧙ᡓѢ˿٧͇ᄉᑞҦὋణጻ࠭ᒰ
٧͇ܾ஌ǌ
ፋ.04'&5ଡΘ‫߿ڌ‬ᄉ໣౜ຸ౜ႂԌὋࣲଡΘྱ߿ௐ᫁ᄉᑡуႂึὋᤩ൥‫ڠ‬ӣᰳႂึϘὋᄯҁ.04'&5Ѣဗܾ஌˝ൢǌ
208

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

aaa-004864

103
ID
(A)

limit RDSON = VDS / ID

102

tp = 10 ȝs

10100 ȝs

1

1 ms
10 ms
100 ms

DC
10-1
1

10

VDS (V)102

Tmb = 25 oC; IDM is a single pulse.

图 8-5. 安全工作区域；漏极的连续电流和峰值电流和漏极源极电压的关系
8.1.4.2 失效状况仿真ጲবࢹͺഴय᤯࣡Ԧၶ‫ڙ‬٧͇धС੊௦ᨒͮᄉਕব᠆ᣑःၸ˖ǌᬓ᭣ᡓѢ˿40"߶КࢹͺӜ۪Ὃᤇఴᢵࣲʿ௦ʶ˓ᩱឧᄉࢹͺ࿃খǌጲবഴय&04ഴ઱ᄉ௦ॆʶ
˓.04'&5ࢹͺ‫ڙ‬ጲবഴयॡ᫁ௐᫍᄉৰхǌᤇሗৰх˶థԺᑞԦၶ‫ॆڙ‬ណ‫࠭ڎ‬᤯
.04'&5ὋᏪಔ౜ᄉ᯵ҮႂԌԠ᣾ͯᄉௐϊǌᤆథԺᑞѢဗ‫ڙ‬ஶҪᣖᰳᄉ໣౜ႂԌὋࣲណ‫ڎ‬፤૆Ͱ.04'&5С᫆ᄉௐϊǌ‫ݟ‬౦ಔ౜ᄉᤋଋற˿Ὃಔ౜ႂԌᄉࠓব͗ʼӣὋ˶థԺᑞѢဗጲবഴयᄉܾ஌ǌ

8.1.4.3 特征ం‫ڒ‬ᄉణབཁࡂ͗௦ܾ஌ᄉͮᎵὋ᤯࣡͗Ѣဗ‫ڙ‬ం‫˖ڒ‬ᫍᄉᦉͮǌం‫ڒ‬ᄉ˖ᫍͮᎵज़
ज़௦ึ᣾ణܷႂึὋ˄஘བᑞҦʽᬋᄉ‫ڠ‬ழǌܾ஌ᄉͮᎵ˶͗Ѣဗ‫ڙ‬ᤋଋጲ֖ం‫ڒ‬ፆՋᄉͮᎵὋ‫˝ځ‬ᤇ᧖ᄉႂึࠚऎణᰳὋͭၿ̅థ஘བྞᄉԓ‫ځ‬Ὃܾ஌ज़ज़ʿ͗Ѣဗ‫ڙ‬ፆཁᄉൣʽழǌ

209

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

表 8-4. 线性模式失效特征的案例
Device name

Cell pitch
(μm)

Image

Comments
Burns located in center of
die adjacent to wire-bonds;
see Section 8.2.11 “Linear
mode EOS of BUK7L0634ARC” for further images

BUK7L06-34ARC 9 (hexagon)

aaa-004865

BUK9Y40-55B

Burn adjacent to location of
clip bond in center of die;see Section 8.2.12 “Linear
mode EOS of BUK9Y4055B” for further images

4 (stripe)

aaa-004866

Burn adjacent to location of
clip bond in center of die;see Section 8.2.13 “Linear
mode EOS of PSMN7R030YL” for further images

PSMN7R0-30YL 2 (stripe)

aaa-004867

8.1.5 过电流8.1.5.1 EOS 方式
ҩည.04'&5ᄉஜ૵੣б˖ᦏ‫ٿ‬ѴѢᑞܴ੽ᣑᄉణܷႂึϘǌᤇ˓ϘԨф̅ᤋଋलጲ֖݂ྞ‫ོڙ‬ற˧ґ੽ᣑႂึᄉᑞҦὋᡓ᣾ᤇ˓ᬌϘ٧͇ࡂ͗࠭ᒰᒰ֐ᄉܾ஌ǌ

210

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

ID

IDM

GUDLQFXUUHQWSHDNGUDLQFXUUHQW

VGS = 10 V; Tmb = 100 °C; see Figure 1

-

53

A

VGS = 10 V; Tmb = 25 °C; see Figure 1

-

76

A

tp VSXOVHG7mb = 25 °C; see Figure 3

-

260

A
aaa-005071

图 8-6. PSMN7R0-30YL 数据手册中的最大电流限值的例子

8.1.5.2 失效状况仿真‫ݟ‬౦‫ڙ‬ႂᡸ˖෤థᑞܴᬌ҃ႂึᄉ٧͇Ὃॆ.04'&5࠭᤯ௐࡂ͗Ѣဗ᣾ႂึᄉৰхὋ࠭ᒰΘႂႂԌ߸КҪ‫˿ڙ‬.04'&5ᄉ໣౜ຸ౜ቪߔʼǌʶᓉ͗Ԧၶ‫᠆ڙ‬ᣑᆀᡸௐǌ˶థԺᑞԦၶ‫ڙ‬ӦೃᄉᦠᎵ˖Ὃ‫ݟ‬౦ʼʽ.04'&5Վௐध᤯ՐὋᬣՐࡂ͗Ԧၶ᣾
ႂึǌ

8.1.5.3 特征ܾ஌ͮᎵᡐѹԦၶ‫੽ڙ‬ᣑႂึᄉलጲ੊݂ྞˀం‫ڒ‬ᤋଋᄉ‫ڠ‬ழǌ᤯࣡౎ឬᤇሗ૮‫ڭ‬௦ॡܲᄉὋͭ௦ॆ᣾ႂึௐὋ͗ᄹҁ᧚࡚֖ཛྷଋཁໄӐՐᄉ჈ᤛ஘࣊‫ڙ‬ஞ˓ం‫ڒ‬ᄉᛪ᭦ǌࠪ̅੩ᬤጲᄉ࠯ᜈὋፂ࣡͗ѢဗलጲᚷӐǌࠪ̅DMJQCPOEFEᄉ࠯ᜈὋ᤯࣡͗᜹ࠢҁం‫ڒ‬Ѣဗᜇ჈ǌ

211

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

表 8-5. 过电流失效特征的案例
Device name

Cell pitch
(μm)

Image

Comments

BUK7L06-34ARC 9 (hexagon)

aaa-004868

PSMN7R0-30YL

Burn adjacent to location of
clip bond in center of die;see Section 8.2.15 “Overcurrent EOS of PSMN7R030YL” for further images

2 (stripe)

aaa-004869

212

Burns located in centerof die adjacent to wirebonds. Secondary damageof remelted top metaland solder die attach; see
Section 8.2.14 “Overcurrent EOS of BUK7L0634ARC” for further images

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

8.2 附录
8.2.1 BUK9508-55A 的机械模式的 EOS
表 8-6. 机械模式 EOS
BUK9508-55A

Cell structure: 9 mm hexagons
Package:TO-220Die size:

5.5 mm x 4.5 mm

EOS condition: 1.1 kV MM pulse
aaa-004875

Fails located in edge cells, in the vicinity of the gate contact

aaa-004876

图 8-7. 样品图像 43；移除铝之后

aaa-004877

图 8-8. 样品图像 43；移除铝之后，放大图

213

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

aaa-004879

aaa-004878

图 8-9. 样品图像 47；移除铝之后，热点处未可见损坏图 8-10. 样品图像 47；移除TEOS 之后，放大图

8.2.2 BUK9Y40-55B 的机械模式的 EOS
表 8-7. 机械模式 EOSBUK9Y40-55B

Cell structure: 4 μm stripe
Package:

LFPAK (clip bond)

Die size:

2.5 mm x 1.35 mm

EOS condition: 200 V to 240 V MM pulse

214

aaa-004880

Fails located mostly in edge cells, in the vicinity of thegate contact. Some fails subjected to ATE testing to create
additional damage to highlight fail site

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

aaa-004881

图 8-11. 样品图像 24；移除TEOS 之后

aaa-004883

图 8-13. 样品图像 31；在 ATE
测试和移除 TEOS 之后

aaa-004882

图 8-12. 样品图像 25；移除TEOS 之后

aaa-004884

图 8-14. 样品图像 32；在 ATE
测试和移除 TEOS 之后

215

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

8.2.3 PSMN7R0-30YL 的机械模式的 EOS
表 8-8. 机械模式 EOSPSMN7R0-30YL

Cell structure: 2 μm stripe
Package:

LFPAK (clip bond)

Die size:

2.5 mm x 1.35 mm

EOS condition: 200 V to 270 V MM pulse

aaa-004885

Fails located mostly in edge cells, in thevicinity of the gate contact

aaa-004886

图 8-15. 样品图像 1；移除TEOS 之后

216

aaa-004887

图 8-16. 样品图像 8；移除TEOS 之后

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

aaa-004888

图 8-17. 样品图像 3；移除TEOS 之后

aaa-004889

图 8-18. 样品图像 6；移除TEOS 之后

8.2.4 PSMN011-30YL 的机械模式的 EOS
表 8-9. 机械模式 EOS
PSMN011-30YL

Cell structure: 2 μm stripe
Package:

LFPAK (clip bond)

Die size:

1.7 mm x 1.2 mm

EOS condition: 200 V to 210 V MM pulse
aaa-004890

Fails located mostly in corner edge cells,in the vicinity of the gate contact

217

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

aaa-004891

图 8-19. 样品图像 3；移除铝之后

aaa-004893

图 8-21. 样品图像 8；移除铝之后

218

aaa-004892

图 8-20. 样品图像 6；移除铝之后

aaa-004894

图 8-22. 样品图像 10；移除铝之后第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

8.2.5 BUK9508-55A 的人体模式的 EOS
表 8-10. 人体模式 EOS
BUK9508-55A

Cell structure: 9 mm hexagons
Package:TO-220Die size:

5.5 mm x 4.5 mm

EOS condition: 5 kV HBM pulse
aaa-004899

Fails located in edge cells, distributed aroundedge of device

aaa-004900

图 8-23. 样品图像 4；移除铝之后

aaa-004901

图 8-24. 样品图像 4；移除铝之后，放大图

219

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

aaa-004903

aaa-004902

图 8-25. 样品图像 19；移除铝之后

图 8-26. 样品图像 19；移除铝之后，放大图

8.2.6 BUK9Y40-55B 的人体模式的 EOS
表 8-11. 人体模式 EOSBUK9Y40-55B

Cell structure: 4 μm stripe
Package:

LFPAK (clip bond)

Die size:

2.5 mm x 1.35 mm

EOS condition: 450 V to 650 V HBM pulse

aaa-004904

Fails located randomly over die with increased groupingin edge cells. Some fails subjected to ATE testing to create
additional damage to highlight fail site220

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

aaa-004905

图 8-27. 样品图像 5；移除铝之后

aaa-004906

图 8-28. 样品图像5；移除TEOS 之后，放大图

8.2.7 PSMN011-30YL 的人体模式的 EOS
表 8-12. 人体模式 EOS
PSMN011-30YL

Cell structure: 2 μm stripe
Package:

LFPAK (clip bond)

Die size:

1.7 mm x 1.2 mm

EOS condition: 200 V to 210 V HBM pulse
aaa-004907

Fails located in edge cells

221

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

aaa-004908

图 8-29. 样品图像 2；移除铝之后

aaa-004910

图 8-31. 样品图像 5；移除铝之后

aaa-004909

图 8-30. 样品图像 4；移除铝之后

aaa-004911

图 8-32. 样品图像 10；移除铝之后

8.2.8 BUK7L06-34ARC 的 UIS 的 EOS
表 8-13. 非钳位感性开关 EOS
BUK7L06-34ARC
Cell structure: 9 mm hexagons
Package:TO-220 (clip bond)

Die size:

4.3 mm x 4.3 mm

EOS condition: 0.2 mH; 80 A to 110 A
222

Small round burn marks, randomly distributed
over active area, close to but not directly underwire-bonds

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

aaa-004912

图 8-33. 样品图像 1

aaa-004913

图 8-34. 样品图像 2

aaa-004914

图 8-35. 样品图像 3

aaa-004915

图 8-36. 样品图像 4223

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

8.2.9 BUK9Y40-55B 的 UIS 的 EOS
表 8-14. 非钳位感性开关 EOS
BUK9Y40-55B

Cell structure: 4 μm stripe
Package:

LFPAK (clip bond)

Die size:

2.5 mm x 1.35 mm

EOS condition: Red dots: 0.1 mH, 76 A to 80 A
Yellow dots: 15 mH, 7 A to 9 A

aaa-004917

图 8-37. 样品图像 41；0.1 mH

aaa-004919

图 8-39. 样品图像 51；15 mH
224

aaa-004916

Small round burn marks, randomly distributed overactive area, close to but not directly under clip bondaaa-004918

图 8-38. 样品图像 43；0.1 mH

aaa-004920

图 8-40. 样品图像 55；15 mH

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

8.2.10 PSMN7R0-30 YL 的 UIS 的 EOS
表 8-15. 非钳位感性开关 EOS
PSMN7R0-30YL

Cell structure: 2 μm stripe
Package:

LFPAK (clip bond)

Die size:

2.3 mm x 1.35 mm

EOS condition: Red dots: 0.1 mH, 48 A to 51 A
Yellow dots: 3.5 mH, 16 A to 18 A

aaa-004922

图 8-41. 样品图像 6；0.1 mH

aaa-004921

Small, round, burn marks, randomly distributed overactive area, close to but not directly under clip bondaaa-004923

图 8-42. 样品图像 8；0.1 mH

aaa-004924

aaa-004925

图 8-43. 样品图像 18；3.5 mH

图 8-44. 样品图像 20；3.5 mH
225

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

8.2.11 BUK7L06-34ARC 的线性工作模式的 EOS
表 8-16. 线性模式 EOS
BUK7L06-34ARC
Cell structure: 9 mm hexagon
Package:TO-220 (clip bond)

Die size:

4.3 mm x 4.3 mm

EOS condition:
15 V, 3 A

Burn marks located in middle of the die adjacent to wire bonds

30 V, 1.5 A

Burn mark and location are more discrete at 20 V, 1.5 A

aaa-004926

图 8-45. 样品图像 1；15 V，3 A

aaa-004928

图 8-47. 样品图像 3；15 V，3 A
226

aaa-004927

图 8-46. 样品图像 2；15 V，3 A

aaa-004929

图 8-48. 样品图像 4；15 V，3 A

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

aaa-004930

图 8-49. 样品图像 1；30 V，1.5 A

aaa-004932

图 8-51. 样品图像 3；30 V，1.5 A

aaa-004931

图 8-50. 样品图像 2；30 V，1.5 A

aaa-004933

图 8-52. 样品图像 4；30 V，1.5 A

227

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

8.2.12 BUK9Y40-55B 的线性工作模式的 EOS
表 8-17. 线性模式 EOSBUK9Y40-55B
Cell structure: 4 μm stripe
Package:

LFPAK (clip bond)

Die size:

2.5 mm x 1.35 mm

EOS condition: 20 V, 3.5 A, 30 ms
20 V, 3 A, 60 ms
30 V, 1.4 A, 60 ms

aaa-004934

Burn marks in center of die, adjacent but not directly
under clip bond – can cause die cracking

aaa-004935

aaa-004936

图 8-53. 样品图像 61; 20V，
3.5 A，30 ms

图 8-54. 样品图像 62; 20 V，
3.5 A，30 ms

aaa-004937

aaa-004938

图 8-55. 样品图像 63; 20 V，
3.5 A，30 ms
228

图 8-56. 样品图像 64; 20 V，
3.5 A，30 ms

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

aaa-004939

图 8-57. 样品图像 66; 20 V，
3 A，60 ms

aaa-004942

图 8-59. 样品图像 68; 20 V，
3 A，60 ms

aaa-004944

图 8-61. 样品图像 71; 30 V，
1.4 A，60 ms

aaa-004941

图 8-58. 样品图像 67; 20 V，
3 A，60 ms

aaa-004943

图 8-60. 样品图像 69; 20 V，
3 A，60 ms

aaa-004946

图 8-62. 样品图像 72; 30 V，
1.4 A，60 ms229

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

aaa-004945

图 8-63. 样品图像 73; 30 V，
1.4 A，60 ms

aaa-004947

图 8-64. 样品图像 74; 30 V，
1.4 A，60 ms

8.2.13 PSMN7R0-30YL 的线性工作模式的 EOS
表 8-18. 线性模式 EOSPSMN7R0-30YL
Cell structure: 2 μm stripe
Package:

LFPAK (clip bond)

Die size:

2.3 mm x 1.35 mm

EOS condition: Burn marks in center of die, adjacent but not directly under clip bond
0.1 mH, 48 A to 51 A
3.5 mH, 16 A to 18 A

230

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

aaa-004948

图 8-65. 样品图像 1; 15 V，
2.5 A，100 ms

aaa-004953

图 8-67. 样品图像 4; 15 V，
2.5 A，100 ms

aaa-004955

图 8-69. 样品图像 11; 15 V，
5 A，1 ms

aaa-004951

图 8-66. 样品图像 2; 15 V，
2.5 A，100 ms

aaa-004954

图 8-68. 样品图像 5; 15 V，
2.5 A，100 ms

aaa-004956

图 8-70. 样品图像 12; 15 V，
5 A，1 ms

231

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

aaa-004958

aaa-004957

图 8-71. 样品图像 13; 15 V，
5 A，1 ms

图 8-72. 样品图像 14; 15 V，
5 A，1 ms

8.2.14 BUK7L06-34ARC 的过电流的 EOS
表 8-19. 过电流 EOS
BUK7L06-34ARC
Cell structure: 9 μm hexagon
Package:TO-220 (clip bond)

Die size:

4.3 mm x 4.3 mm

EOS condition: 120 A
Extensive damage starting from die where wire bonds meet die.
Secondary damage of reflowed solder and even fused wires are visible

232

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

aaa-004960

aaa-004959

图 8-73. 样品图像 1

图 8-74. 样品图像 2

aaa-004961

图 8-75. 样品图像 3

aaa-004962

图 8-76. 样品图像 4：源极连线烧毁

233

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

8.2.15 PSMN7R0-30YL 的过电流的 EOS
表 8-20. 过电流 EOS
PSMN7R0-30YL
Cell structure: 2 μm stripe
Package:

LFPAK (clip bond)

Die size:

2.3 mm x 1.35 mm

EOS condition: 35 A, 35 ms
Burn marks located in center of die under and adjacent to clip bond.
Some evidence of die-cracking

aaa-004963

图 8-77. 样品图像 6

图 8-78. 样品图像 7

aaa-004965

图 8-79. 样品图像 8；晶圆烧裂234

aaa-004964

aaa-004966

图 8-80. 样品图像 10；晶圆烧裂

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

8.3 表格ᛪ఺೙ഴय&4%ᄉܾ஌ྱड़಴Βᛪ̠ͳഴय&4%ܾ஌ྱड़ᄉ಴Ѵᛪ6*4 ᭣ᨒͮਕবधС ᄉܾ஌ྱड़ᄉ಴Βᛪጲবഴयܾ஌ྱड़ᄉ಴Βᛪ᣾ႂึܾ஌ྱड़ᄉ಴Βᛪ఺೙ഴय&04
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235

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征

8.4 图表‫఺ڎ‬೙ഴय&4%͋ᄽᄉЦ‫ۋ‬ႂᡸ‫ͳ̠ڎ‬ഴय&4%͋ᄽᄉፂЦႂᡸ‫ڎ‬6*4Ꮼˣব฽ណᄉႂᡸ
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‫ڎ‬ಧֵ‫ڎ‬Ϸ὚ሧᬓ5&04˧ՐὋஉܷ‫ڎ‬‫ڎ‬ಧֵ‫ڎ‬Ϸ὚ሧᬓᨷ˧Ր
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‫ڎ‬ಧֵ‫ڎ‬Ϸ὚ሧᬓᨷ˧Ր

236

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第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征‫ڎ‬ಧֵ‫ڎ‬Ϸ὚ሧᬓᨷ˧Ր
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237

第八章: 功率 MOSFET 电气过应力的失效特征‫ڎ‬ಧֵ‫ڎ‬Ϸ7Ὃ"ὋNT
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238

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第九章: 功率 MOSFET 的常见问题应用笔记: TN00008

239

第九章: 功率 MOSFET 的常见问题

第九章: 功率 MOSFET 的常见问题(应用笔记 TN00008)

9.1 介绍
ఴብ̭ፀ˿С̅.04'&5΍ၸࣰ֖Ի᜵යᄉܷ᧙ᄉ᧗᜵᫇ᮤǌᙉཨᤇ᧖௦ᅋ᧗СซීᢻʼᄉःၸὋͭᤇ᧖ᄉԓူ˶Ժ̾ၸ‫ˉࢹڙ‬ʼ੊Ꮷ๖᠟ֵʼὋੇ͂‫ڙ‬ᤇ᧖ࡉҦଡΘຌഁᄉኔ಴֖ኔ಴ᐿՐᄉԓူǌఴብЮࠓ̨ΘԟᏥὋ͉ʹࠆਖ਼ᄉྱ൳᫇ᮤᦏःឞ֖/&91&3*"ҩည.04'&5ᄉःၸࢹር࣍ʶᡐᝦ᝶ǌ

9.2 栅极
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240

第九章: 功率 MOSFET 的常见问题





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ᭉයᄉීᢻःၸ˖΍ၸಕэᄉႂࣰ‫ۋ‬٧͇ǌᔩ᜵‫ڙ‬ள᝹᝟˖΍ၸ5SFODIࣰԻ੊௦/&91&3*"ఝ௉ᄉ੾శᄉֵ̖Ὃ˶
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9.3 热阻抗曲线 ᫇Ὑॆඊᣖʶ̎ஜ૵੣б˖ᄉ;UIఛጲௐὋ͗Ѣဗʶ̎ᅷᄳǌ̯3UIᄉᝇऎὋ
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第九章: 功率 MOSFET 的常见问题





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̠໗਒ᄉࢹͺবᑞǌѽၸளழก౎᝿ͤ5SFODIֵ̖ᄉᬌϘ௦థԺᑞᄉὋளழกԺ̾ఝዴᆷᄉ
ԥ௡Ѣ߱ᄉᄽࠃᛪဗǌ‫ࡘڎ‬ᇧ˿ளᄉఛጲὋࣲˀˏ˓ஜ૵੣б˖ᄉጲ
ϡ˿ࠪඊǌ

242

第九章: 功率 MOSFET 的常见问题

aaa-013060

10

(1)
(2)
(3)

Zth (j-mb)
(K/W)
1

10-1

10-2
10-6

10-5

10-4

10-3

10-2

10-1
1
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图 9-1. 瞬时热阻抗的比较ࡉክᤇ᧖ᄉ3UIʿՎὋ߱థԺᑞࣲʿ᧗᜵ǌ‫ࠃڙ‬ᬄ˖Ὃ᝹᝟ᄉᬌϘ௦
3UI KBNC Ὃ1$#ᄉ3UI᤯࣡௦ˏழ᭦˖ӳ˞᜵ॕֽ‫ځ‬ገᄉǌॆᏥᘼ#6,:#ၸᏤழก֖ளழก฽ណௐὋԲܰʶ˓ʿՎ௦‫ڙ‬«T̾ʽὋࠪ̅‫«ڙ‬T֖«T˧ᫍᄉᑡуὋ‫ڙ‬5SFODIֵ̖˖ᄉຝӣ
὇੊;UI KNC ὈԵ௦ԓ‫ݼ‬ଠፊᄉஜ૵੣бఛጲᄉʶӦὋᤇ˓‫ځ‬ገᄉ᧗᜵ርऎ
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243

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第九章: 功率 MOSFET 的常见问题 ቆඊ௦Ὃ੝ࣰ̾‫ڨ‬ҩည௦Y8Ὃґଡ௦ϛ߿)[ௐӳᄉधС૮ܾԺ̾঒႔ǌ

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9.4 MOSFET的体二极管 ᫇Ὑ.04'&5ᄉͳ̃౜ክᑞ੽ᣑܷܲᄉႂึ὞
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246

第九章: 功率 MOSFET 的常见问题Мय Power:




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aaa-013061

100
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(A)
80

60

40

20
(1)

(2)

(3)

0
0

0.5

1.0

1.5
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὇Ὀ‫ڙ‬ąௐᄉူਆӐᄉྱব὇Ὀ‫ڙ‬ąௐᄉణ‫ڭ‬ᄉူਆӐᄉྱব

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247

第九章: 功率 MOSFET 的常见问题

9.5 安全工作区域及线性工作模式 ᫇Ὑႂึ͗ᬣᅋຝऎᬋᮨὋᤇ௦۲̅ҩᏱᄉᬌ҃՘὞ኔὙࠪ̅ႂึᬋᮨ֖ҩညᬌᮨὋፆཁຝऎ௦ణ᧗᜵ᄉ‫ځ‬ገὋ5KˀҩᏱյѥஜСጆǌ‫߸ڙ‬К࠭᤯ഴयʽὋҩᏱˀႂึ*E֖࠭᤯᫽ઇյѥஜСጆ὇1*EY
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248

第九章: 功率 MOSFET 的常见问题 ᫇Ὑࠪ̅ຝऎʿ௦ąௐὋੇःឞঞಧᤈᛠ40"ᬋᮨփ὞
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aaa-018237

103
ID
(A)

limit RDSon = VDS / ID
tp = 10 μs

102100 μs
10
1 ms
DC

10 ms
100 ms1
20 V, 25 A at 25°C
10-1

102

10

1
0.5 V at 100°C

5 V at 100°C

50 V at 100°C

VDS (V)103

TMB = 25 °C; IDM is single pulse

图 9-3. 示例：展示 BUK7Y12-55B 在 100 ℃ 时的 SOA 降额曲线249

第九章: 功率 MOSFET 的常见问题

03aa16

120
Pder
(%)
80

40

0
0

50

100

150

200
Tmb ($C)图 9-4. 标准化的总功耗与焊接点温度的关系Мय

᫇Ὑࠪ̅ጲবࢹͺഴयὋߚ‫ڙ‬ʶ˓4QJSJUPᬌϘႌᬌ՘὞ኔὙளᄉᰳࠚऎ੾శ˖ᄉ4QJSJUPӜ۪੊བཁ᫇ᮤࠪጲবࢹͺഴयథఝܲᄉॕ
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NT֖%$ጲᅋ᧗ुុ˿ᤇ˓ǌԓ‫ځ‬௦ܷܲஜᣖளᄉ੾శ௦᤯᣾࠯ᜈ
ఝܲᄉ۲ఴӬЊὋၸॡ࠴ᄉం‫౎ڒ‬ѫઝఝܲᄉႂึ὇ඇ˓Ӭͮ᭦ሤʽథ
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250

第九章: 功率 MOSFET 的常见问题‫ځ‬൤Ὃॆ٧͇‫ڙ‬ጲবഴयࢹͺᣖ᫁ௐᫍᄉពὋ͗ѢဗབཁὋၿ̅᫂ᬌႂ
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/&91&3*".04'&5௦ᜁ᝹᝟੆ྱѾ᤟Ջጲবഴयࢹͺǌ‫ڙ‬٧͇ஜ૵੣
б˖͗ྱѾૈѢ᤟ၸ̅ࢹͺ‫ڙ‬ጲবഴयǌ᜵ਆф߿٧͇᤟ʿ᤟Ջࢹͺ‫ڙ‬ጲবഴयὋࡂ᜵ࠪ40"ఛጲᤈᛠख़ऄᄉѫౡǌѫౡӉહࠪ̅ą̾ʼᄉፆཁຝऎᄉ40"ఛጲᄉᬋᮨǌФ֐Տᄉ᜺Ѷ˶ᛪ௙˿.04'&5௦˃
˝ጲবഴयःၸᏪ᝹᝟ᄉ὇ԟᏥ‫ڙ‬ᤤ͇ૈӮ˖ᄉ٧͇֐Տ᜺ѶὈǌ

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第九章: 功率 MOSFET 的常见问题

9.6 雪崩耐久度和非钳位感性开关（UIS）


᫇Ὑ෣᥊यᄉ᝹᝟͗ॡࠓ௛ԩ6*4᫇ᮤ὇࠘ၶ#+5࠭᤯Ὀᄉॕֽ՘὞

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ં҃࠘ၶ#+5ᄉ࠭᤯ᄉǌࠪ̅ளᄉ/&91&3*".04'&5੾శὋܾ஌఺
҃௦བὋ߱˶̼ᛪ˿Ժ᣹ҁᄉ6*4বᑞᄉᬌϘǌʽ‫ڎ‬Ὃ‫ࢺڎ‬᣷௦ࣰ᭦यᄉὋԾ᣷௦෣᥊यᄉὋ‫ڙ‬෣᥊यᄉΒߔ˖Ὃຸ౜˖ᄉ᝹᝟ྱব௦
ၸథ஌ᄉᤋଋᆀᡸ˿࠘ၶ#+5ᄉ۲౜ˀԦ࠰౜ǌ‫̾ڙ‬ґᄉࣰ᭦यᄉ੾శ
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ᆀᡸࣲʿ௦ॡЌѫǌ

图 9-5. 简化的平面式和沟道式的技术
᫇Ὑ˝̣˥ࣰ᭦यᄉ᝹᝟ࠓ௛ԩҁ6*4ܾ஌ᄉॕֽ὞

ኔὙ੝థᄉ.04'&5ᦏࠓ௛ԩҁ6*4ܾ஌ᄉॕֽǌԨф̅.04'&5ᄉ5K௦
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ఝ௉ܾ஌ǌᤇ௦‫˝ځ‬#+5͗ᄰࠪ౎ᝮ࠭᤯ᄉఝঋὋͭԁС᫆ᄉఝਤǌཨՐႂึࡂ͗઴૗‫ڙ‬٧͇ᄉʶ˓ྱ߿Ӝ۪ὋፘᏪܾ஌Ѣဗǌˀࣰ᭦यᄉ
᝹᝟ᄰඊὋளᄉ/&91&3*"෣᥊यᄉ੾శʿᥦ˥ࠓ௛ᝎԦ#+5ǌԺ̾ԟᏥᓫ֖ᓫ˖ଡҁᄉᬃҪζোǌ252

第九章: 功率 MOSFET 的常见问题

᫇Ὑঞಧ̯٧͇ౝᤴʼђ࠵6*4య̖ᫍၶᄉܾ஌὞

ኔὙᆩྞ˖۲౜ˀԦ࠰౜ᄉᡸफ़ᄉ᝹᝟Ժ̾ၸ౎ђ࠴लᡐ࠘ၶ#+5ᄉ᮲ᬖǌ





ᬃҪζোὙ





ࠃᛠˏ˓ን႔Ժ̾᫽ൢलᡐ࠘ၶ#+5Ὑ ᬋͯඇ˓٧͇ᄉᭂ࢜ႂึ᜵ਆᬋͯඇ˓٧͇ᄉᭂ࢜ႂึὋॸᮋ
᜵థᣖᰳᄉӬЊࠚऎǌࠪ̅෣മयᄉ੾శᤇॡࠓ௛ࠃဗὋࣰͭࠪ̅
᭦य٧͇ࡂॡᬱǌ‫ݟ‬౦;Ԧဗ˿ࣰ᭦य੾శᄉଡӣὋॡԺᑞ௦ဗ̼
ᄉ҃ᤴ᝹‫ܫ‬ᑞܴ᣹ҁᡛܴᰳᄉӬЊࠚऎǌଡӣܹܲᄉӬЊࠚऎὋ௦ࠪጲবഴयᄉবᑞథ‫ڭ‬ᄉॕֽᄉὋԓ‫ځ‬௦4QJSJUPႌᬌԦၶᄉఝ௉
˿ǌ੝̾ӬЊࠚऎ௦ᭉ᜵ాᛥᄉǌၿ̅ᤇ˓ԓ‫ځ‬Ὃ/&91&3*"ࣲʿ
ϷФ߱.04'&5ԇ‫׷‬ᥦಧ༎ᤈὋʶ։‫ڠ‬ᤜය᣹ҁ᭣࣡ᰳᄉӬЊࠚ
ऎǌ6*4བᬌϘ௦߶Кథ஌ᄉǌ ᆷγ‫ڙ‬ᭂ࢜యᫍႂึʿᑞึ᣾#+5ᄉ۲౜֖Ԧ࠰౜Ӝ۪Ὃˀࣰ᭦य
ᄉ੾శᄰඊὋᤇ˓বᑞ௦෣മय੾శඊᣖ᧗᜵ᄉ͕ཁὋ࠘ၶʻ౜ክ
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第九章: 功率 MOSFET 的常见问题





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第九章: 功率 MOSFET 的常见问题

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第九章: 功率 MOSFET 的常见问题

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第九章: 功率 MOSFET 的常见问题





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第九章: 功率 MOSFET 的常见问题

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D
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Cgd

Cdb
NPN
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G
I2
Rg

Cgs

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voltage

Rb

S

SOURCE

aaa-013073

图 9-7. 展示两种可能的 dV/dt 引起功率 MOSFET 导通的机制263

第九章: 功率 MOSFET 的常见问题

SOURCE

GATE

N+
Rb

P

N

Cdb

DRAIN

aaa-013074

图 9-8. 有可能导致 dV/dt 引起寄生 BJT 元件导通的物理根源




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第九章: 功率 MOSFET 的常见问题Source

Oxide
Gate

N
P
N
Drift Region

Substrate
Drain
aaa-013075

图 9-9. Trench 6 结构图

9.8 封装和焊接

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第九章: 功率 MOSFET 的常见问题

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第九章: 功率 MOSFET 的常见问题ᤆ෤థଡҁ.04'&5ᄉፆཁຝऎὋᤇ௦ၿ̅ᥦ᧖Եඊཛྷଋ᛭ऄᄉຝऎᰳ
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9.9 SPICE 模型
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267

第九章: 功率 MOSFET 的常见问题





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9.10 MOSFET 的硅技术

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第九章: 功率 MOSFET 的常见问题

图 9-10. MOSFET 中的电阻

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269

第九章: 功率 MOSFET 的常见问题

9.11 供应和有效性

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ֵ̖ǌ





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9.12 EMC


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̎Ժ̾Ќॆܸጲ੊௦ᡋጲᤈᛠ͛ᣤǌͭ௦ࠪ̅ᄫґᎀуႂᡸᄉЊ͇֖/&91&3*"Њ͇ᄉᭉයథॡܷᄉʿՎὋᤇ௦ၿ̅.04'&5௦ၸʿՎᄉ੾శ҃ͺᄉὋҮখྱব˶ʿᄰՎǌੇ͂Ժ̾ԟཱ"/˖ଠᤗᄉЮࠓ὇ఴ˹˖ኃብὈὋФ˖ࡂХͳଠз˿ᤇ̎ৰхǌ270

第九章: 功率 MOSFET 的常见问题

9.13 漏电流，击穿和 MOSFET 的特性


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600

aaa-013068

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(μA)

Idss
(μA)
400

102

200

10

0

0

50

100

150

Tj (°C)

200

1

0

50

100

150

Tj (°C)200

Idss = 10 μA (25 °C), Idss = 500 μA (175 °C),

Idss = 10 μA (25 °C), Idss = 500 μA (175 °C),

图 9-11. Idss 与温度的对应关系，线性坐标轴图 9-12. Idss 与温度的对应关系，
对数坐标轴

271

第九章: 功率 MOSFET 的常见问题

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ԁ௦ֵ̯̖ᄉʿՎྱব౎ᄹᄉǌ໣౜໣ႂึ*ETT௦̯7ET‫ڙ‬ᮨ߿ႂԌʽ౎
ᄹᄉǌ฽ណ௦ஶҪʶ˓ႂԌὋཨՐ೜ಉႂึϘ௦ՠ‫ڙ‬ᬌϘ̾ʽǌ





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ᑞलᡐ໣౜ႂึ˝«"ௐᄉ7ETϘ੥ሥ˧˝ѣቇႂԌǌ߱͗ඊЊ͇ᄉᮨ߿ႂԌሮሮᰳʶཁὋԀ΍‫ڙ‬Տ˦ʼ௦ᄰՎዜ‫ۋ‬ᄉֵ̖Ὃͭၿ̅ၶ̖
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第九章: 功率 MOSFET 的常见问题

aaa-013069

5
Vgs(th)
(V)
4

max

3

typ

2

min

1

0
-60

0

60

120

180
Tj (°C)图 9-13. VGS 限值与温度的关系

aaa-013070

100
10

Id
(A)

20

15

80

8

7

aaa-013071

120
Rdson
P
100

4.5

5

5.5

6

7

80
60

8

6
60

10
15

5.5
40
40

5
20

Vgs (V) = 20 V

Vgs (V) = 4.5

20

0

0
0

2

4

6

8

10

0

20

Vds (V)

40

60

80

100
Id (A)

Tj = 25 °C

Tj = 25 °C

图 9-14. 漏极电流与漏极电压的关系（典型值）图 9-15. 漏极源极间的导通阻抗与漏极电流的关系（典型值）273

第九章: 功率 MOSFET 的常见问题̯ʼ‫ڎ‬Ժᅻॆಔ౜ႂԌ˝7ௐὋ᜵යᄉึ᣾ᄉႂึܷ̅"ௐᄉఛጲ̮ཨ‫ڙ‬ᣤѢྱবᄉጲব3%4 PO Ӝ۪ǌ‫˖ڎڙ‬Ὃ7ྱবఛጲ‫"ڙ‬ௐᄉ3%4 PO Ϙࠪ̅ąᄉࢹͺ్͇௦ʿܹˬ᜹ᄉǌࠪඊąௐᄉ3%4 PO ఛጲὋᙉཨၿ̅ึҮব‫ܘ‬
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第九章: 功率 MOSFET 的常见问题 ‫˖ڎ‬ଠፊᄉ௦Ц‫ۋ‬Ϙǌ#6,".04'&5ᄉԟஜϘ‫̖ڙ‬ֵᄉឧࢿᔴ‫ډ‬Ю͗థʶ߿ᄉѫ࣊ǌ‫ࡂڎ‬௦᜵᫧ᤗ‫ڙ‬ʶ˓ྱ߿ᄉ
7ET్͇ʽὋ*EὋ7ET֖7HT௦ঞಧᄰ̈Сᐎᄉǌࠪ̅ྱ߿ᄉЊ͇ᄉྱ
বὋ7(4 UI థᅋॡ᧗᜵ᄉॕֽὋຝऎ˶௦ʶ˓˞᜵ᄉ‫ځ‬ገǌஜ૵੣б˖ᄉྱব֖ᬌϘ‫ڙ‬ႂᡸ᝹᝟ௐ௦ᦏᭉ᜵ᜁᏥᘼᄉǌ ፆཁ5Kᄉຝऎࠪ*E7HT͛ᣤྱবᄉॕֽ˶ॡܷǌ‫˖ڎ‬ᄉ‫्ڎ‬௦᧪ࠪ̅5Ką֖5Kąௐᄉǌᔩ௦5KąὋԀ΍௦ՎಧᄉЊ͇ὋՎಧᄉఛጲዜ‫ۋ‬Ὃఛጲᄉಧߔ˶͗థ੝ʿՎǌၸਖ਼᜵යᄉࢹͺഴय௦7HT‫ڙ‬7ҁ7˧ᫍὋ‫߸ڙ‬К࠭᤯˧ᫍᄉᯏ֖Ӝ۪ǌ‫ڙ‬ᤇ˓ഴयʽὋ.04'&5ᄉҩညॡԺᑞॡᰳǌፆ౦ࡂ௦ፆཁᄉ
ຝऎॡԺᑞ͗ॡᰳǌ‫ࡘࡂڎ‬ᇧ˿ࠪ̅ፋ߿ᄉ7HTϘௐ*E௦ঞಧ಩૵5KᄉʿՎᏪԪӐᄉǌ ‫ۆ˖ڎ‬ᄯᄉጙᓣᘾጲ௦ಕซ‫ڙ‬7HT7ʼᄉǌᔩ5K̯ąӣᰳҁąὋ*Eܷጝࡂ͗Ԫ੆ԓ౎ᄉˏυ὇̯"Ԫ੆"ὈǌཨᏪ‫ڙ‬7HT7὇፮ᓣ‫ۆ‬ᄯᘾጲὈௐὋՎಧᄉ5KԪӐԁࠪ*E෤థॕֽǌ‫ڙ‬7HTܷ̅7ௐὋ5Kᄉӣᰳ͗࠭ᒰ*Eᄉʽᬋǌ275

第九章: 功率 MOSFET 的常见问题

图 9-16. 传输特性：漏极电流和栅极源极电压之间的关系（典型值）ੇ͂ຌഁ‫ڠ‬ᅻ᥊˿.04'&5ԟஜ˧ᫍᄉСጆ௦᭣࣡‫ఽܬ‬ᄉὋᏪ˄߱͂ˀ
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第九章: 功率 MOSFET 的常见问题$STT௦ᣤѢႂࠓὋዚҾႂࠓ$HEᡐ˞᜵ͺၸǌ߱௦‫ڙ‬.04'&5ͳ̃౜ክ
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ʶಧᄉǌ





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յඊΒСጆὋ˶͗ॕֽ$STT֖$PTTǌ
aaa-013072

104

C
(pF)

Ciss

103
Coss
Crss

102
10-1

1

102

10
Vds (v)

图 9 -17. 输入，输出和反向传输电容与漏极源极间电压的关系，典型值，Vgs = 0 V

277

第九章: 功率 MOSFET 的常见问题 ᫇Ὑ/&91&3*"ᑞՠଡΘ5Kąҁąʽᄉణ࠴ᄉ7HTᬌϘփ὞ᙉཨࣂፂ‫ڙ‬ஜ૵੣б˖ߚ‫ڙ‬ᤇಧᄉʶ˓ఛጲὋཨᏪࠪ̅ಕэᄉಔ౜ᬌϘὋᔩᑞ३ҁąҁąᄉᔴ‫ډ‬ʽᄉణ࠴ஜϘ௦ॡథॸ᜵ᄉǌኔὙᔩ౦௦‫̅ܪ‬᝹᝟ᄫᄉᄉពὋԺ̾΍ၸణ‫ڭ‬ৰхʽᄉణ࠴֖ణܷᄉ7HT UI ஜϘǌஜ૵੣бྱবᛪಪ˖ፋѢ˿ᤇ̎ԟஜǌ





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表 9-1. 限值ԟᏥႂࣰ˝(/%὇‫ڠ‬ႂࣰ7Ὀǌ
Symbol Parameter

Conditions

Min

Typ

Max Unit

Vgs(th)ID = 1 mA; Vds = Vgs; Tj = 25 °C

2.4

3

4

V

ID = 1 mA; Vds = Vgs; Tj = -55 °C

-

-

4.5

V

ID = 1 mA; Vds = Vgs; Tj = 175 °C

1

-

-

V



gate-source
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第九章: 功率 MOSFET 的常见问题‫ڙ‬ಔ౜᯵Ү٧ᣤѢቪ֖.04'&5ᄉಔ౜˧ᫍҪЙʶ˓ᣖͯᄉႂ᫽὇
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9.14 MOSFET 的可靠性

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279

第九章: 功率 MOSFET 的常见问题





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۲
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ܷ᧙ᄉФ߱ԟᏥ஠࿸˖˶ࣂፂଡҁ˿ᤇʶཁǌ

280

第九章: 功率 MOSFET 的常见问题

表 9-2. FITs 数据的计算
Test nameHigh Temperature Reverse Bias (HTRB) +High Temperature Gate Bias (HTGB) +High Temperature Storage Bias (HTSL)Test temperature

175

°C

Number of device hours

35,051,000

Number of observed failures

0

Confidence level

90%

Activation energy

0.7

eV

Failure rate at

125

°C

at 90 % confidence = 6.725

FITs

Failure rate at85°C

at 90 % confidence = 0.688

FITs

Failure rate at55°C

at 90 % confidence = 0.086

FITs

Failure rate at25°C

at 90 % confidence = 0.0007

FITs

Mean time before failure at

125

°C

at 90 % confidence = 1.49 x 108

hours

Mean time before failure at85°C

at 90 % confidence = 1.49 x 109

hours

Mean time before failure at55°C

at 90 % confidence = 1.49 x 1010

hours

Mean time before failure at25°C

at 90 % confidence = 1.49 x 1011

hours

281

282

缩略语

283

缩略语

SymbolDescription

Ciconstituent thermal capacitance element

EDS(AL)S

single-shot avalanche energy

EMC

ElectroMagnetic Compatibility

EOS

Electrical Overstress

ESD

ElectroStatic Discharge

IDS(AL)R

repetitive avalanche current

IDS(AL)S

single-shot avalanche current

IAL

avalanche current

ID

MOSFET drain current

Id

MOSFET drain current

KGD

Known Good Die

L

inductance

LFPAK

Loss-Free Package

MOSFET

Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor

NTC

Negative Temperature CoefficientP(t)power as a function of time

PCB

Printed-Circuit Board

PDS(AL)M

peak drain-source avalanche power

PDS(AL)R

repetitive drain-source avalanche power

PTC

Positive Temperature Coefficient

PWM

Pulse Width Modulation

Ri

constituent thermal resistance element

Rththermal resistanceRth(j-a)device junction to ambient thermal resistanceRth(j-mb)

thermal resistance from junction to mounting base

284

缩略语

SymbolDescription

SMD

Surface-Mounted Device

SOA

Safe Operating AreatAL

avalanche period/duration

Tjjunction temperature

Tj(AV)

average junction temperature (For repetitive avalanche.)Tj(init)initial junction temperature (Summation of Tmb and ΔTon.)

Tj(max)maximum Junction temperature

Tjrisejunction temperature rise in the MOSFET

Tmb

mounting base/case temperature

UIS

Unclamped Inductive Switching

VBR

breakdown voltage

V(BR)DSS

drain-source breakdown voltage

VDS

drain to source voltage of the MOSFET (also the case for Vds)

VGS

gate to source voltage of the MOSFET (also the case for Vgs)

VDD

supply voltage

Zthdevice Transient thermal impedanceZth(t)

transient thermal impedanceZth(tAL)/ 2)

transient thermal impedance (Measured at half the avalanche period)

ΔTchange in temperature

ΔTj

average temperature rise from average

ΔTj(max)

maximum junction temperature variation

ΔTon

on-state temperature differenceτtotal time of heating pulse

τithermal time constant

285

286

索引

287

索引

னͳߙ ᮅஜᛪᇧ‫ڎڙ‬ᛪ˖ ዣͳߙᮅஜᛪᇧ‫ڙ‬ᛪಪ˖ᬀ͟ࡈ˨லழር߶КࢹͺӜ۪ 40" ఛጲ       ᧗‫ܬ‬ᭂ࢜Ꮼԩব    Ӭ൒ᭂ࢜Ꮼԩব   ᬋᮨ    ࣲᐎጷ᝹᝟ Үখࢹͺ   ࠯ᜈᄉଉᝦ ਕব᠆ᣑᑞ᧙ᄉᏱ૮  ཛྷଋˀ࣊ࡌ   ᭡খࢹͺ     ಔ౜᯵Үᄉଉᝦ ጲবࢹͺഴय ᦉѫ࠭᤯ഴय ᧓᠓ζো
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288

索引

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