MOSFET中文名为金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管或MOS管，可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管。而功率MOSFET则指处于功率输出级的MOSFET器件，通常工作电流大于1A。

主要从以下几个方面介绍MOSFET：

1）半导体开关器件MOSFET的概述

2）常用的种类以及封装

3）MOSFET器件手册的关键参数的解读

4）在开关电源的设计开发中该如何去进行选型

5）MOSFET几种常见的失效模式以及对应的分析

6）新器件技术的发展与应用

✦ 什么是功率MOSFET？有什么特点？

功率MOSFET是指通过采用垂直导电方式实现较大功率处理能力的场效应晶体管：

这种结构的栅极和源极在硅片的上表面，而漏极连接到衬底的下表面。源极和漏极在晶圆的相对平面。当导通时，电流在硅片内部垂直流动，这种结构可以充分利用硅片的面积，提高通过电流的能力。

MOSFET功率器件的特点有：

单极性器件，多子导电；开关速度可以很快，一般工作频率在几百K，在一些低压MOS甚至可以做到上M的频率；导通电阻Rdson具有正温度系数，所以在电路的应用中容易并联，对功率进行扩充；它是一种电压控制型器件，不像三极管是电流型的，同时它的输入电阻近似于无穷大，所以驱动容易，驱动损耗也比较小；内部沟道可双向导电，也就是电流可以从漏极到源极，也可以从源极到漏极；没有像IGBT那样电流集中的效应，所以安全工作范围比较宽。

✦ MOSFET器件关键参数

以IRLML6346为例, 它是一种SOT-23表贴型N通道30V/3.4A的MOSFET。

我们先看一下这个器件的极限值，这个表中提供了6个主要参数的绝对最大值，器件可以在这个值运行但是不能超过这个值，一旦超过这个值，器件就会发生损坏。

第一个是漏源电压Vds，30V，代表在漏源两端加的最大值是30V；

第二个是给出了两个漏极电流值Id，一个是背板温度在25度，漏极通流能力是3.4A，另外一个是背板温度在70度，漏极通流能力是2.7A。这里表示的电流不代表在运行的过程中能达到，如果背板温度到达这个值，将会使器件的结温达到最大值，而且漏极最大通流能力随着温度的升高而降低。

第三个是脉冲峰值Idm，功率MOS器件总的来说都有很强的峰值通流能力，连接管脚和芯片上的内部接线决定该极限值。在这里Idm电流值是17A，比漏源连续可导通的电流 Id 3.4A要大好几倍；

第四个就是器件的最大耗散功率Pd，比如在25度条件下，最大耗散功率为1.3W，消耗这个功率使衬底温度保持在25度是极大的挑战。衬底温度越高，能耗散的总耗散功率越低。比如在壳温70度情况下，这个耗散功率就降到0.8W了；下面这个线性降额因子表示温度每升高一度，耗散功率下降0.01W。很显然，如果衬底温度等于最大允许的结温时，也就没有功率可被耗散了。

第五个就是栅源之间的电压值Vgs，两者之间最大的压差不能超过±12V；

最后一个是器件所能承受最大的结温和存储温度，结温和存储温度是由器件厂商的质量部门经过广泛的可靠性测量后所指定的。超过所给出的温度将会使可靠性降低。

而MOSFET器件手册的电气特性参数更多，举几个比较重要的参数说：

• Vdss是漏源之间的耐压，这里是30V
• Rdson，器件的导通内阻
• Vgsth是栅极门槛电压，这里是0.8V，也就是Vgs只有大于0.8V，漏源才会开始有电流通过；
• Qg/Qgs/Qgd，我们比较关注的是Qg这个参数，它是栅极总的电荷，与驱动损耗的关系比较大；
• 寄生电容，一般考虑比较多的是输出电容Coss，特别是在LLC谐振电源中，这个参数非常重要。

在不同VDS条件下，Vgs和Qg对应的关系：驱动电压越高，Qg越大；然后栅极门槛电压Vgsth与温度之间的关系，温度越高，门槛值越低，所以在开关电源的设计中，一定要考虑高温条件下的驱动电压，否则容易出现误导通的情况，可靠性会受到影响。

最后一个我们来看一下MOS管体二极管的影响。

Is电流是体二极管连续可以导通的电流，最大值是1.3A；Ism是流过体二极管的脉冲电流，最大是17A；VSD是体二极管的正向压降，最大是1.2V。

这个图是体二极管反向恢复的示意图：