MOS管熱設計及發熱分析詳解-KIA MOS管

MOS管熱設計，發熱分析

MOS管作為半導體領域最基礎的器件之一，無論是在IC設計里，還是板級電路應用上，都十分廣泛，尤其在大功率半導體領域。然而大功率逆變器MOS管，工作的時候，發熱量非常大，如果MOS管散熱效果不好，溫度過高就可能導致MOS管的燒毀，進而可能導致整個電路板的損毀。

MOS管的熱設計

避免MOS因為器件發熱而造成的損壞，需要做好足夠的散熱設計。若通過增加散熱器和電路板的長度來供所有MOS管散熱，這樣就會增加機箱的體積，同時這種散熱結構，風量發散，散熱效果不好。有些大功率逆變器MOS管會安裝通風紙來散熱，但安裝很麻煩。

所以MOS管對散熱的要求很高，散熱條件分為最低和最高，即在運行中的散熱情況的上下浮動范圍。一般在選購的時候通常采用最差的散熱條件為標準，這樣在使用的時候就可以留出最大的安全余量，即使在高溫中也能確保系統的正常運行。

做好MOS管的熱設計，需要足夠的散熱片以及導熱絕緣硅膠墊片才能實現。mos散熱片是一種給電器中的易發熱電子元件散熱的裝置，多由鋁合金，黃銅或青銅做成板狀，片狀，多片狀等，如電腦中CPU中央處理器要使用相當大的散熱片，電視機中電源管，行管，功放器中的功放管都要使用散熱片。

通常采用散熱片加導熱絕緣硅膠的設計直接接觸散熱，如果MOS管外殼不能接地，可以采用絕緣墊片隔離后再用導熱硅脂散熱。也可以選用硅膠片覆蓋MOS管，除了散熱還可以起到防止電損的作用。

整個散熱體系能使元器件發出的熱量更有效地傳導到散熱片上，再經散熱片散發到周圍空氣中去，使得器件的穩定性得到保障。

熱設計之分析

MOS管是電路設計中比較常見的器件，經常用在多種開關電路或者防反電路中，電流值從幾個mA到幾十個A。來看看熱方面的知識。

1、當MOSFET完全導通時，將產生I2RDS（on）的功率損耗

2、I2RDS（on）的功率損耗將在器件內部或者外部產生溫升

3、MOSFET器件可能因溫度過高而損壞

一般MOSFET的結點溫度都要保持在175°C以下，貼片MOSFET的PCB的溫度限值是120°C，由于 MOSFET 器件和焊接 PCB 處之間熱耦合緊密，所以我們可以認為 TPCB ≈ Tj，那么安全工作溫度的上限將不再是 MOSFET的結點溫度，而是 PCB 的溫度（120 ℃）。

PCB設計可以應用不同的技術，引導最佳的熱性能方向發展，有下面需要考慮的因素：

1、PCB的層疊

2、常見不同電路拓撲結構對PCB布局的影響

3、PCB的銅箔面積

4、散熱過孔的影響

5、器件的擺放和間隔

6、單個PCB上多個功率器件的相互影響

MOS管發熱分析

由超出安全區域引起發熱而導致的。發熱的原因分為直流功率和瞬態功率兩種。

直流功率原因：外加直流功率而導致的損耗引起的發熱

導通電阻RDS（on）損耗（高溫時RDS（on）增大，導致一定電流下，功耗增加）

由漏電流IDSS引起的損耗（和其他損耗相比極小）

瞬態功率原因：外加單觸發脈沖

負載短路

開關損耗（接通、斷開）*（與溫度和工作頻率是相關的）

內置二極管的trr損耗（上下橋臂短路損耗）（與溫度和工作頻率是相關的）

器件正常運行時不發生的負載短路等引起的過電流，造成瞬時局部發熱而導致破壞。另外，由于熱量不相配或開關頻率太高使芯片不能正常散熱時，持續的發熱使溫度超出溝道溫度導致熱擊穿的破壞。

許多mos管具有結溫過高保護，所謂結溫就是金屬氧化膜下面的溝道區域溫度，一般是150攝氏度。超過此溫度，mos管不可能導通。溫度下降就恢復。

聯系方式：鄒先生

聯系電話：0755-83888366-8022

手機：18123972950

QQ：2880195519

聯系地址：深圳市福田區車公廟天安數碼城天吉大廈CD座5C1

請搜微信公眾號:“KIA半導體”或掃一掃下圖“關注”官方微信公眾號

請“關注”官方微信公眾號:提供  MOS管  技術幫助