【圖文分析】關(guān)于線性MOSFET-KIA MOS管

線性MOSFET是線性模式應(yīng)用的最合適選擇，能夠確保可靠運(yùn)作。然而，用于線性模式應(yīng)用時，標(biāo)準(zhǔn)MOSFET容易產(chǎn)生電熱不穩(wěn)定性(electro-thermal instability, ETI)，可能導(dǎo)致器件損壞。

A類音頻放大器、有源DC-link放電、電池充放電、浪涌電流限制器、低壓DC電機(jī)控制或電子負(fù)載等線性模式應(yīng)用要求功率 MOSFET 器件在電流飽和區(qū)域內(nèi)工作。

線性模式運(yùn)作

在功率 MOSFET 的線性工作模式，高電壓和高電流同時出現(xiàn)，因此通常MOSFET的功率消耗水平高于較常見的開關(guān)模式應(yīng)用。

圖 1顯示歐姆區(qū)域、非線性區(qū)域以及飽和(或有源)區(qū)域，這三個不同的區(qū)域代表了功率MOSFET的輸出特性。

有源區(qū)域：MOSFET 溝道由于多數(shù)電荷載流子而飽和。在該區(qū)域中，ID獨(dú)立于VDS。ID僅由VGS控制，并且對于任何給定VDS保持恒定。換言之，MOSFET表現(xiàn)出恒定current sink的特征。

非線性區(qū)域：MOSFET的電阻呈現(xiàn)非線性行為，ID隨著VDS而增加的速度減慢。

歐姆區(qū)域：對于給定柵源電壓VGS，漏極電流ID與漏源電壓VDS成正比。MOSFET在此運(yùn)作模式下充當(dāng)電阻器，數(shù)值等于其導(dǎo)通電阻RDS(ON)。

線性 MOSFET

圖1：功率MOSFET輸出特性

標(biāo)準(zhǔn)MOSFET 不適合線性模式運(yùn)作

當(dāng)功率生成速率高于功率耗散速率時，線性模式下較大的功率耗散PD會引起電熱不穩(wěn)定性(electro-thermal instability, ETI)，可以理解為功率 MOSFET強(qiáng)制進(jìn)入線性運(yùn)作模式。

通常，MOSFET 晶圓邊緣(芯片焊接到功率封裝之安裝片的位置)的溫度低于管芯中心的溫度，這是橫向熱流的結(jié)果。在實踐中，功率 MOSFET的晶圓結(jié)溫Tvj并不均勻。雖然芯片溫度變化在開關(guān)模式運(yùn)作中大多是無害的，但在線性模式運(yùn)作中，這些溫度變化會引發(fā)災(zāi)難性故障。

表面上的正反饋破壞機(jī)制帶來的結(jié)果：

結(jié)溫 Tvj局部升高

由于負(fù)溫度系數(shù)，提高芯片溫度會導(dǎo)致柵極閾值電壓VGSTH局部降低

降低閾值電壓引起了局部電流密度JDS增加，使得

線性 MOSFET