教你六大诀窍挑选场效应晶体管

一、场效应晶体管选择的重要性  

随着电子设备升级换代的速度，大家对于电子设备性能的标准也愈来愈高，在某些电子设备的电路设计与研发中，不仅是开关电源电路中，也有在携带式电子设备的电路中都是会运用到性能更好的电子元器件 —— 场效应晶体管。    

因此正确挑选场效应晶体管是硬件工程师常常碰到的难点之一，也是极其重要的一个环节，场效应晶体管的挑选，有可能直接影响到一整块集成运放的速率和制造费，挑选场效应晶体管，可以从下列六大技巧下手。

二、场效应晶体管选择的六大诀窍  

1、沟道类型  

选择好场效应晶体管器件的第一步是决定采用N沟道还是P沟道场效应晶体管。在典型的功率应用中，当一个场效应晶体管接地，而负载连接到干线电压上时，该场效应晶体管就构成了低压侧开关。在低压侧开关中，应采用N沟道场效应晶体管，这是出于对关闭或导通器件所需电压的考虑。当场效应晶体管连接到总线及负载接地时，就要用高压侧开关。通常会在这个拓扑中采用P沟道场效应晶体管，这也是出于对电压驱动的考虑。  

2、额定电压  

确定所需的额定电压，或者器件所能承受的最大电压。额定电压越大，器件的成本就越高。根据实践经验，额定电压应当大于干线电压或总线电压。这样才能提供足够的保护，使场效应晶体管不会失效。  

就选择场效应晶体管而言，必须确定漏极至源极间可能承受的最大电压，即最大VDS。知道场效应晶体管能承受的最大电压会随温度而变化这点十分重要。我们须在整个工作温度范围内测试电压的变化范围。额定电压必须有足够的余量覆盖这个变化范围，确保电路不会失效。需要考虑的其他安全因素包括由开关电子设备（如电机或变压器）诱发的电压瞬变。不同应用的额定电压也有所不同；通常，便携式设备为20V、FPGA电源为20～30V、85～220VAC应用为450～600V。  

3、额定电流  

该额定电流应是负载在所有情况下能够承受的最大电流。与电压的情况相似，确保所选的场效应晶体管能承受这个额定电流，即使在系统产生尖峰电流时。两个考虑的电流情况是连续模式和脉冲尖峰。在连续导通模式下，场效应晶体管处于稳态，此时电流连续通过器件。脉冲尖峰是指有大量电涌（或尖峰电流）流过器件。一旦确定了这些条件下的最大电流，只需直接选择能承受这个最大电流的器件便可。  

4、导通损耗  

在实际情况下，场效应晶体管并不是理想的器件，因为在导电过程中会有电能损耗，这称之为导通损耗。场效应晶体管在“导通”时就像一个可变电阻，由器件的RDS（ON）所确定，并随温度而显著变化。器件的功率耗损可由Iload2×RDS（ON）计算，由于导通电阻随温度变化，因此功率耗损也会随之按比例变化。对场效应晶体管施加的电压VGS越高，RDS（ON）就会越小；反之RDS（ON）就会越高。注意RDS（ON）电阻会随着电流轻微上升。关于RDS（ON）电阻的各种电气参数变化可在制造商提供的技术资料表中查到。  

5、系统散热  

须考虑两种不同的情况，即最坏情况和真实情况。建议采用针对最坏情况的计算结果，因为这个结果提供更大的安全余量，能确保系统不会失效。在场效应晶体管的资料表上还有一些需要注意的测量数据；器件的结温等于最大环境温度加上热阻与功率耗散的乘积（结温=最大环境温度+［热阻×功率耗散］）。根据这个式子可解出系统的最大功率耗散，即按定义相等于I2×RDS（ON）。我们已将要通过器件的最大电流，可以计算出不同温度下的RDS（ON）。另外，还要做好电路板及其场效应晶体管的散热。  

雪崩击穿是指半导体器件上的反向电压超过最大值，并形成强电场使器件内电流增加。晶片尺寸的增加会提高抗雪崩能力，最终提高器件的稳健性。因此选择更大的封装件可以有效防止雪崩。  

6、开关性能  

影响开关性能的参数有很多，但最重要的是栅极/漏极、栅极/源极及漏极/源极电容。这些电容会在器件中产生开关损耗，因为在每次开关时都要对它们充电。场效应晶体管的开关速度因此被降低，器件效率也下降。为计算开关过程中器件的总损耗，要计算开通过程中的损耗（Eon）和关闭过程中的损耗（Eoff）。场效应晶体管开关的总功率可用如下方程表达：Psw=（Eon+Eoff）×开关频率。而栅极电荷（Qgd）对开关性能的影响最大。

关于我爱方案网

我爱方案网是一个电子方案开发供应链平台，提供从找方案到研发采购的全链条服务。找方案，上我爱方案网!在方案超市找到合适的方案就可以直接买，没有找到就到快包定制开发。我爱方案网积累了一大批方案商和企业开发资源，能提供标准的模块和核心板以及定制开发服务，按要求交付PCBA、整机产品、软件或IoT系统。更多信息，敬请访问http://www.52solution.com