Rds(on)开关随温度变化概述
2020-03-29
来源：电源网编译
现在的电子元气见越来越高效，直接比较为半导体技术提供的总体性能数据有时可能会产生误导。像Rds(on)这样的参数在动态条件下(如温度)的可变性揭示了这个故事更加复杂。
我们生活在一个世界里，在这个世界里，一切事物都在四维空间里相对地、持续地运动着。支持弦理论的物理学家可能会扩展这一理论，表明我们可能同时存在于至少10个维度中，如果包括时间的话，可能存在于11个维度中。然而，从工程师的角度来看，尤其是在评估半导体时，关注的维度是时间;设备如何在动态电气条件和外部影响下工作，如工作温度的变化。
数据表提到的主要性能数据通常是针对“典型”温度给出的，通常在脚注中定义，且总是25°C。尽管这几乎是不现实的，尤其是对于功率半导体而言，但这种做法是整个行业的标准做法。不过，它至少可以在竞争对手的设备之间进行初步比较。其他有用的优点(FoMs)结合了在实际应用中很重要的特点。一个例子是RdsA，它是晶体管上(或漏源)电阻(Rds)和模具面积(A)的乘积。一个很低的Rds对于传导损耗来说是很好的，但是如果这是以很大的模具面积为代价的话，器件的电容就会变高，开关损耗就会增加。一个相关的FoM是Rds*Eoss，是Rds和转换过程中能量损失的乘积。
Rds(on)和Eoss的值可以在设备数据表中找到，或者至少可以从设备数据表中找到，但是这个额外的温度维度确实应该被考虑进去。例如，650V UnitedSiC UF3C065040B3 SiC cascode器件的Rds(on)最大值为52毫欧姆(42个典型值)，可以与同一d2pak3 l包中的650V Si-Superjunction MOSFET进行比较，该包的Rds(on)最大值为45毫欧姆(40个典型值)。乍一看，SJ器件似乎更好，特别是在25°C时其最大漏电流为46A(相比之下，SiC FET仅为41A)。但是在150°C时，SJ器件的Rds(on)数字通常是96毫欧姆，而SiC FET部分大约是67毫欧姆，而在175°C时通常只有78毫欧姆(图1)。
很明显，在更高的温度下，当功率元件真正工作时，SiC FET器件的性能要优于SJ MOSFET。这不仅仅是器件评级方式的一个怪癖，这是硅和碳化硅场效应晶体管材料之间的固有区别;在掺杂水平上——碳化硅场效应晶体管的掺杂水平通常高10-100倍——电子迁移率下降的速度随温度而加剧。
这里的关键点是，表面上相似的部件在更高的温度下会表现出很大的不同，SiC FET器件的导电损耗更低，这意味着它在150°C下比SJ部件耗散的功率少了30%。实际上，应用程序将定义当前级别，而不是开关中消耗的功率。这意味着，对于给定的电流，SiC fet的表现可能比Si更好，因为SiC的热阻比Si低，所以温度更低。较低的开关损耗和碳化硅场效应晶体管的体二极管损耗也降低了整体封装损耗，使得相对结温升更低，相对Rds(on)值更低。考虑到碳化硅场效应晶体管器件的门极费用较低，再加上相应的节能措施，例如采用更小的缓冲器，好处就会大大增加。
在选择半导体开关时，应该仔细研究数据表规范的细节，特别是像Rds(on)这样的关键参数是如何随温度变化的。这些额外的尺寸是他们在现实生活中操作的地方，可能会有一些惊喜等着工程师考虑碳化硅的选择。以上就是Rds(on)开关如何随温度变化的解析，希望对大家有所帮助。
我们生活在一个世界里，在这个世界里，一切事物都在四维空间里相对地、持续地运动着。支持弦理论的物理学家可能会扩展这一理论，表明我们可能同时存在于至少10个维度中，如果包括时间的话，可能存在于11个维度中。然而，从工程师的角度来看，尤其是在评估半导体时，关注的维度是时间;设备如何在动态电气条件和外部影响下工作，如工作温度的变化。
数据表提到的主要性能数据通常是针对“典型”温度给出的，通常在脚注中定义，且总是25°C。尽管这几乎是不现实的，尤其是对于功率半导体而言，但这种做法是整个行业的标准做法。不过，它至少可以在竞争对手的设备之间进行初步比较。其他有用的优点(FoMs)结合了在实际应用中很重要的特点。一个例子是RdsA，它是晶体管上(或漏源)电阻(Rds)和模具面积(A)的乘积。一个很低的Rds对于传导损耗来说是很好的，但是如果这是以很大的模具面积为代价的话，器件的电容就会变高，开关损耗就会增加。一个相关的FoM是Rds*Eoss，是Rds和转换过程中能量损失的乘积。
Rds(on)和Eoss的值可以在设备数据表中找到，或者至少可以从设备数据表中找到，但是这个额外的温度维度确实应该被考虑进去。例如，650V UnitedSiC UF3C065040B3 SiC cascode器件的Rds(on)最大值为52毫欧姆(42个典型值)，可以与同一d2pak3 l包中的650V Si-Superjunction MOSFET进行比较，该包的Rds(on)最大值为45毫欧姆(40个典型值)。乍一看，SJ器件似乎更好，特别是在25°C时其最大漏电流为46A(相比之下，SiC FET仅为41A)。但是在150°C时，SJ器件的Rds(on)数字通常是96毫欧姆，而SiC FET部分大约是67毫欧姆，而在175°C时通常只有78毫欧姆(图1)。
很明显，在更高的温度下，当功率元件真正工作时，SiC FET器件的性能要优于SJ MOSFET。这不仅仅是器件评级方式的一个怪癖，这是硅和碳化硅场效应晶体管材料之间的固有区别;在掺杂水平上——碳化硅场效应晶体管的掺杂水平通常高10-100倍——电子迁移率下降的速度随温度而加剧。
这里的关键点是，表面上相似的部件在更高的温度下会表现出很大的不同，SiC FET器件的导电损耗更低，这意味着它在150°C下比SJ部件耗散的功率少了30%。实际上，应用程序将定义当前级别，而不是开关中消耗的功率。这意味着，对于给定的电流，SiC fet的表现可能比Si更好，因为SiC的热阻比Si低，所以温度更低。较低的开关损耗和碳化硅场效应晶体管的体二极管损耗也降低了整体封装损耗，使得相对结温升更低，相对Rds(on)值更低。考虑到碳化硅场效应晶体管器件的门极费用较低，再加上相应的节能措施，例如采用更小的缓冲器，好处就会大大增加。
在选择半导体开关时，应该仔细研究数据表规范的细节，特别是像Rds(on)这样的关键参数是如何随温度变化的。这些额外的尺寸是他们在现实生活中操作的地方，可能会有一些惊喜等着工程师考虑碳化硅的选择。以上就是Rds(on)开关如何随温度变化的解析，希望对大家有所帮助。