曾經從課堂和教材中我們學習到“MOSFET適合并聯工作,因為其是正溫度系數”的觀點。所以許多工程師很少對此提出疑問。但在我們不斷實踐的過程中,偶爾會有一些思考,那就是:MOS總是正溫度系數嗎?本文中將對這一疑問進行討論、推理和說明。其中一些結論根據實際案例得出,僅供大家參考與討論。
下面我們看一個出現負溫度系數的設計實例:設計在15V,從0V~15V有個過程,在這個過程中就出現了負溫度系數。并且這個過程中出現了并聯的時候在一種型號管子正常的情況下,然后僅僅換了另一種型號的管子(其他參數不改)卻出現炸管現象。
經過推論這有可能與開關的速度有關,如果速度比較慢,停留在負溫度系數的時間比較長,就會炸管。溫度多少不是關鍵,關鍵的是這里存在一個正反饋的過程,即溫度越高,流過的電流越大。如果穿越這個負溫度系數區域的時間太長就會炸管。因此MOS也存在負溫度系數,不注意的話可能引起致命問題。針對換了另一種型號的管子(其他參數不改)卻出現炸管現象可以這樣理解:
MOSFET工作在飽和狀態的IV特性
這個圖說的是MOSFET工作在飽和狀態的IV特性,即Vgs在9V以下時,Id是正溫度系數,因為隨著溫度的增大Id也增大。但是MOSFET并聯工作,是工作在線性電阻方式,雖然這里沒有給出線性電阻方式時的曲線,但我們可以非常容易的推知,線性電阻Rds 是負溫度系數的,因為溫度升高Id增大,所以Id/Vds就增大了,而這時gm,所以電阻Rds減小了。因此MOSFET線性電阻方式時,溫度系數是正還是負,即Id是正溫度系數,而Rds是負溫度系數的。但是這個圖里,Vgs大于9V后,就正好相反了,Rds是正溫度系數,而Id是負溫度系數。如果一個MOS工作在Id 正溫度系數方式,一個工作在負溫度系數方式,則溫度升高時,正溫度的Id越來越大,負系數的越來越小,最后導致一個導通一個不導通。
解決方法
我們可以加快開通速度,快速經過負溫度系數區域,關斷過程也一樣的道理。MOSFET在開通的過程中,RDS(ON)從負溫度系數區域向正溫度系數區域轉化;在其關斷的過程中,RDS(ON)從正溫度系數區域向負溫度系數區域過渡??焖匍_通和關斷MOS,可以減小局部能量的聚集,防止晶胞單元局部過熱而損壞。