MOSFET與電壓相關(guān)的漏電流

時(shí)間：2021-09-08 14:42:30

關(guān)鍵字： MOSFET 電子開(kāi)關(guān) 漏電流

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[導(dǎo)讀]本文將重點(diǎn)討論與電壓相關(guān)的漏電流——漏源漏電流 (I DSS ) 和柵源漏電流(I GSS )。

1. 前言

本文將重點(diǎn)討論與電壓相關(guān)的漏電流——漏源漏電流 (I DSS ) 和柵源漏電流(I GSS )。

為什么會(huì)出現(xiàn)漏電流？在為我們的應(yīng)用選擇功率 MOSFET 時(shí)，漏電流之所以重要，有兩個(gè)基本原因。

首先，在電子系統(tǒng)中，減少電力浪費(fèi)，尤其是當(dāng)系統(tǒng)在待機(jī)模式下運(yùn)行時(shí)。其次，在電池供電系統(tǒng)中，低泄漏有助于最大限度地延長(zhǎng)原電池的電池壽命和二次電池充電之間的運(yùn)行時(shí)間。

2.MOSFET 漏電流介紹

如圖 1 所示，CSD15380F3 的 MOSFET 數(shù)據(jù)表指定了兩個(gè)漏電流：I DSS和 I GSS。

圖 1：來(lái)自 CSD15380F3 數(shù)據(jù)表的漏電流規(guī)格

最大泄漏是在一個(gè)電壓下指定的：I DSS在 BV DSS 的80% (V GS = 0 V) 和 I GSS在絕對(duì)最大 V GS (V DS = 0 V)。經(jīng)常有人問(wèn)我這些參數(shù)如何隨電壓變化，答案不僅取決于施加的電壓，還取決于柵極靜電放電 (ESD) 結(jié)構(gòu)，如技術(shù)文章“您的 MOSFET 提供哪種類(lèi)型的 ESD 保護(hù)包括？” 回顧一下，TI MOSFET 中使用的三種 ESD 保護(hù)類(lèi)型是無(wú)（最低泄漏）、單端（最低泄漏）和背對(duì)背（最高泄漏）。

I GSS電流

在本節(jié)中，我將展示具有三種柵極 ESD 保護(hù)的幾種 TI N 和 P 溝道 NexFET功率 MOSFET 的I GSS隨電壓變化的圖表。這些是僅用于設(shè)計(jì)指導(dǎo)的典型曲線(xiàn)，不能保證性能。TI 僅保證 MOSFET 數(shù)據(jù)表中規(guī)定的泄漏。

圖 2 顯示了沒(méi)有柵極 ESD 保護(hù)的 30V N 溝道 FET (NFET) 和 –20V P 溝道 FET (PFET)的 I GSS與 V GS 的掃描圖。泄漏相對(duì)平坦，直到 V GS接近其正負(fù)絕對(duì)最大極限。

圖 2：I GSS與沒(méi)有 ESD 保護(hù)的V GS：30-V NFET (a)；和–20V PFET (b)

圖 3 顯示了具有單端柵極 ESD 保護(hù)結(jié)構(gòu)的 20V N 溝道 FET 和 –20V P 溝道 FET 的I GSS。當(dāng)柵極 ESD 二極管變?yōu)檎蚱脮r(shí)，漏電流呈指數(shù)增加。如果在應(yīng)用中很可能發(fā)生這種情況，則必須使用外部柵極電阻來(lái)限制電流并防止損壞 MOSFET。

圖 3：具有單端 ESD 保護(hù)的I GSS與 V GS：20-V NFET (a)；和 –20V PFET (b)

圖 4 中的曲線(xiàn)顯示了具有背對(duì)背柵極 ESD 保護(hù)結(jié)構(gòu)的 60V NFET 和 –8V PFET 的I GSS。由于背對(duì)背柵極 ESD 二極管，這些器件在 V GS = 0 V附近顯示出對(duì)稱(chēng)泄漏特性。

圖 4：具有背對(duì)背 ESD 保護(hù)的I GSS與 V GS：60-V NFET (a)；和 –8V PFET (b)

I DSS電流

當(dāng) FET 關(guān)閉時(shí)，另一個(gè) MOSFET 漏電流 I DSS是從漏到源的。接下來(lái)的幾幅圖顯示了具有三種類(lèi)型 ESD 保護(hù)的 TI NFET 和 PFET 的I DSS與 V DS的關(guān)系。這些是僅用于設(shè)計(jì)指導(dǎo)的典型曲線(xiàn)，不能保證性能。TI 僅保證 MOSFET 數(shù)據(jù)表中規(guī)定的泄漏。