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2020.10.21 Si功率元器件

通过双脉冲测试评估反向恢复特性

通过双脉冲测试评估MOSFET的反向恢复特性

本文我们将根据使用了几种MOSFET的双脉冲测试结果,来探讨MOSFET的反向恢复特性。该评估中的试验电路将使用上一篇文章中给出的基本电路图。另外,相应的确认工作也基于上次内容,因此请结合上一篇文章的内容来阅读本文。

通过双脉冲测试评估MOSFET反向恢复特性

为了评估MOSFET的反向恢复特性,我们使用4种MOSFET实施了双脉冲测试。4种MOSFET均为超级结MOSFET(以下简称“SJ MOSFET”),我们使用快速恢复型和普通型分别进行了比较。

先来看具有快速恢复特性的SJ MOSFET R6030JNZ4(PrestoMOS™)和具有通常特性的SJ MOSFET R6030KNZ4的试验结果。除了反向恢复特性之外,这些SJ MOSFET的电气规格基本相同,在试验中,将Q1和Q2分别替换为不同的SJ MOSFET。

图1为上次给出的工作③的导通时的ID_L波形,图2为导通损耗Eon_L的波形。


图1:快速反向恢复型PrestoMOS™和普通型SJ MOSFET的漏极电流ID_L的波形


图2:快速反向恢复型PrestoMOS™和普通型SJ MOSFET的功率损耗Eon_L的波形

从图1可以看出,快速反向恢复型R6030JNZ4(PrestoMOS™)的Q1的反向恢复电流Irr和反向恢复电荷Qrr要比普通型R6030KNZ4小得多。

从图2可以看出,Qrr较大的普通型MOSFET的导通损耗Eon_L要比快速反向恢复型大,可见当Q1的Qrr变大时,开关损耗就会增加。

接下来请看相同条件下快速反向恢复型R6030JNZ4(PrestoMOS™)和另一种快速反向恢复型SJ MOSFET之间的比较结果。图3为与图1同样的ID_L波形比较,图4为与图2同样的Eon_L比较。


图3:快速反向恢复型R6030JNZ4和另一种快速反向恢复型SJ MOSFET的漏极电流ID_L的波形


图4:快速反向恢复型R6030JNZ4和另一种快速反向恢复型SJ MOSFET的功率损耗Eon_L的波形

如图3所示,与另一种快速反向恢复型SJ MOSFET相比,R6030JNZ4(PrestoMOS™)的Irr和Qrr更小,因此ID_L的峰值较小,如图4所示,其结果是Eon_L较小。

从这些结果可以看出,将MOSFET体二极管特性中的反向恢复电流Irr和反向恢复电荷Qrr控制在较小水平的MOSFET,其导通损耗Eon_L较小。这一点对快速反向恢复型之间进行比较也是同样的结论。所以,在设计过程中,要想降低损耗时,需要通过这样的方法对MOSFET的反向恢复特性进行评估,并选择最适合的MOSFET。

最后,提一个注意事项:在本次研究中,设定的前提是具有快速反向恢复特性的MOSFET是可以降低损耗的,但在某些情况下,具有快速反向恢复特性的MOSFET是无法降低导通损耗的。其原因之一是误启动现象。这是由MOSFET的栅极电容引起的现象。关于误启动,将会在下一篇文章中进行详细说明。

关键要点:

・反向恢复电流Irr和反向恢复电荷Qrr较低的MOSFET,导通损耗EON_L也较小。

・快速反向恢复型MOSFET之间进行比较也得出同样的结论。

・对MOSFET的反向恢复特性进行评估对于降低损耗非常重要。

・请注意,受误启动现象的影响,有时即使MOSFET具有快速恢复特性,也无法降低导通损耗。