【应用】氮化镓场效应晶体管导通电阻具有正温度系数,助力并联器件设计
场效应管并联应用时,不同的RDS(ON)可导致场效应管的漏极电流有所差异。最极端的情况下是某一个场效应管承受了绝大部分的总电流,而并联的其它的场效应管承载极小的总电流,继而导致管子损坏的情况。因此场效应晶体管并联应用,器件均流度非常重要。
场效应晶体管的均流度是通过RDS(ON)是进行自我调控的,主要有正温度特性和负温度特性两种调控方式。正温度特性的RDS(ON)随着温度的增加而增加,负温度特性则相反。并联应用中RDS(ON)为正温度特性时,温度越高的器件,场效应晶体管承载的电流负载就会减小,这样温度就会降低,最终达到并联的多管温度和电流均衡的状态(图1所示,温度差异1.3℃,均衡度98.6%【1.3/(93+91.7)/2】)。而负温度系数特性场效应晶体管并联应用刚好相反,某个管子温度越高,RDS(ON)越小,该管承受的载流子就越大。负温度特性并联的其它管子的温度就更低,RDS(ON)相对更大,载流子就更小,这样并联管子均衡度差,损坏风险高。
图1:不同内阻的正温度系数的场效应晶体管并联温度差异测试
电路设计上,基于空间布局、现有市场的器件规格限制、性价比等因数,并联是设计应用的普遍现象。例如,EPC2016C的氮化镓产品电流等级是18A,当应用场合需求是50A时,采用EPC2016C就必须并联3个以上才能满足电路设计需求。EPC2016C的RDS(ON)静态特性(图1)是12mΩ~16mΩ,并联应用时,RDS(ON)的温度特性决定了器件并联应用的稳定性。
图2:EPC2016C静态特性
EPC的氮化镓RDS(ON)的温度特性均是正温度系数。该曲线信息主要通过规格书的"Tj温度与导通电阻RDS(ON)的关系曲线"获取。由图2关系曲线可以看出EPC2016C的RDS(ON)随着器件温度的增加而增加,这样并联使用时,管子的RDS(ON)自行调控,从而均衡所有管子的电流和温度的均衡度,提高并联系统的稳定性。
图3:EPC2016C的Tj温度与导通电阻RDS(ON)的关系
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