解析耗尽型MOS器件的热边界条件
耗尽型MOS器件的功耗由导通功耗、关断功耗、开关功耗和驱动功耗四部分构成。在一定条件下耗尽型MOS器件所允许承受的最大功耗，是决定耗尽型MOS器件安全工作区（SOA，Safe Operation Area）的最重要因素之一，直接或间接地限定了器件的工作条件，如管壳温度、漏-源电流，工作频率等。
在一定的管壳温度TC下，使结温TJ上升到极限温度TJ,max.（对于硅基半导体器件，其典型值为150℃或175℃）时的功耗为额定功耗PD。Datasheet中一般会给出TC=25℃时的额定功耗。
在一定的管壳温度TC下，使结温TJ上升到极限温度TJ,max. 时导通状态的漏-源连续电流为额定电流ID。Datasheet中一般会给出TC=25℃时的额定电流。
额定功耗PD与额定电流ID两者关系服从焦耳定律：
（1）
其中，RDS(ON),max.(TJ)为结温为TJ时器件导通电阻的最大值，其可以根据Datasheet中提供的温度曲线“Typical Drain-to-Source On Resistance vs. Junction Temperature”求出，如图1所示。
图1. Typical Drain-to-Source On Resistance vs. Junction Temperature
1. 额定功耗的计算
当管壳温度为TC时，MOS器件的额定功耗PD可以采用以下两种方式进行计算：
1） 通过Datasheet中所提供的MOS器件的结-管壳（Junction-to-Case）之间的热阻RθJC以及极限结温TJ,max.进行计算：
（2）
2）设TC=25℃时MOS器件的极限功耗为PD0，则当管壳温度TC＞25℃时，利用功耗降额因子（Power Derating Factor），可得：
（3）
2. 额定电流的计算
当管壳温度为TC时，MOS器件的额定电流ID可利用公式（1）计算：
（4）
3. 现场应用中MOS器件的功耗
现场应用中，MOS器件的驱动功耗可以忽略不计。考虑到MOS器件电流波形和电压波形的多样性，MOS器件的功耗可直接利用积分：
（5）
用示波器检测MOS器件的漏极电流i(t)和漏-源电压v(t)，再作数值积分即可得到。
为了防止器件过热而损坏，要求：
（6）
4. 现场应用中MOS器件的电流
在开关电源中，通过MOS器件的电流一般为断续的三角波或方波等。
从理论上讲，为了防止器件过热而损坏，要求：
（7）
但保守地，为了防止器件因过流而进入饱和区，一般要求：
（8）
5. MOS器件结温的计算
MOS器件的结温TJ不易直接测量，但通过测量MOS器件的管壳温度TC和现场应用中MOS器件的功耗PD,Field，可间接地推算出：
（9）
为了防止器件过热而损坏，要求：
（10）
在以上不等式(5)(7)(8)(10)所描述的约束条件中，不等式(10)是最根本和最原始的约束，其他约束条件均是基于此进行的衍生。此外，考虑到实际应用环境的多样性和复杂性，所有约束条件均要求留有足够的余量。
6. 风冷和散热器的作用
由式（2）可看出，管壳温度TC越低，器件的额定功耗和额定电流越大，在同等应用条件下，器件的热安全区越大。因此，降低器件的管壳温度，可以显著地改善器件的热-电特性。
（11）
其中，RθCA为管壳-空气（Case-to-Ambient）的热阻。管壳上的热量主要是通过空气对流和热辐射的方式传导出去，因此：
风冷可以加强空气对流强度，有效地降低RθCA，从而降低管壳温度TC。
散热器可以增加热辐射面积，有效地降低RθCA，从而降低管壳温度TC。
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