【选型】如何选择合适的MOS管——MOS管选型要点

时间： 2021-08-12 来源：合科泰半导体

技术问答

MOS管属于电压控制型半导体元器件，具备输入电阻高、噪声低、功耗低、动态范围大、易于集成、无二次击穿现象、安全工作范围大等优点。

那么，如何选择合适的MOS管？

首先，应该先确定要采用N沟道还是P沟道的MOS管，如下图：

从上图可以看出N沟道和P沟道的MOS管存在明显的差异，比如说当一度MOS管接地，而负载联接到支线电压上时，该MOS管就构成了高压侧电门，这时候就应采纳N沟道MOS管。反过来当MOS管联接到总线及负载接地时，就要用低压侧开关。通常会在这个拓扑中采用 P 沟道 MOS管，这也是出于对电压驱动的考虑。

其次我们将进一步深入确定电压驱动所需要的额外电压，或者说是该机件能够接受的最大电压，如下图：

如上图所示，MOS管额外电压越大，这意味着需要选择的MOS管VDS要求越大，根据MOS管能接受的最大电压进行不同量度不同选型这一点尤其重要，当然一般情况下，便携式设施为20V、FPGA电源为20～30V、85～220VAC使用为450～600V。合科泰生产的MOS管耐压威力强，使用范围广，深受广大用户青睐。

当额外电压条件也筛选好后，就要确定MOS管所需要的额外电流，所谓的额外电流其实就是MOS负载正在一切状况下可以接受的最大直流电。与电压的状况类似，即便在系统产生尖峰电流时，也应确保所选的MOS管能接受该额外电流。还有两个需要考虑的电流状况是连续模式和脉冲尖峰。在连续导通形式下，MOS管在于稳态，此时电流连续通过器件。脉冲尖峰是指有大量电涌（或尖峰电流）流过器件。一旦确定了这些条件下的最大电流，只需直接选择能承受这个最大电流的器件便可。

选好额外直流电后，还必须计算导通消耗。实际使用的MOS管并不能等效为电阻为0的器件，其在导电过程中存在电耗，这称之为导通消耗。MOS管正在“导通”时就像可变电阻，由器件的RDS（ON）所确定，并随温度而显著变化。器件的功率耗损可由Iload2×RDS（ON）计算，由于导通电阻随温度变化，因此功率耗损也会随之按比例变化。对 MOS管施加的电压 VGS 越高，RDS（ON）就会越小；反之 RDS（ON）就会越大。注意 RDS（ON）电阻会随着电流轻微上升。关于 RDS（ON）电阻的各种电气参数变化可在制造商提供的技术资料表中查到。

接下来判断的条件就是系统的散热要求，这种情况下需要考虑两种不同的情况，即最坏状况和真实状况。

关于MOS管散热这一块，建议采用关于最坏状况的计算结果，因为这个结果提供更大的安全余量，能确保系统不会失效。在MOS管的材料表上再有一些需求注意的测量数据。机件的结温等于最大条件量度加上热阻与功率耗散的乘积（结温=最大条件量度+［热阻×功率耗散］）。根据这个方程可解出系统的最大功率耗散，即按定义相等于 I2×RDS（ON）。由于设计人员已确定将要通过器件的最大电流，因此可以计算出不同温度下的 RDS（ON）。

最后的判断条件就是MOS管的开关性能，如下图：

从上图可以看出，影响MOS管的开关性能因素有很多，最主要的还是电极/漏极、电极/源极及漏极/源极库容这三方面的参数。电容器每次开关过程都会进行充电，这意味着会产生开关损耗，所以MOS管的开关速度就会降低，从而影响器件的效率。所以在挑选MOS管过程中还需要判断计算出开关过程中器件的总损耗，要计算开通过程中的损耗（Eon）和关闭过程中的损耗（Eoff）。MOS管开关的总功率可用如下方程表达：Psw=（Eon+Eoff）×开关频率。而栅极电荷（Qgd）对开关性能的影响最大。

综合而言，要挑选合适的MOS管，应从区分N沟道MOS管还是P沟道管MOS、MOS管的额外电压及额外直流电、器件系统的散热要求和MOS管的开关性能四大方面来作出相应的判断。

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

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合科泰宣传册（HOTTECH CORPORATE BROCHURE）

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选型指南 - 合科泰电子 PDF 中文下载

【技术】解析MOS管的工作原理

MOS（金属-氧化物-半导体）管是一种常见的场效应晶体管（FET），常用于放大和开关电路中。MOS管主要由一片半导体晶体片（通常是硅）和相连的两个金属电极组成，它们之间隔着一层氧化物。本文中合科泰电子将为大家解析MOS管的工作原理。

技术探讨发布时间 : 2023-09-01

浅析电动自行车等产品是如何实现电路降压的

由于电机驱动功率一般是百瓦以上级别，业界普遍采用MOS管驱动器+外置MOSFET方式来提升散热能力。需要注意的是，由于电机存在反电动势，在减速时这部分反电动势会叠加电池组电压直接作用于MOS管子上，因此MOSFET和对应驱动器的耐压在选型时需要预留一定的裕量。

技术探讨发布时间 : 2024-11-16

智能手表的工作原理及内部结构

根据合科泰客户的应用案例，合科泰在智能手表上的应用产品包括稳压二极管BZT52C5V1、肖特基二极管BAT54CW、MOS管AO3400等。如AO3400在智能手表上面应用广泛，它采用SOT-23封装，这种紧凑的封装尺寸为智能手表这种产品的小型化设计提供了可能，它还具备低导阻和高速开关的强大性能。在手表的电池管理电路中可起到高效开关的作用，保护好电池。

设计经验发布时间 : 2024-07-11

20W PD快充的工作原理和构成

本文合科泰给大家介绍20W快充产品以及其内部工作原理、结构和所需要的电子元器件等。20W快充可能用到的分立器件产品包括整流桥、快恢复整流二极管、整流二极管、开关MOS管、整流MOS管、VBUS开关MOS管等，采用何种器件根据客户具体的需求决定。

应用方案发布时间 : 2024-06-24

智能穿戴手表需要哪些分立器件？

智能穿戴手表作为一种非常常用的手表产品，它具有健康监测、运动监测、睡眠监测、日常便利、事件管理和定位、智能互联等功能，它极大地丰富了用户的生活体验。智能手表要想实现这些功能，需要什么样的分立器件产品呢？本文为你介绍。

技术探讨发布时间 : 2024-11-16

合科泰TO-220封装高压MOS管4N60，可用于开关电源和电机驱动器等应用上

高压MOS管的沟道区宽、漏极区大、栅极采用特殊工艺，这些特点使得它的管子能够承受高电压。高压MOS管可用于高压电路，具有高电压承受能力和低开关损耗，因此在高压电路中得到了广泛应用。本期，合科泰电子给大家介绍一款经典且常用的高压MOS管4N60，这个管子已经被广泛应用在开关电源、开关稳压器和电机驱动器等产品上。

产品发布时间 : 2024-04-27

最大漏源电压60V的合科泰MOS管HKTD80N06，可承受80A连续漏极电流，适用于电机驱动和电源等

合科泰电子生产的一款MOS管HKTD80N06产品采用N沟道制作，它具有很好的电气性能，其能承受的最大漏源电压60V，栅源电压20V，连续漏极电流80A，漏源导通电阻0.0065欧姆，最小栅极阈值电压2V，最小栅极阈值电压4V，耗散功率100mW。它具有超低功耗、充分表征雪崩电压、模压塑料材料温度可靠等特点。高电流承载能力，能承受高达80A的连续漏极电流，使得它非常适合于需要高电流的应用场景。

产品发布时间 : 2024-11-14