正確選擇MOS管是很重要的一個(ge) 環節，MOS管選擇不好有可能影響到整個(ge) 電路的效率和成本，了解不同的MOS管部件的細微差別及不同開關(guan) 電路中的應力能夠幫助工程師避免諸多問題，下麵我們(men) 來學習(xi) 下MOS管的正確的選擇方法。

　　第一步：選用N溝道還是P溝道

　　為(wei) 設計選擇正確器件的第一步是決(jue) 定采用N溝道還是P溝道MOS管。在典型的功率應用中，當一個(ge) MOS管接地，而負載連接到幹線電壓上時，該MOS管就構成了低壓側(ce) 開關(guan) 。在低壓側(ce) 開關(guan) 中，應采用N溝道MOS管，這是出於(yu) 對關(guan) 閉或導通器件所需電壓的考慮。當MOS管連接到總線及負載接地時，就要用高壓側(ce) 開關(guan) 。通常會(hui) 在這個(ge) 拓撲中采用P溝道MOS管，這也是出於(yu) 對電壓驅動的考慮。

　　要選擇適合應用的器件，必須確定驅動器件所需的電壓，以及在設計中最簡易執行的方法。下一步是確定所需的額定電壓，或者器件所能承受的最大電壓。額定電壓越大，器件的成本就越高。根據實踐經驗，額定電壓應當大於(yu) 幹線電壓或總線電壓。這樣才能提供足夠的保護，使MOS管不會(hui) 失效。就選擇MOS管而言，必須確定漏極至源極間可能承受的最大電壓，即最大VDS。知道MOS管能承受的最大電壓會(hui) 隨溫度而變化這點十分重要。設計人員必須在整個(ge) 工作溫度範圍內(nei) 測試電壓的變化範圍。額定電壓必須有足夠的餘(yu) 量覆蓋這個(ge) 變化範圍，確保電路不會(hui) 失效。設計工程師需要考慮的其他安全因素包括由開關(guan) 電子設備（如電機或變壓器）誘發的電壓瞬變。不同應用的額定電壓也有所不同；通常，便攜式設備為(wei) 20V、FPGA電源為(wei) 20～30V、85～220VAC應用為(wei) 450～600V。

　　第二步：確定額定電流

　　第二步是選擇MOS管的額定電流。視電路結構而定，該額定電流應是負載在所有情況下能夠承受的最大電流。與(yu) 電壓的情況相似，設計人員必須確保所選的MOS管能承受這個(ge) 額定電流，即使在係統產(chan) 生尖峰電流時。兩(liang) 個(ge) 考慮的電流情況是連續模式和脈衝(chong) 尖峰。在連續導通模式下，MOS管處於(yu) 穩態，此時電流連續通過器件。脈衝(chong) 尖峰是指有大量電湧（或尖峰電流）流過器件。一旦確定了這些條件下的最大電流，隻需直接選擇能承受這個(ge) 最大電流的器件便可。

　　選好額定電流後，還必須計算導通損耗。在實際情況下，MOS管並不是理想的器件，因為(wei) 在導電過程中會(hui) 有電能損耗，這稱之為(wei) 導通損耗。MOS管在“導通”時就像一個(ge) 可變電阻，由器件的RDS（ON）所確定，並隨溫度而顯著變化。器件的功率耗損可由Iload2×RDS（ON）計算，由於(yu) 導通電阻隨溫度變化，因此功率耗損也會(hui) 隨之按比例變化。對MOS管施加的電壓VGS越高，RDS（ON）就會(hui) 越小；反之RDS（ON）就會(hui) 越高。對係統設計人員來說，這就是取決(jue) 於(yu) 係統電壓而需要折中權衡的地方。對便攜式設計來說，采用較低的電壓比較容易（較為(wei) 普遍），而對於(yu) 工業(ye) 設計，可采用較高的電壓。注意RDS（ON）電阻會(hui) 隨著電流輕微上升。關(guan) 於(yu) RDS（ON）電阻的各種電氣參數變化可在製造商提供的技術資料表中查到。

　　技術對器件的特性有著重大影響，因為(wei) 有些技術在提高最大VDS時往往會(hui) 使RDS（ON）增大。對於(yu) 這樣的技術，如果打算降低VDS和RDS（ON），那麽(me) 就得增加晶片尺寸，從(cong) 而增加與(yu) 之配套的封裝尺寸及相關(guan) 的開發成本。業(ye) 界現有好幾種試圖控製晶片尺寸增加的技術，其中最主要的是溝道和電荷平衡技術。

　　在溝道技術中，晶片中嵌入了一個(ge) 深溝，通常是為(wei) 低電壓預留的，用於(yu) 降低導通電阻RDS（ON）。為(wei) 了減少最大VDS對RDS（ON）的影響，開發過程中采用了外延生長柱/蝕刻柱工藝。例如，飛兆半導體(ti) 開發了稱為(wei) SupeRFET的技術，針對RDS（ON）的降低而增加了額外的製造步驟。這種對RDS（ON）的關(guan) 注十分重要，因為(wei) 當標準MOSFET的擊穿電壓升高時，RDS（ON）會(hui) 隨之呈指數級增加，並且導致晶片尺寸增大。SuperFET工藝將RDS（ON）與(yu) 晶片尺寸間的指數關(guan) 係變成了線性關(guan) 係。這樣，SuperFET器件便可在小晶片尺寸，甚至在擊穿電壓達到600V的情況下，實現理想的低RDS（ON）。結果是晶片尺寸可減小達35%。而對於(yu) 最終用戶來說，這意味著封裝尺寸的大幅減小。

　　第三步：確定熱要求

　　選擇MOS管的下一步是計算係統的散熱要求。設計人員必須考慮兩(liang) 種不同的情況，即最壞情況和真實情況。建議采用針對最壞情況的計算結果，因為(wei) 這個(ge) 結果提供更大的安全餘(yu) 量，能確保係統不會(hui) 失效。在MOS管的資料表上還有一些需要注意的測量數據；比如封裝器件的半導體(ti) 結與(yu) 環境之間的熱阻，以及最大的結溫。

　　器件的結溫等於(yu) 最大環境溫度加上熱阻與(yu) 功率耗散的乘積（結溫=最大環境溫度+［熱阻×功率耗散］）。根據這個(ge) 方程可解出係統的最大功率耗散，即按定義(yi) 相等於(yu) I2×RDS（ON）。由於(yu) 設計人員已確定將要通過器件的最大電流，因此可以計算出不同溫度下的RDS（ON）。值得注意的是，在處理簡單熱模型時，設計人員還必須考慮半導體(ti) 結/器件外殼及外殼/環境的熱容量；即要求印刷電路板和封裝不會(hui) 立即升溫。

　　雪崩擊穿是指半導體(ti) 器件上的反向電壓超過最大值，並形成強電場使器件內(nei) 電流增加。該電流將耗散功率，使器件的溫度升高，而且有可能損壞器件。半導體(ti) 公司都會(hui) 對器件進行雪崩測試，計算其雪崩電壓，或對器件的穩健性進行測試。計算額定雪崩電壓有兩(liang) 種方法；一是統計法，另一是熱計算。而熱計算因為(wei) 較為(wei) 實用而得到廣泛采用。除計算外，技術對雪崩效應也有很大影響。例如，晶片尺寸的增加會(hui) 提高抗雪崩能力，最終提高器件的穩健性。對最終用戶而言，這意味著要在係統中采用更大的封裝件。

　　第四步：決(jue) 定開關(guan) 性能

　　選擇MOS管的最後一步是決(jue) 定MOS管的開關(guan) 性能。影響開關(guan) 性能的參數有很多，但最重要的是柵極/漏極、柵極/ 源極及漏極/源極電容。這些電容會(hui) 在器件中產(chan) 生開關(guan) 損耗，因為(wei) 在每次開關(guan) 時都要對它們(men) 充電。MOS管的開關(guan) 速度因此被降低，器件效率也下降。為(wei) 計算開關(guan) 過程中器件的總損耗，設計人員必須計算開通過程中的損耗（Eon）和關(guan) 閉過程中的損耗（Eoff）。MOSFET開關(guan) 的總功率可用如下方程表達：Psw=（Eon+Eoff）×開關(guan) 頻率。而柵極電荷（Qgd）對開關(guan) 性能的影響最大。