想请教一个有关MOSFET的关断时D、S电压振荡的问题,在同一个电路上测试了两个不同厂商的30V的MOSFET,得到了关断时不同的VDS电压波形,如下图。可以看到器件1的尖峰较高,但是振荡抑制的很快;器件2的尖峰较低,但是振荡抑制的较慢。因为是在同一块PCB上测量的,所以电路的寄生电感,电阻等参数是不变的,现在只有器件不同。这种尖峰是电路上的寄生电感和MOSFET的电容谐振引起,但是不明白具体是这两个器件哪个参数的差别,会使得这种振荡表现这么不同。是否能够从器件数据的某些参数对比来选择一款实际应用峰值较低

十七岁那年的雨季半导体器件原理 2022-05-17 14:58:16 521阅读 陕西省西安市 教育网
想请教一个有关MOSFET的关断时D、S电压振荡的问题,在同一个电路上测试了两个不同厂商的30V的MOSFET,得到了关断时不同的VDS电压波形,如下图。可以看到器件1的尖峰较高,但是振荡抑制的很快;器件2的尖峰较低,但是振荡抑制的较慢。因为是在同一块PCB上测量的,所以电路的寄生电感,电阻等参数是不变的,现在只有器件不同。这种尖峰是电路上的寄生电感和MOSFET的电容谐振引起,但是不明白具体是这两个器件哪个参数的差别,会使得这种振荡表现这么不同。是否能够从器件数据的某些参数对比来选择一款实际应用峰值较低,振荡又能快速消除的MOSFET?                            

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1条回答

  • 北方挽歌
    2022-05-17 14:58:35
    这样的振荡波形,对于一个电源的工程师来说,经常看到,在这里首先谈一下测量方法的问题:
    (1)如同测量输出电压的纹波一样,所有工程师都知道,要去除示波器探头的帽子,直接将探头的信号尖端和地线接触被测量位置的两端,减小地线的环路,从而减小空间耦合的干扰信号。

    (2)带宽的问题,测量输出电压纹波的时候,通常用20MHZ的带宽,但是,测量MOSFET的VDS电压时候,用多少带宽才是正确的测量方法?事实上,如果用不同的带宽,测量到的尖峰电压的幅值是不同的。

    具体原则是:①确定被测量信号的最快上升Tr和下降时间Tf;②计算最高的信号频率:f=0.5/Tr,Tr取测量信号的10%~90%;f=0.4/Tr,Tr取测量信号的20%~80%;③确定所需的测量精确度,然后计算所需的带宽。


    在上图波形中,被测量信号最快的下降时间为2ns(10%~90%),判断一个高斯响应示波器在测量被测数字信号时所需的最小带宽:f=0.5/2ns=250MHz。若要求3%的测量误差:所需示波器带宽=1.9*250MHz=475MHz;若要求20%的测量误差:所需示波器带宽=1.0*250MHz =250MHz。因此,决定示波器带宽的重要因素是:被测信号的最快上升时间。注意:示波器的系统带宽由示波器带宽和探头带宽共同决定。
    高斯频响的系统带宽:( 示波器带宽2 +探头带宽2)1/2/2
    最大平坦频响系统带宽:min(示波器带宽,探头带宽)

    VDS的振荡波形由PCB寄生回路电感和MOSFET的寄生电容形成高频谐振而产生的,在寄生电感值一定的条件下,寄生电容越小,振荡的频率越高,幅值也越高,同时振荡的幅值和回路的初始电流值相关。


    特别注意的是:寄生电容Coss不是线性的,随着电压的增大而减小,因此可以的看到波形振荡的频率并不是固定的。VDS的高频振荡是无法消除的,增加Coss或在D、S极外部并联电容,可以降低振荡的频率和幅值,Snubber电路也是利用这个原理,抑制电压的尖峰。

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