MOSFET的導通電阻RDS(ON)及其正溫度特性

什么是導通電阻？

RDS(ON)是MOSFET導通時漏極與源極之間的電阻值，是決定系統效率的“隱形心臟”。它看似微小，卻直接影響設備發熱、能耗甚至壽命。

導通電阻的組成部分

在MOSFET中，導通電阻RDS(ON)可以分為以下幾個部分：

N-plus區電阻（R_(N+)）：位于源區下方，用于提供低阻抗路徑。在高壓功率MOSFET中可以忽略不計。

溝道電阻（R_CH）：當柵極電壓超過閾值電壓時形成的導電通道的電阻。

積累層電阻（R_A）：在溝道底部形成的一薄層高摻雜區域的電阻。

JFET區電阻（R_J）：N–Epi，P-bodies之間的區域稱為JFET區域，因為P-bodies區域的作用類似于JFET的柵極區域。該區域的阻力是RJ。

漂移區電阻（R_D）：從P體正下方到襯底頂部的電阻稱為RD為耐壓設計的一部分，特別是在高壓MOSFET中占比較大。

襯底電阻（R_S）：在高壓MOSFET中可以忽略不計。但是在擊穿電壓低于50V的低壓MOSFET中，它會對RDS(ON)產生很大影響。

正溫度系數

源/漏金屬與N+半導體區域之間的非理想接觸，以及用于將器件連接到封裝的引線，都可能產生額外的電阻。RDS(ON)具有正溫度系數，隨著溫度的升高而增加。這是因為空穴和電子的遷移率隨著溫度的升高而降低。P/N溝道功率MOSFET在給定溫度下的RDS(ON)，可通過公式估算。    

這是MOSFET并聯穩定性重要特征。當MOSFET并聯時RDS(ON)隨溫度升高，不需要任何外部電路的幫助即可獲得良好的電流分流。

正溫度系數的注意事項

盡管RDSON的正溫度系數使得并聯容易，在實際使用中還需要注意到以下問題：柵源閾值電壓VTH及CGD、CGS如有不同會影響到動態均流。應盡可能使電路布局保持對稱。同時防止寄生振蕩，如在每個柵極上分別串聯電阻。RDSON的正溫度特性也說明了導通損耗會在高溫時變得更大。故在損耗計算時應特別留意參數的選擇。