理解功率MOSFET的RDS(ON)温度系数特性

通常，许多资料和教材都认为，MOSFET的导通电阻具有正的温度系数，因此可以并联工作。当其中一个并联的MOSFET的温度上升时，具有正的温度系数导通电阻也增加，因此流过的电流减小，温度降低，从而实现自动的均流达到平衡。同样对于一个功率MOSFET器件，在其内部也是有许多小晶胞并联而成，晶胞的导通电阻具有正的温度系数，因此并联工作没有问题。但是，当深入理解功率MOSFET的传输特性和温度对其传输特性的影响，以及各个晶胞单元等效电路模型，就会发现，上述的理论只有在MOSFET进入稳态导通的状态下才能成立，而在开关转化的瞬态过程中，上述理论并不成立，因此在实际的应用中会产生一些问题，本文将详细地论述这些问题，以纠正传统认识的局限性和片面性。

功率MOSFET传输特征
三极管有三个工作区：截止区、放大区和饱和区，而MOSFET对应的是关断区、饱和区和线性区。MOSFET的饱和区对应着三极管的放大区，而MOSFET的线性区对应着三极管的饱和区。MOSFET线性区也叫三极区或可变电阻区，在这个区域，MOSFET基本上完全导通。

当MOSFET工作在饱和区时，MOSFET具有信号放大功能，栅极的电压和漏极的电流基于其跨导保持一定的约束关系。栅极的电压和漏极的电流的关系就是MOSFET的传输特性。

其中，μn为反型层中电子的迁移率，COX为氧化物介电常数与氧化物厚度比值，W和L分别为沟道宽度和长度。

温度对功率MOSFET传输特征影响
在MOSFET的数据表中，通常可以找到它的典型的传输特性。注意到25℃和175℃两条曲线有一个交点，此交点对应着相应的VGS电压和ID电流值。若称这个交点的VGS为转折电压，可以看到：在VGS转折电压的左下部分曲线，VGS电压一定时，温度越高，所流过的电流越大，温度和电流形成正反馈，即MOSFET的RDS(ON)为负温度系数，可以将这个区域称为RDS(ON)的负温度系数区域。

图1 MOSFET转移特性

而在VGS转折电压的右上部分曲线，VGS电压一定时，温度越高，所流过的电流越小，温度和电流形成负反馈，即MOSFET的RDS(ON)为正温度系数，可以将这个区域称为RDS(ON)正温度系数区域。

功率MOSFET内部晶胞的等效模型
在功率MOSFET的内部，由许多单元，即小的MOSFET晶胞并联组成,在单位的面积上，并联的MOSFET晶胞越多，MOSFET的导通电阻RDS(ON)就越小。同样的，晶元的面积越大，那么生产的MOSFET晶胞也就越多，MOSFET的导通电阻RDS(ON)也就越小。所有单元的G极和S极由内部金属导体连接汇集在晶元的某一个位置，然后由导线引出到管脚，这样G极在晶元汇集处为参考点，其到各个晶胞单元的电阻并不完全一致，离汇集点越远的单元，G极的等效串联电阻就越大。