如何進(jìn)行RDS(ON)導(dǎo)通電阻測(cè)試?RDS(ON)(Drain-Source On-Resistance,導(dǎo)通電阻)是MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)和功率器件中的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù),表示器件在導(dǎo)通狀態(tài)下漏極(Drain)和源極(Source)之間的電阻。RDS(ON)直接影響器件的導(dǎo)通損耗和效率,因此在功率電子應(yīng)用中非常重要。以下是RDS(ON)導(dǎo)通電阻的測(cè)試方法和相關(guān)細(xì)節(jié):
1.RDS(ON)的定義
RDS(ON)是MOSFET在完全導(dǎo)通狀態(tài)下(柵極電壓VGS足夠高,器件處于飽和區(qū))的漏極和源極之間的電阻。它反映了器件的導(dǎo)通能力,RDS(ON)越小,導(dǎo)通損耗越低,效率越高。
2.測(cè)試原理
在MOSFET的柵極(Gate)施加足夠的電壓(VGS),使器件完全導(dǎo)通。
在漏極(Drain)和源極(Source)之間施加一個(gè)小電流(ID),測(cè)量漏源電壓(VDS)。
根據(jù)歐姆定律計(jì)算RDS(ON):
3.測(cè)試條件
柵極電壓(VGS):通常為器件規(guī)格書中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值(如10V、4.5V等)。
漏極電流(ID):選擇一個(gè)較小的電流值(通常為器件額定電流的一部分),以避免自熱效應(yīng)影響測(cè)試結(jié)果。
溫度:RDS(ON)對(duì)溫度敏感,通常在25°C(室溫)下測(cè)試,但也需要在高溫(如125°C)下測(cè)試以評(píng)估溫度特性。
測(cè)試時(shí)間:快速測(cè)試以避免器件發(fā)熱。
4.測(cè)試方法
方法1:使用源測(cè)量單元(SMU)
設(shè)備:源測(cè)量單元(Source Measure Unit,SMU)或半導(dǎo)體參數(shù)分析儀(如Keysight B1500)。
步驟:
將MOSFET的柵極連接到SMU的一個(gè)通道,施加規(guī)定的VGS。
將漏極和源極連接到SMU的另一個(gè)通道,施加一個(gè)小電流ID。
測(cè)量漏源電壓VDS。
計(jì)算RDS(ON)=VDS/ID。
方法2:使用萬(wàn)用表(四線制開(kāi)爾文測(cè)試)
設(shè)備:高精度數(shù)字萬(wàn)用表(DMM)或微歐表。
步驟:
使用四線制開(kāi)爾文連接法,將MOSFET的漏極和源極分別連接到萬(wàn)用表的電流端和電壓端。
在柵極施加規(guī)定的VGS,使器件導(dǎo)通。
通過(guò)萬(wàn)用表測(cè)量漏源電壓VDS。
計(jì)算RDS(ON)=VDS/ID。
方法3:使用動(dòng)態(tài)測(cè)試電路
設(shè)備:脈沖電流源、示波器、負(fù)載電路。
步驟:
在柵極施加脈沖信號(hào),使MOSFET周期性導(dǎo)通。
在漏極施加脈沖電流,測(cè)量漏源電壓VDS。
計(jì)算RDS(ON)=VDS/ID。
5.注意事項(xiàng)
自熱效應(yīng):測(cè)試時(shí)應(yīng)使用短脈沖電流,避免器件發(fā)熱導(dǎo)致RDS(ON)升高。
溫度控制:RDS(ON)隨溫度升高而增大,測(cè)試時(shí)需控制環(huán)境溫度或記錄溫度條件。
接觸電阻:測(cè)試時(shí)應(yīng)使用開(kāi)爾文連接法,避免引線和接觸電阻影響測(cè)試結(jié)果。
器件狀態(tài):確保MOSFET完全導(dǎo)通,避免測(cè)試時(shí)器件處于線性區(qū)。
6.測(cè)試設(shè)備
源測(cè)量單元(SMU):如Keysight B1500、Keithley 2400。
高精度萬(wàn)用表:如Keysight 34401A。
脈沖電流源:用于動(dòng)態(tài)測(cè)試。
溫度控制設(shè)備:如恒溫箱或熱電冷卻器。
7.測(cè)試結(jié)果分析
與規(guī)格書對(duì)比:將測(cè)試結(jié)果與器件規(guī)格書中的RDS(ON)值對(duì)比,判斷器件是否符合要求。
溫度特性分析:測(cè)試不同溫度下的RDS(ON),繪制RDS(ON)隨溫度變化的曲線。
批次一致性:測(cè)試多個(gè)器件的RDS(ON),評(píng)估批次一致性。
8.應(yīng)用意義
功率損耗計(jì)算:RDS(ON)是計(jì)算MOSFET導(dǎo)通損耗的關(guān)鍵參數(shù),導(dǎo)通損耗公式為:
效率優(yōu)化:低RDS(ON)的MOSFET可以提高電源轉(zhuǎn)換器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的效率。
熱管理:RDS(ON)直接影響器件的溫升,是熱設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。
總結(jié)
RDS(ON)導(dǎo)通電阻測(cè)試是評(píng)估MOSFET性能的重要步驟。通過(guò)精確測(cè)量RDS(ON),可以評(píng)估器件的導(dǎo)通能力、功率損耗和效率,為電路設(shè)計(jì)和器件選型提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。測(cè)試時(shí)需注意自熱效應(yīng)、溫度控制和測(cè)試方法的選擇,以確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。
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