MOS的閾值電壓VT隨溫度降低。另一方面,遷移率μn隨溫度降低,決定Ron的所有主要因素中,Ron隨著溫度升高。例如μn(125℃)大約是μn(25℃)的0.5倍,因此Ron會(huì)翻倍。
轉(zhuǎn)移特性,在低Vg時(shí),由于Vt的主要影響因素降低,所以飽和電流IDsat隨T增加。在高Vg時(shí),由于主要的遷移率降低,所以IDsat降低。交點(diǎn)表示為溫度補(bǔ)償點(diǎn)TCP。
當(dāng)Vc=常數(shù)時(shí),溫度系數(shù)βT可表示為:

通常,功率MOSFET設(shè)計(jì)并不是用于工作在夾斷區(qū)域,也稱(chēng)為線性區(qū)域,如果這么設(shè)計(jì),則TCP下方的工作性能可能導(dǎo)致熱不穩(wěn)定。在較小的柵極電壓下,由于閾值電壓的溫度依賴(lài)性,漏極電流隨溫度而增加。
如果器件在該區(qū)域內(nèi)工作,則將產(chǎn)生熱點(diǎn)并發(fā)生熱失控,在較大的柵極電壓下,因?yàn)檩d流子遷移率在高溫下降低,所以漏極電流隨著溫度的升高而降低。溝道寬度越大,不穩(wěn)定區(qū)域越明顯。
當(dāng)將脈沖功率保持在相同的值(Spi02)時(shí),功率MOSFET 器件在不同電壓偏置下的溫度瞬態(tài)變化。器件是穩(wěn)定的還是會(huì)受到破壞,完全取決于偏置條件,即漏極電壓、漏極電流和脈沖持續(xù)時(shí)間,而不僅僅取決于平
均功率。例如,實(shí)現(xiàn)6A且VD=15V的90W脈沖電源應(yīng)用器件是穩(wěn)定的,但在Vp=30V且Ip=3A時(shí),工作點(diǎn)低于TCP,器件會(huì)受到破壞性的熱失控。使用電流溫度系數(shù)βr=ΔIp/ΔT,可以區(qū)分操作點(diǎn)。根據(jù)偏差,使器件保持穩(wěn)
定的熱點(diǎn)增長(zhǎng)。在現(xiàn)代溝槽MOSFET中,單元密度較高并且溝道寬度W較大,線性電路模式的安全工作區(qū)域會(huì)減?。跜ha16,即使在開(kāi)啟或關(guān)閉期間相對(duì)較短的電流飽和持續(xù)時(shí)間也可能導(dǎo)致器件失效。
