MOS晶体管的正确选择是一个非常重要的环节。MOS晶体管选择不当可能会影响整个电路的效率和成本。了解不同MOS晶体管组件的细微差别以及不同开关电路中的应力可以帮助工程师避免许多问题。下面我们来学习一下MOS晶体管的正确选择方法。
第一步：选用N沟道还是P沟道
选择合适器件进行设计的第一步是决定是使用N沟道还是P沟道MOS晶体管。在典型的电源应用中，当MOS管接地并且负载连接到电源电压时，MOS管构成低压侧开关。在低压侧开关中，应采用N沟道MOS晶体管，这是出于关断或导通器件所需电压的考虑。当MOS管接在母线上，负载接地时，使用高压侧开关。通常在这种拓扑中使用P沟道MOS晶体管，也是出于电压驱动的考虑。
为了选择适合应用的器件，有必要确定驱动器件所需的电压以及在设计中最容易实现的方法。下一步是确定所需的额定电压或设备可以承受的最大电压。额定电压越高，设备成本越高。根据实践经验，额定电压应大于市电电压或母线电压。只有这样才能提供足够的保护，使MOS管不会失效。就选择MOS晶体管而言，需要确定漏源间的最大电压，即最大VDS。要知道MOS晶体管能承受的最大电压是会随着温度变化的。设计者必须在整个工作温度范围内测试电压变化范围。额定电压必须有足够的裕量来覆盖这个变化范围，以确保电路不会出现故障。设计工程师需要考虑的其他安全因素包括开关电子设备(如电机或变压器)引起的电压瞬变。不同应用的额定电压也不同；一般便携设备20V，FPGA电源20~30V，85~220VAC应用450~600V。
第二步：确定额定电流
第二步，选择MOS管的额定电流。根据电路结构的不同，额定电流应该是负载在所有条件下所能承受的最大电流。与电压的情况类似，设计人员必须确保所选MOS管能够承受此额定电流，即使系统产生峰值电流。考虑的两种电流情况是连续模式和脉冲尖峰。在连续导通模式下，MOS管处于稳态，电流连续流过器件。脉冲尖峰指的是流经器件的大量浪涌(或峰值电流)。一旦确定了这些条件下的最大电流，只需直接选择能够承受该最大电流的器件。
选定额定电流后，还必须计算传导损耗。在实际应用中，MOS晶体管并不是一个理想的器件，因为在导通过程中会有功率损耗，这种损耗称为导通损耗。当MOS晶体管导通时，它就像一个可变电阻，由器件的RDS(ON)决定，并随温度显著变化。器件的功耗可通过Iload2RDS(ON)计算。由于导通电阻随温度变化，功耗也会成比例变化。施加于MOS晶体管的VGS电压越高，RDS(ON)就越小。否则RDS(ON)会更高。对于系统设计人员来说，这是取决于系统电压的权衡。对于便携式设计，使用较低的电压更容易(更常见)，而对于工业设计，可以使用较高的电压。请注意，RDS(ON)电阻会随着电流略微上升。RDS(ON)电阻的各种电气参数的变化可在制造商提供的技术数据表中找到。
技术对器件的特性影响很大，因为有些技术在提高最大VDS时倾向于提高RDS(ON)。对于这种技术，如果要减小VDS和RDS(ON ),就必须增加晶片尺寸，从而增加封装尺寸和相关的开发成本。业界有几种技术试图控制晶圆尺寸的增加，其中最重要的是沟道和电荷平衡技术。
在沟道技术中，在晶片中嵌入深沟槽，通常保留用于低电压，以降低导通电阻RDS(ON)。为了减小最大VDS对RDS(ON)的影响，在研制过程中采用了外延生长柱/刻蚀柱工艺。例如，飞兆半导体开发了一种称为SupeRFET的技术，增加了额外的制造步骤来降低RDS(ON)。这种对RDS(ON)的关注是非常重要的，因为当标准MOSFET的击穿电压增加时，RDS(ON)会呈指数级增加，从而导致晶圆尺寸的增加。SuperFET技术将RDS(ON)与晶圆尺寸之间的指数关系变为线性关系。这样，即使在小晶片尺寸中击穿电压达到600V时，SuperFET器件也可以实现理想的低RDS(ON)。因此，晶圆尺寸可以减少多达35%。对于最终用户来说，这意味着封装尺寸大大减小。
第三步：确定热要求
选择MOS管的下一步是计算系统的散热要求。设计师必须考虑两种不同的情况，即最坏情况和真实情况。建议采用最坏情况的计算结果，因为这个结果提供了较大的安全裕度，可以保证系统不会失效。MOS管数据表中有一些需要注意的测量数据；例如封装器件的半导体结和环境之间的热阻以及最大结温。
器件的结温等于最大环境温度加上热阻和功耗的乘积(结温=最大环境温度热阻功耗)。根据这个方程可以求出系统的最大功耗，定义为等于I2RDS(ON)。由于设计人员已经确定了流经器件的最大电流，因此可以计算不同温度下的RDS(ON)。值得注意的是，在处理简单热模型时，设计者还必须考虑半导体结/器件外壳和外壳/环境的热容量；也就是说，要求印刷电路板和封装不会立即变热。
雪崩是指半导体器件上的反向电压超过最大值，形成强电场，使器件中的电流增大。该电流会消耗功率，提高器件温度，并可能损坏器件。半导体公司会对器件进行雪崩测试，计算它们的雪崩电压，或者测试器件的鲁棒性。有两种方法计算额定雪崩电压；一个是统计学。
法，另一是热计算。而热计算因为较为实用而得到广泛采用。除计算外，技术对雪崩效应也有很大影响。例如，晶片尺寸的增加会提高抗雪崩能力，最终提高器件的稳健性。对最终用户而言，这意味着要在系统中采用更大的封装件。第四步：决定开关性能
选择MOS管的最后一步是决定MOS管的开关性能。影响开关性能的参数有很多，但最重要的是栅极/漏极、栅极/ 源极及漏极/源极电容。这些电容会在器件中产生开关损耗，因为在每次开关时都要对它们充电。MOS管的开关速度因此被降低，器件效率也下降。为计算开关过程中器件的总损耗，设计人员必须计算开通过程中的损耗（Eon）和关闭过程中的损耗（Eoff）。MOSFET开关的总功率可用如下方程表达：Psw=（Eon+Eoff）×开关频率。而栅极电荷（Qgd）对开关性能的影响最大。
低压MOS管选型型号
