絕對最大額定值是在電子組件中不得超過的運(yùn)行參數(shù)的最大值。它們涉及電壓，電流，功率，溫度和其他度量單位。如果超過這些值，則組件的性能會很差，甚至?xí)p壞并燒毀。我們將分析如何觀察這些值以及如何防止它們被超過。

組件的絕對最大額定值

任何電子組件都必須在最大條件下工作，超過該最大條件便無法正常工作。通常，設(shè)計(jì)人員在評估這些參數(shù)時(shí)會犯很多錯(cuò)誤，并且在沒有任何預(yù)測的情況下，電子元件會燒壞。在官方的SiC數(shù)據(jù)表中，通常必須遵守組件支持的以下最大值，但不得超過以下最大值：

• 漏極–源極電壓；
• 持續(xù)漏極電流；
• 脈沖漏極電流；
• 柵極-源極電壓；
• 柵極-源極浪涌電壓；
• 推薦驅(qū)動電壓；
• 結(jié)溫；
• 儲存溫度范圍。

其他類型的電子組件的特征在于其他參數(shù)。某些值可能會根據(jù)其溫度而變化，因此在這種情況下，設(shè)計(jì)師的注意力必須處于最高水平。讓我們看一下圖1所示的功率晶體管BD243的實(shí)際示例。其一些不超過的最大值如下：

• 集電極-發(fā)射極電壓：80 VDC;
• 集電極電流（連續(xù)）：6 A；
• 器件總功耗：65W。

如果單獨(dú)檢查并考慮不超過的值，則電路的最終狀況將是災(zāi)難性的。實(shí)際上，設(shè)計(jì)人員可能只考慮電壓和電流參數(shù)。他可以設(shè)計(jì)一個(gè)穩(wěn)壓器，其集電極-發(fā)射極電壓為50 V（完全在限制范圍內(nèi)），集電極電流為4 A（也處于限制范圍內(nèi)）。設(shè)計(jì)人員可能對計(jì)算感到滿意，但仔細(xì)檢查表明該設(shè)備的功耗等于：

P = V * I

P = 50 * 4 = 200瓦

盡管電壓和電流完全在最大允許值之內(nèi)，但晶體管在消耗200 W功率時(shí)將立即燃燒。該組件實(shí)際上只能承受65 W的功率。因此有必要檢查所有關(guān)鍵參數(shù)，以免在設(shè)備的最終測試期間遇到令人討厭的意外情況。

圖1：BD243功率晶體管

用于測試的SiC Mosfet

用于測量和測試的模型是ROHM SiC N溝道功率MOSFET SCT3160KL，如圖2所示。其特點(diǎn)是：

• VDSS：1200 V；
• 包裝：TO-247N;
• RDS（on）（Typ。）：160毫歐;
• ID：17A；
• 脈沖漏極電流ID：42 A；
• PD：103 W；
• 柵極–源極電壓（DC）：-4 V至+22 V；
• 低導(dǎo)通電阻；
• 切換速度快；
• 快速反向恢復(fù)；
• 易于并行。

圖2：ROHM的SCT3160KL SiC功率MOSFET

最大功率

如果我們在允許的最大電壓和最大的電流下進(jìn)行SiC工作，則Mosfet會燒壞。在最大VDSS電壓為1200V且最大ID電流為17A的情況下，理論功耗約為20400W，這是一個(gè)非常大的值（P = V * I）。顯然，出于結(jié)構(gòu)和冷卻方面的原因，永遠(yuǎn)無法達(dá)到該限制，制造商已將最大功率限制設(shè)置為僅103W。此參數(shù)與理論上可實(shí)現(xiàn)的參數(shù)相差甚遠(yuǎn)。在通過圖3的簡單電氣圖執(zhí)行的下一個(gè)仿真中，我們將繪制組件的電壓，電流和電流功率的曲線，以及最大耗散功率的曲線。

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圖3：功率測量應(yīng)用圖

該仿真涉及通過電源電壓V1的“掃頻”操作對SiC支持的最大功率的測試。具體來說，電路的特性如下：

從0 V到2500 V連續(xù)不斷地升高電源電壓V1;

柵極電壓：22 V;

5歐姆R1負(fù)載。

以下是SPICE指令，該指令以等于1 V的步幅實(shí)現(xiàn)從0 V到2500 V的電源電壓“掃頻”：

.dc V1 0 2500 1

顯然，通過逐漸增加電源電壓V1，漏極電壓，漏極電流和SiC消耗的功率以及負(fù)載R1消耗的功率也會增加。由于組件行為的非線性，這些增加沒有遵循成比例的趨勢。讓我們首先檢查圖4中的電源電壓（淺圖）和Vds電壓（黑圖）的趨勢。對于這種類型的電阻性負(fù)載，Vds電壓的值會隨電源V1的增加而按比例增加。請記住，僅考慮電壓參數(shù)來評估組件的物理和電氣極限是錯(cuò)誤的。

圖4：該圖僅顯示電源電壓V1和電壓Vds

現(xiàn)在讓我們檢查一下漏極電流的趨勢（圖5中），該趨勢與通過負(fù)載R1的電流相同。盡管Vds電壓在大多數(shù)圖表中都低于極限，但漏極電流幾乎立即達(dá)到其最大極限。這意味著，在電路的工作條件下，僅當(dāng)電壓Vds低于88 V時(shí)才能使用Mosfet。此外，在這種情況下，我們提醒您，僅考慮電流參數(shù)來評估Mosfet是錯(cuò)誤的。物理極限和電氣組件。

圖5：該圖僅顯示在Mosfet漏極上流動的電流

圖6中顯示的最終圖形更難以理解，但這是提供實(shí)際情況和正確管理組件的圖形。讓我們看看如何閱讀它。該圖由以下曲線組成，這些曲線是根據(jù)接線圖在5歐姆的漏極負(fù)載下測得的：

紅色曲線：（V（DS）* Ix（X1：1）+ V（N001）* Ix（X1：2）：該圖遵循SiC Mosfet的功耗。

紫色曲線：這是等于所用SiC Mosfet的103 W的耗散功率所施加的極限，此處顯示為參考點(diǎn)；

淺綠色曲線：這是電路電源電壓，從0 V增加到770 V（在此特定圖中）；

深綠色曲線：這是Mosfet漏極上的電壓，如您所見，增加不是線性的；

青色曲線：指示漏極電流。

根據(jù)該特定SiC制造商施加的所有最大限制，只能使用棕色突出顯示的圖形區(qū)域。顯然，該可用區(qū)域僅涉及所使用的這種類型的負(fù)載以及此電源電壓。對于其他阻抗值，該區(qū)域?qū)⒕哂胁煌臄U(kuò)展范圍。

圖6：總圖有助于控制組件所消耗的電壓，電流和功率，并提供有用的空間以使其在正確的區(qū)域中工作

結(jié)論

不幸的是，SPICE語言尚未提供描述組件“絕對最大額定值”的參數(shù)。但是，從特殊組件的正式數(shù)據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)開始，使用特殊公式和計(jì)算在仿真中突出顯示它們非常簡單。運(yùn)行仿真，通過SPICE“ .TEMP”指令修改環(huán)境溫度也很有趣。
編輯：hfy