线性模式应用如A类音频放大器

、主动直流链接放电
、电池充放电、电流突入限制器、低压直流电机控制或电子负载等，要求功率mosfet在电流饱和区域内工作。标准MOSFET在用于线性模式应用时容易发生电热不稳定(ETI)，可能导致器件损坏。线性MOSFET是线性模式应用最合适的选择，以确保可靠的操作。

　　什么是线性模式操作及其必要性

　　功率MOSFET的输出特性可以分为三个不同的区域，即欧姆区域
、非线性区域和饱和或主动区域
，如图1所示。在欧姆区域中，对于给定的栅源电压VGS
，漏电流ID与漏源电压VDS成正比。在这种工作模式下，MOSFET表现得像一个电阻
，其值等于其导通状态电阻RDS(ON)
。在非线性区域，MOSFET的电阻表现出非线性，ID随VDS增加的速率减缓。在主动区域，MOSFET的通道被主要载流子饱和。在该区域，ID与VDS无关，仅由VGS决定，并且在任何给定的VDS下保持不变

。换句话说，MOSFET表现为一个恒定电流源。这种操作模式通常被称为功率MOSFET的线性操作模式
。在这种操作模式下，由于高电压和电流的同时存在，MOSFET通常会消耗比更常见的开关模式应用更高的功率水平。

　　为什么标准MOSFET不适合线性模式操作

　　在实际应用中，功率MOSFET芯片的结温Tvj并不均匀
。通常，在MOSFET芯片的边缘，即焊接到功率封装的安装片上的地方
，温度低于芯片的中心。这是由于横向热流的结果。在开关模式操作中
，芯片温度的变化大多数是无害的。然而，这些变化可能在线性模式操作中引发灾难性的故障。线性模式下的大功率耗散PD在发热量生成速率高于耗散速率时会导致电热不稳定(ETI)。ETI可以理解为在被迫进入线性模式操作的功率MOSFET表面发生的正反馈破坏机制的结果

：

　　结温Tvj局部升高

　　芯片温度升高导致栅阈电压VGSTH局部降低，因为其负温度系数

　　降低的阈值电压导致局部电流密度JDS增加

　　电流密度的增加导致局部功率耗散增加

，进而导致局部结温进一步升高

　　如图2所示
，MOSFET等效电路包含寄生NPN晶体管
，该晶体管是通过n型和p型掺杂区域的序列固有形成的。根据功率脉冲的持续时间、热传递条件和MOSFET单元的设计
，ETI可能导致所有漏电流集中到一个电流丝中
，形成热点。这通常导致受影响区域的MOSFET单元失去栅控制
，开启寄生晶体管，导致器件的后续损坏。

　　FBSOA比较：标准MOSFET与线性MOSFET

　　前向偏置安全工作区(FBSOA)是定义最大允许工作点的数据表特性指标(FOM)。为了安全操作，MOSFET必须在FBSOA的限制内工作。典型的FBSOA特性由RDS(ON)限制线、电流限制线、功率限制线和电压限制线所界定，如图3所示
。通过比较标准MOSFET和线性MOSFET的数据表

，可以明显看出，线性MOSFET展示了扩展的FBSOA，这意味着其最大功率处理点在任何给定脉冲宽度下都向电压限制线移动
，如图3所示
。

线性模式操作的典型特性要求器件有较高的功率耗散。通过比较两个FBSOA
，可以明显看出，线性MOSFET在25µs、100µs、1ms、10ms脉冲宽度和连续工作(DC)情况下，分别能够处理比标准MOSFET高出24%、31%、48%、73%和118%的功率。因此，线性MOSFET比标准MOSFET更适合线性模式应用。

　　结论

　　线性模式应用要求功率MOSFET在电流饱和区域内工作。标准MOSFET在用于线性模式应用时容易发生ETI，导致可能的器件损坏

。线性MOSFET是线性模式应用的最合适解决方案，以确保可靠操作。

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