MOSFET导通电阻和热阻为什么不是同一种阻力 - 国际电力元件展

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MOSFET资料里同时有毫欧级导通电阻和以温差除以功率表示的热阻。它们都叫“阻”，却分属两条能量链。MOSFET导通电阻把电流变成压降和电损耗，MOSFET热阻把已经产生的热流变成结到壳或结到环境的温差。前者发生在电路里，后者发生在热路径里。

导通电阻是漏源通道的电气参数

MOSFET充分开通后，沟道、漂移区、衬底与金属连接共同形成漏源电阻。电流流过时产生压降，导通损耗近似与电流平方和导通电阻相关。栅源电压不足、结温升高或器件结构不同，导通电阻都会改变。

数据页给出的导通电阻通常绑定栅极电压、漏极电流和结温。只引用室温典型值，会低估热态损耗。脉冲测试值还避免了器件自热，不能直接代表持续电流下的稳态结果。导通电阻的单位是欧姆，它描述电压与电流关系。

热阻是两个温度节点之间的热路径参数

器件损耗在芯片中变成热，热量经过芯片连接、封装、焊盘、电路板或散热器向外流动。热阻用温差除以热流功率表示。结到壳热阻、结到底焊盘热阻和结到环境热阻连接的节点不同，数值也不能混用。

热阻不是电阻表能够测出的阻值，也不会直接限制漏极电流。它说明在规定边界下，每产生一定功耗会形成多大温差。封装安装在不同铜面积、电路板层数和风速下，结到环境路径会明显变化；结到壳的内部路径相对固定，外部界面仍需另算。

两种“阻力”通过结温形成闭环

电流通过导通电阻产生损耗，损耗经过热阻抬高结温，结温上升又会让导通电阻增加，随后产生更多损耗。这是一条正反馈链。稳定工作点需要同时满足电气损耗和热平衡，不能先用冷态电阻算损耗，再把温度变化当成无关结果。

并联 MOSFET 时，导通电阻的正温度系数有助于稳态电流均分：更热的器件电阻升高，分到的电流趋于减少。但动态开关期间，阈值、电感和驱动差异仍可能造成不均。热耦合又会让相邻器件互相加热，单靠导通电阻特性不能解释全部均流。

瞬态条件下，两种参数都不是一个静态点

短脉冲电流期间，导通电阻会随瞬时结温变化，而热量还没有传到整个封装。此时需要瞬态热阻描述不同脉宽下的温升。重复脉冲还会在上一周期余温上叠加。用稳态热阻计算很短脉冲，或用单脉冲结果解释持续开关，都可能错位。

器件额定电流也不能从某一个电阻值直接推出。电流边界还受封装连接、结温上限、安全工作区和实际散热条件限制。导通电阻很低而热路径拥堵时，持续电流依旧会被温升压住；热阻很低而芯片电流密度或封装端子先到边界时，散热余量也不能转成更多载流能力。

MOSFET导通电阻与热阻都描述比例关系，却连接不同物理量。导通电阻属于电流路径，热阻属于热流路径。分清它们，就能理解低导通电阻器件为什么仍可能因散热边界差而过热，也能解释良好散热为何不能消除电气损耗。

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    文章来源：PCIM电力元件可再生能源管理展

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