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用功率MOSFET制作线性放大器有何风险?

2020-10-14 John Dunn 阅读:
利用功率MOSFET制造线性放大器,可能发生两个问题:在元件封装的栅极引脚与栅极本身之间具有串联的电阻路径,电阻路径位于半导体内部,由嵌入式多晶硅通道组成;功率MOSFET是非常高速的元件,如果将放在线性工作区域,可能会突发寄生RF振荡。

多年前,Rudy Severns曾参加国际整流器(International Rectifier,IR)的巡回演讲,讨论了该公司的“Hexfets”功率MOSFET。当时这条产品线还相当新,根据笔者的记忆,大约是在1981年左右。那时候,Severns担任IR外部顾问及发言人。ggPednc

Severns介绍了Hexfets如何为开关模式电源(SMPS)做出了出色的贡献。但他明确建议,对于制造线性放大器或用于任何其他非饱和业务,选择Hexfets都可能引起麻烦。因为会发生以下两个问题:ggPednc

1.  Hexfet在元件封装的栅极引脚与栅极本身之间具有串联的电阻路径,该电阻路径位于半导体内部,由嵌入式多晶硅通道组成。ggPednc

2.  Hexfet本身是非常高速的元件,如果将它们放在线性工作区域,可能会相当容易突发为寄生RF振荡。ggPednc

他担心的是,如果功率MOSFET开始振荡,该元件的多晶硅通道内部就会产生热,并且几乎没有散发热量的位置。通道可能会变得很热,足以穿透栅极的氧化层,从而损坏MOSFET。ggPednc

过了一段时间后,摩托罗拉推出了他们的TMOS功率MOSFET元件,因此我联系了他们并进行了简短的交谈。和我交谈的人证实了Severns所说的一切,并且还告诉我,摩托罗拉当时正试图找到一种方法来绕过TMOS多晶硅通道进行金属化处理,以免产生热量滞留。但问题在于,他们无法找到一种方法既可避免TMOS栅极遭受静电放电(ESD)损坏,又可实现这一目的。ggPednc

几年后,我碰巧拜访了一家制造AC电源产品的公司,令我惊讶的是,这家公司使用了Hitachi的功率MOSFET作为推挽(push-pull) B类服务中的线性功率放大器。ggPednc

尽管Severns之前的担心仍然存在,但我看到它确实可以工作,但是如果你决定自己尝试,请务必小心以防寄生振荡。ggPednc

(参考原文:Using power MOSFETs to make a linear amplifier,由Anthea Chuang编译)ggPednc

责编:Jenny LiaoggPednc

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John Dunn
John Dunn是资深电子顾问,毕业于布鲁克林理工学院(BSEE)和纽约大学(MSEE)。
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