ZHCAFX7 October   2025 CSD13201W10 , CSD13202Q2 , CSD13302W , CSD13303W1015 , CSD13306W , CSD13380F3 , CSD13381F4 , CSD13383F4 , CSD13385F5 , CSD15380F3 , CSD15571Q2 , CSD16301Q2 , CSD16321Q5 , CSD16322Q5 , CSD16323Q3 , CSD16325Q5 , CSD16327Q3 , CSD16340Q3 , CSD16342Q5A , CSD16401Q5 , CSD16403Q5A , CSD16404Q5A , CSD16406Q3 , CSD16407Q5 , CSD16408Q5 , CSD16409Q3 , CSD16410Q5A , CSD16411Q3 , CSD16412Q5A , CSD16413Q5A , CSD16414Q5 , CSD16415Q5 , CSD16556Q5B , CSD16570Q5B , CSD17301Q5A , CSD17302Q5A , CSD17303Q5 , CSD17304Q3 , CSD17305Q5A , CSD17306Q5A , CSD17307Q5A , CSD17308Q3 , CSD17309Q3 , CSD17310Q5A , CSD17311Q5 , CSD17312Q5 , CSD17313Q2 , CSD17318Q2 , CSD17322Q5A , CSD17327Q5A , CSD17381F4 , CSD17382F4 , CSD17483F4 , CSD17484F4 , CSD17501Q5A , CSD17505Q5A , CSD17506Q5A , CSD17507Q5A , CSD17510Q5A , CSD17522Q5A , CSD17527Q5A , CSD17551Q3A , CSD17551Q5A , CSD17552Q3A , CSD17552Q5A , CSD17553Q5A , CSD17555Q5A , CSD17556Q5B , CSD17559Q5 , CSD17570Q5B , CSD17571Q2 , CSD17573Q5B , CSD17575Q3 , CSD17576Q5B , CSD17577Q3A , CSD17577Q5A , CSD17578Q3A , CSD17578Q5A , CSD17579Q3A , CSD17579Q5A , CSD17581Q3A , CSD17581Q5A , CSD17585F5 , CSD18501Q5A , CSD18502KCS , CSD18502Q5B , CSD18503KCS , CSD18503Q5A , CSD18504KCS , CSD18504Q5A , CSD18509Q5B , CSD18510KCS , CSD18510KTT , CSD18510Q5B , CSD18511KCS , CSD18511KTT , CSD18511Q5A , CSD18512Q5B , CSD18513Q5A , CSD18514Q5A , CSD18531Q5A , CSD18532KCS , CSD18532NQ5B , CSD18532Q5B , CSD18533KCS , CSD18533Q5A , CSD18534KCS , CSD18534Q5A , CSD18535KCS , CSD18535KTT , CSD18536KCS , CSD18536KTT , CSD18537NKCS , CSD18537NQ5A , CSD18540Q5B , CSD18541F5 , CSD18542KCS , CSD18542KTT , CSD18543Q3A , CSD18563Q5A , CSD19501KCS , CSD19502Q5B , CSD19503KCS , CSD19505KCS , CSD19505KTT , CSD19506KCS , CSD19506KTT , CSD19531KCS , CSD19531Q5A , CSD19532KTT , CSD19532Q5B , CSD19533KCS , CSD19533Q5A , CSD19534KCS , CSD19534Q5A , CSD19535KCS , CSD19535KTT , CSD19536KCS , CSD19536KTT , CSD19537Q3 , CSD19538Q2 , CSD19538Q3A , CSD22202W15 , CSD22204W , CSD22205L , CSD22206W , CSD23202W10 , CSD23203W , CSD23280F3 , CSD23285F5 , CSD23381F4 , CSD23382F4 , CSD25202W15 , CSD25211W1015 , CSD25213W10 , CSD25304W1015 , CSD25310Q2 , CSD25402Q3A , CSD25404Q3 , CSD25480F3 , CSD25481F4 , CSD25483F4 , CSD25484F4 , CSD25485F5 , CSD25501F3 , CSD75207W15 , CSD75208W1015 , CSD83325L , CSD85301Q2 , CSD85302L , CSD85312Q3E , CSD86311W1723 , CSD87501L , CSD87502Q2 , CSD87503Q3E , CSD88537ND , CSD88539ND

 

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摘要

许多电子系统利用功率 MOSFET 在闲置时时关闭子系统以降低功耗。电池供电系统中通常采用负载开关来更大限度地延长电池运行时间。估算 MOSFET 的漏电流是在低功耗或待机运行模式下降低电池总放电电流的关键。

简介

漏电流在 MOSFET 端子之间流动，并在 FET 数据表中给出了具体数值。栅极到源极漏电流 IGSS 在栅极和源极之间流动。漏源漏电流 IDSS 在漏极和源极之间流动。如 表 1 所示，TI 在 FET 中指定了 IGSS 在 VGS 和 VDS = 0V 绝对最大值下的最大值以及 IDSS 在漏源击穿电压 80%、BVDSS 和 VGS = 0V 时的最大值。在 TA = 25°C 的环境温度下指定这两个参数。请务必查阅 MOSFET 的数据表，因为其他 FET 供应商对漏电流的条件规定可能与 TI 不同。

表 1 数据表中电气特性表的漏电流规格 （TA = 25°C 时测得，除非另有说明）
参数 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位
静态特性
BVDSS 漏源极电压 VGS = 0V，ID = 250μA 30 V
IDSS 漏源漏电流 VGS = 0V，VDS = 24V 1 μA
IGSS 栅源漏电流 VDS = 0V，VGS = 20V 100 nA
VGS(th) 栅源阈值电压 VDS = VGS，ID = 250μA 1.1 1.4 1.8 V
RDS(on) 漏源导通电阻 VGS = 4.5V，ID = 25A 2.4 2.9 mΩ
VGS = 10V，ID = 25A 1.7 2.0 mΩ
gfs 跨导 VDS = 3V，ID = 25A 120 S

电压和温度影响

两篇早期的技术文章，功率 MOSFET 数据表中未包含的内容，第 1 部分：温度相关性和功率 MOSFET 数据表中未包含的内容第 2 部分：在与电压相关的漏电流中详细说明了 FET 漏电流随温度和电压的变化规律。IGSS 和 IDSS 具有正温度系数和正电压系数。本文档介绍了如何使用之前文章中的归一化图来估算数据表中未包含的条件下的漏电流。图 1 和 图 2 是不带栅极 ESD 保护的 30V TI FET 的归一化 IDSS 和 IGSS 与温度间的关系图。

归一化 IDSS 与温度间的关系图 1 归一化 IDSS 与温度间的关系
归一化 IGSS 与温度间的关系图 2 归一化 IGSS 与温度间的关系

图 3 和 图 4 分别是不带栅极 ESD 保护的 30V TI FET 的归一化 IDSS 和 IGSS 与 VDS 和 VGS 之间的关系图。

归一化 IDSS 与电压间的关系图 3 归一化 IDSS 与电压间的关系
归一化 IGSS 与电压间的关系图 4 归一化 IGSS 与电压间的关系

使用归一化图来估算 IGSS

以下示例演示了如何使用这些图来估算数据表中未包含的条件下的漏电流。

示例 1 在 VGS = 5V 且 T = 75°C 时不带栅极 ESD 保护的 30V TI N 通道 FET 的最大 IGSS 是多少？
估算
说明		 使用 IGSS 与温度间关系图 (图 5)：
  1. 从 X 轴上的 75°C 处绘制一条垂直线，延伸至与曲线相交的位置。
  2. 从 X 轴与曲线相交的位置绘制一条水平线，直至 Y 轴截距处。

这是 IGSS 在 75°C 时的归一化温度系数 FT = 1.25。采用相同方法分析 IGSS 与 VGS 间关系图，可得出 VGS = 5V 时 IGSS 的归一化系数为 FV = 0.35。图 5 和图 6 显示了这一情况。

归一化 IGSS 与温度间的关系图 5 归一化 IGSS 与温度间的关系
归一化 IGSS 与电压间的关系图 6 归一化 IGSS 与电压间的关系

在 VGS = 5V 和 T = 75°C 时计算经估计的最大 IGSS，如 方程式 1 和 方程式 2所示：

方程式 1. M a x I G S S 5 V , 75 ° C = I G S S m a x × F V × F T
方程式 2. M a x I G S S 5 V , 75 ° C = 100 n A × 0.35 × 1.25 = 44 n A

使用归一化图来估算 IDSS

以下示例演示了如何使用这些图来估算数据表中未包含的条件下的漏电流。

示例 2 在 VDS = 12V 且 T = 125°C 时，IDSS 是多少？
估算
说明		 使用归一化的 IDSS 与温度间关系图 (图 7)：
  1. 从 X 轴上的 125°C 处绘制一条垂直线，延伸至与曲线相交的位置。
  2. 从 X 轴与曲线相交的位置绘制一条水平线，直至 Y 轴截距处。

可以使用相同的方法来确定温度和电压因数，如 图 7 和 图 8所示。

归一化 IDSS 与温度间的关系图 7 归一化 IDSS 与温度间的关系
归一化 IDSS 与电压间的关系图 8 归一化 IDSS 与电压间的关系

根据 图 7 可知，FT =548 且根据 图 8 可知，FV =0.4。然后按如下方式计算经估算的最大 IDSS：

方程式 3. M a x I D S S 12 V , 125 ° C = I D S S m a x × F V × F T
方程式 4. M a x I D S S 12 V , 125 ° C = 1 µ A × 0.4 × 548 = 219 µ A

总结

当 FET 在数据表中未包含的条件下运行时，估算功率 MOSFET 的漏电流具有重要意义。本文通过使用归一化的 IGSS 和 IDSS 间关系图演示了一种估算此类电流的方法。该领域未来的工作包括开发并发布一款新型 FET 选型工具，以简化设计师的工作流程。

参考资料

  1. 德州仪器 (TI)，MOSFET 支持和培训工具，应用手册。
  2. 德州仪器 (TI)，功率 MOSFET 数据表中未包含的内容，第 1 部分：温度相关性，技术文章。
  3. 德州仪器 (TI)，功率 MOSFET 数据表中未包含的内容第 2 部分：与电压相关的漏电流，技术文章。