请收藏芯片设计/硬件/软件/PCB layout工程师入门学习手册

8月前浏览5553

导读：大家好，我是仿真秀专栏作者—EE小新，硬件工程师，4年军工产品射频开发以及6年汽车电子硬件开发经验，现从事智驾域控产品的开发，拥有多款百万级汽车量产产品开发经验，擅长硬件电路设计、复杂故障定位、SIPI仿真、EMC设计等，专注于技术交流与经验分享。

2023年正式入驻仿真秀平台内容创作，原创代表课程有《射频入门实战》与《27种常见元器件数据手册》，我还将在仿真秀还可以为用户提供用户答疑、定制化企业培训，技术咨询等服务，欢迎关注与订阅。

一、硬件设计开发的第一步

Datasheet数据手册也称为电子元器件或者芯片的数据手册，主要内容是电子元器件或者芯片的各项参数、设计方法、封装尺寸、引脚安排与介绍、系统框图或等效电路图、制造材料、使用建议等。内容形式一般为说明文字、各种特性曲线。

尤其是对硬件工程师来说，这个时候是必须要查询datasheet，这里主要是要查看电子元器件或者芯片的供电电压、电流、功率、封装等信息，通过这些内容可以快速地明确电子元器件或者芯片的功能和使用领域，确定芯片能否满足项目需求，以此来快速的完成选型工作。但是对于广大多数初学者来说，会遇到没人带，入门难，全英文，看不懂等情况。

对于硬件开发设计，研读数据手册是第一道难关，如果没有一个好师傅指点一下，很容易进入学习的误区，严重打击信心。

常见数据手册的问题：

1、内容指标不全；

2、收集后没有研究全或者没有研究懂；

3、研究过了没研究透，不知道哪些指标将会影响我们的具体设计。

针对这些问题，我在仿真秀官网原创的视频教程《硬件开发设计基础入门30讲：详解27个常用元器件Datasheet手册精讲》，通过深入浅出，通俗易懂的讲解，分析数据手册中的各项参数，帮助学员走好硬件设计的第一步！

二、案例分享-MOS参数解析

接下来，笔者带你看懂MOS管的每一个参数，如有不当，欢迎批评指正，共同进步。

VDSS：漏极与源极之间电压的最大值不能超过-60V ；

VGSS：栅极与源极之间可以承受的最大电压±20V；

ID：漏极能流过的最大电流-130mA；

IDM：脉冲峰值，对于功率MOS来讲一般都有着很强的峰值通流能力，用于PWM开关的控制。

PD：器件能够承受的最大功率225mW，25℃以上需降额，温度升高1 ℃ ，降低1.8mW；

RθJA：热阻556 ℃/W；

Tj：结温和最大储存温度都是150℃

TL：一般是指手工焊接，或者利用回流焊，波峰焊等工艺，芯片可以短时间承受的最大温度。

那么结温和热阻有什么用呢？--半导体器件主要通过热传递的方式对元件本身进行散热，当芯片温度升高，超过结温后会导致元件损坏。具体计算方法可参考下式：

Tj=Ta+( R θJA × PD )
Ta = 封装的环境温度 ( º C )
R θJA = P-N结至环境的热阻 ( º C / W ) （数据手册一般会提供）
PD = 封装的功耗即功率 (W) 芯片功耗 = Pin-Pout

降低结温的途径：

1、减少器件本身的热阻；
2、良好的二次散热机构；
3、减少器件与二次散热机构安装介面之间的热阻；
4、控制额定输入功率；
5、降低环境温度；

VBRDSS：VGS= 0时，漏极与源极之间的击穿电压。

IDSS：零栅极电压漏极电流，VGS= 0时，D与S之间加VDSS。

IGSSF：VGS=20时，正向栅极-体漏电流。

IGSSR：VGS=-20时，反向栅极-体漏电流。

IGSSF、IGSSR是评估CMOS器件可靠性和稳定性的参数，设计时无需过

渡关注。

VGS(th)：开启电压，VGS(th)具有负的温度特性，而且变化率比双极型晶体管大，MOSFET约为-5mV/°C。

RDS(on)：MOSFET处于导通状态下的阻抗。导通阻抗越大，则开启状态时的损耗越大。因此，要尽量减小MOSFET的导通阻抗。

|yfs|：跨导， △ Id/ △ VGS，表示栅源电压VGS对漏极电流Id控制能力的大小，影响MOS开关的响应速度。

输入电容（Ciss）：45pF

输出电容（Coss）：4pF

总栅极电荷（Qg）：1.1nC，栅极总电荷Qg大，驱动损耗大；

栅源电荷（Qgs）：0.3nC

栅漏电荷（Qgd）:0.2nC

Ciss=Cgd+Cgs，Cds shorted

Coss=Cgd+Cgs

Crss=Cgd

开启延迟时间（td(on)）：4.8ns

上升时间（tr）：19ns

关断延迟时间（td(off)）：52ns

下降时间（tf）：32ns

连续二极管正向电流（IS）：-0.13A

脉冲二极管正向电流（ISM）：-0.52A

二极管正向电压（VSD）：-2.2V

反向恢复时间（trr）：xx ns

反向恢复电荷（Qrr）：xx uC

ISmax=-0.13A

ISMmax=-0.52A

VSD=-2.2V

td(on)=4.8ns,tr=19ns, ton= td(on)+tr=23.8ns

td(off) =52ns,tf=32ns, toff= td(off)+tf=84ns

(评估转移特性)

栅源电压VGS和漏极电流ID关系
温度不变，VGS增大，ID增大；
VGS不变，ID随温度升高而降低。

(评估输出特性)

漏源电压VDS和漏极电流ID关系
电压不变，VDS增大，ID增大；
VDS不变，ID随电压升高而增大。

漏源导通电阻Rdson和漏极电流ID关系
温度不变，ID增大， Rdson缓慢增大；
ID不变， Rdson随温度升高而增大。

漏源导通电阻Rdson和结温Tj关系
同一曲线，Tj增大， Rdson增大；
不同曲线， Tj增大，ID越大，Rdson越小。

漏极电压VDS和寄生电容关系
VDS增大，寄生电容减小，Ciss最大，
Coss次之，Crss最小；

寄生二极管压降-VSD和前向电流-IS关系
温度不变，-IS基本保持稳定，满足二极管特性；
-VSD不变，温度升高， -IS电流会增大。

最后就是MOSFET的封装尺寸了。由于篇幅原因，这里就不赘述了。更多内容关注我所理解的Datasheet手册。

三、Datasheet手册精讲

近日，很多学生以及新入行的硬件工程师向我咨询此类问题，基本上都一一回答了，但是由于本人时间有限，无法及时对一些需要花费大量时间的问题给出答案。强烈推荐读者朋友学习《硬件开发设计基础入门30讲：详解27个常用元器件Datasheet手册精讲》视频教程，弄清楚元器件各项参数，走好硬件设计的第一步！

1、课程安排

硬件开发设计基础入门30讲：详解27个常用元器件Datasheet手册精讲