VLSI Korea如何讀 MOSFET Datasheet：比導通電阻先確認的閘極電壓與發熱條件
以 IRFZ44N 與 IRF7726 Datasheet 區分臨界電壓與導通電阻條件，說明導通損耗計算與外殼溫度額定的閱讀順序。
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選了 MOSFET 卻比預期還熱時，必須先確認計算中放入的導通電阻，是否是在實際閘極驅動條件下保證的值。光靠 Datasheet 第一頁的小 mΩ 數字無法判斷。若閘極–源極電壓、試驗電流、接合溫度不同，就難以直接套用那個數字。
特別是在以 3.3 V MCU 開關負載的電路中，容易把臨界電壓誤認為充分的驅動電壓。區分這兩者，是零件選擇的起點。
超過臨界電壓也不保證導通電阻
來看與照片中標示零件相同型號的 IRFZ44N。在製造商的 IRFZ44NPbF Datasheet 中，閘極臨界電壓 VGS(th) 是 2.0–4.0 V。這個數值的試驗電流是 250 µA。另一方面，最大導通電阻 17.5 mΩ 是在 VGS=10 V、ID=25 A、接合溫度 25°C 下標示。導通電阻試驗還附有脈衝寬度 400 µs 以下、duty 比 2% 以下的條件。 IRFZ44NPbF Datasheet，第 2 頁
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因此「臨界電壓從 2 V 開始，所以 3.3 V 就夠了」的判斷不成立。流過 250 µA 的條件，與以低損耗驅動數 A 負載的條件不同。也沒有根據把這份 Datasheet 的 17.5 mΩ 直接放入 3.3 V 驅動電路的發熱計算中。
在這裡要確認的電壓，不是 MCU 接腳的標稱輸出電壓，而是 MOSFET 端子處的 VGS。VGS 是閘極電壓減去源極電壓的值。確認電路的基準點與源極電位後，必須尋找在該驅動條件下標示了導通電阻最大值的零件。製造商的解說也區分臨界電壓是在指定的小電流下定義的值。 Infineon Datasheet 解說，2.10 節
同一零件的 26 mΩ 與 40 mΩ 也要從條件讀起
P 通道 MOSFET IRF7726 更直接地顯示這個差異。Datasheet 以兩個條件提出最大導通電阻。
| Device | Maximum RDS(on) | VGS | ID | TJ |
|---|---|---|---|---|
| IRF7726PbF | 26 mΩ | −10 V | −7 A | 25°C |
| IRF7726PbF | 40 mΩ | −4.5 V | −6 A | 25°C |
Test conditions for both rows: pulse width ≤400 µs; duty cycle ≤2%. Source: manufacturer datasheet, page 2.
若檢討 −4.5 V 驅動，要寫進比較表的規格是該條件的 40 mΩ。若以數字較小為理由拿 −10 V 條件的 26 mΩ，驅動電路與零件規格就會錯位。 IRF7726PbF Datasheet，第 2 頁
不過也不能把 40 除以 26 的值表現為實際電路的損耗增加率。兩個項目試驗電流不同，且都是 25°C 的短脈衝試驗。要比較實際損耗，必須對齊負載電流與運作溫度。在這裡看這兩個零件的目的也不是要推薦替代品。N 通道 IRFZ44N 與 P 通道 IRF7726 從極性就不同。
發熱計算在選好導通電阻後才開始
在導通區間若能把電阻近似為一定，平均導通損耗可以如下計算。在這裡，電流有效值包含關閉的時間，在整個評估區間求出。
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Pcond ≈ IRMS2 × RDS(on)
為了看計算的敏感度，假設電流有效值 5 A、該運作條件的導通電阻 20 mΩ，導通損耗是 0.50 W。若只把電阻改成 30 mΩ，就變成 0.75 W。這個數字是說明計算方法的假設，不是前面兩個零件的測量值或保證值。
即使公式相同，輸入的電阻是哪個溫度的值，判斷也會不同。製造商解說另外提出依接合溫度而變的導通電阻變化，並說明接合–周圍熱阻受基板配置條件影響。把室溫的電阻值與不同基板的熱阻組合得到的溫度，無法取代設計驗證。 Infineon Datasheet 解說，2.1、2.2、2.9 節
在實務中，確認預期溫度下的導通電阻並計算損耗後，再以實際散熱路徑推估溫度，確認是否與前面的假設相符。若 Datasheet 曲線寫著「Typical」，也必須區分代表特性與最大保證值。
49 A 額定中容易漏掉的一個字
IRFZ44NPbF 的第一頁寫著連續汲極電流 49 A。條件是 VGS=10 V、TC=25°C。在這裡 TC 是外殼溫度。不是周圍空氣 25°C 的意思。在同一表中，外殼溫度 100°C 時的值降到 35 A。 IRFZ44NPbF Datasheet，第 1 頁
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所以不能只以「負載是 10 A，零件額定是 49 A，餘裕充分」的比較就結束散熱片與基板設計。需要的是負載電流產生的損耗與那份熱排出的路徑。必須確認實際電路是否滿足維持外殼溫度的條件。
整理零件候選時，在產品名旁邊一起寫下 實際 VGS、該條件的導通電阻最大值、預期接合溫度、散熱條件。看得出哪個項目空著，下一步行動也變明確。若沒有符合驅動電壓的規格，就重新檢討零件或驅動電路；若熱條件不明確，在以導通電阻數字宣稱餘裕之前，先補上基板條件與測量計畫。
本文集中在讀取導通損耗與額定的順序。PWM 切換中的損耗、突入電流、線性運作的安全運作區域是另外的檢討對象。Datasheet 的一個小導通電阻，不會替你結束那些檢討。
原文確認：2026-09-29。IRFZ44NPbF 使用 Rev. 2.1（2026-08-11），IRF7726PbF 使用標示 2005-02-22 的文件。以 AI 輔助撰寫，並與製造商文件對照。另外標示的計算例子是說明用假設，不是直接測量結果。
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