Rds(on) 介绍
当代电子技术的发展不仅要求高性能，还需兼顾可靠性与可持续性。SiC MOSFET 作为一种新型功率器件，正引领着未来能源转型的浪潮。如今，在新能源和汽车电子等众多应用中，都能看到 SiC MOSFET 的身影。其中，关键参数 Rds(on)的优化，直接决定了MOSFET 导通的损耗和效率，它既是提升电动汽车续航里程的核心因素，也是推动可再生能源系统高效化的重要驱动力。
通过材料创新（如 SiC/GaN）、封装优化与智能驱动技术，Rds(on) 的持续突破正重塑电力电子行业格局，推动交通与能源领域向更高能效、更低成本的方向发展。
Rds(on) 等效电阻分布
MOSFET 的正常工作区包括截止区和线性区，其中线性区对应的电阻即为 MOSFET 的导通电阻。导通电阻是衡量 SiC MOSFET 性能的重要参数之一，当前研究的重点正是如何降低该电阻。对于功率器件而言，要实现高开关效率，必须尽可能减小器件自身的功率损耗。导通电阻越小，在相同额定电流下，器件的输出功率越高，功率损耗越低。下图b为器件导通电阻的组成示意图。
在 SiC VDMOSFET 中，导通电阻分为 9 个部分：Rds(on)=Rcs+RN++Rch+RA+Rjfet+Rdrift+Rbuffer+Rsub+RCD
式中 Rcs 为源极接触电阻，RN+ 为 N-plus 区电阻，Rch 为沟道电阻，RA 为积累层电阻，Rjfet 为 JFET 区电阻，Rdrift 漂移区电阻，Rbuffer 为缓冲层电阻，Rsub 为衬底电阻，RCD 为漏极接触电阻。
Rcs 和RCD 的大小由接触区窗口大小以及形成欧姆接触时金属与半导体之间的功函数差决定。对于 SiC MOSFET，通常采用材料的重掺杂或在界面处形成高载流子浓度的方法来实现欧姆接触。在高压器件中，Rcs 和 RCD 占导通电阻的比例极小，可以忽略。此外，RN+、Rbuffer 和 Rsub 由于掺杂浓度较高，其电阻值也较小，同样可忽略不计。所以上式可以简写为：Rds(on)=Rch+RA+Rdrift+Rjfet
等效电阻的计算
沟道电阻 Rch
MOSFET 在完全开启的状态下，沟道电阻 Rch 可以表示为：Rch=LCH/(W*μn*Cox*(VG − VT))
式中 μn 为反型沟道电子有效迁移率，LCH 为沟道长度，W 为沟道在与元胞截面垂直方向上的宽度，Cox 为单位面积栅氧化层电容，VT 为阈值电压，VG 为栅源电压。
1. 当漏源极电压 Vds<<(VG − VT) 时，MOSFET 工作在线性区。此时沟道长度变化很小，可忽略不计，因此沟道电阻的大小与沟道电子的有效迁移率以及栅极有效驱动电压(VG − VT)成反比。
2. 在器件温度变化时，当栅极有效驱动电压 (VG − VT) 保持不变，则各温度下的沟道电阻 Rch 与其沟道电子有效迁移率是成反比。
积累层电阻 RA
积累层电阻 RA 的大小是由积累区大小、单位面积栅氧化层电容和积累区电子迁移率决定的，因此积累层电阻可表示为 :Rch=LA/(W*μn*Cox*(VG − VT))
此部分电阻可类比沟道电阻，在栅极加驱动时，除了沟道区会有电子受电势影响向正面移动形成沟道外，两个 P-base 中间的 N 型区中的电子也会向上积聚。
JFET 区电阻 Rjfet
从沟道流出的电流，沿积累层下方的 n 区向下，形成一个类似 JFET 结构的导电区域，JFET 区电阻可以表示为 :Rjfet=ρjfet*χjp*Wcell/w(wG − 2χjp − 2w0)
式中为零偏压时耗尽层的宽度，χjp 为 P 区的结深，ρjfet 为 JFET 区的电阻率，wG 为栅极的宽度，Wcell 为元胞的宽度。
漂移区电阻 Rdrift
计算漂移区的电阻时，可将其分为两个部分。如图 c 所示：上半部分为梯形区域 RD1 ，下半部为分电流扩散到整个漂流区横截面以下的区域的RD2。这两部分电阻可分别表示为 :RD1=ρD/2w*ln(wcell/A); RD2=ρD/(w*Wcell)*(t+A/2 − Wcell/2)
测量 Rds(on)
测量 Rds(on) 的方法：手动设置和内置示波器自动测量。自动测量系统的优点是设置简单，无需人工计算。但无论使用哪种方法，仔细探测和优化都能帮助您获得良好的结果。
在讨论具体的功率测量之前，完成以下关键步骤可以进行精确和可重复的测量：
1.消除电压偏移误差：差分探头中的放大器可能存在轻微的直流电压偏移，从而影响测量精度。在输入短路且无信号施加的情况下，可通过自动或手动方式将该直流偏移调整为零。
2.删除当前偏移错误：由于探头中的剩磁以及放大器偏移，电流探头也可能出现直流偏移误差。当钳口闭合且未施加信号时，自动或手动消除探头中的直流偏移。
3.优化信噪比：在所有测量系统中，尤其是现代示波器等数字设备中，良好的测量技术要求尽可能保持信号幅值最大（无削波），以便最大限度地减小噪声影响并提高垂直分辨率。为此，在探测信号时应采用最低的必要衰减，并充分利用示波器的全动态范围。
4.信号调理：通过调节输入信号也可以提高测量质量。带宽限制可以用于选择性地降低高于感兴趣频率的噪声，平均可以用于降低信号上的不相关或随机噪声。高分辨率采集模式提供带宽限制和噪声降低，提高垂直分辨率，甚至可以用于单次模式下采集信号。
开始测量：完成以上步骤则开始测量：将差分探头和电流探头按 Rds（on）连接示意图连接到输入电源的正极和负极，完成测试。
Rds（on）测量应用领域
1.电源行业
2.半导体行业
3.新能源汽车行业
测试环境搭建
优利德多款示波器系列提供电源分析选件，可自动测量 Rds(on)。本应用测试方案中显示的测量基于以下设备完成：
