Vysvetlenie každého parametra výkonových MOSFETov

Maximálne napätie zdroja odtoku VDSS

Keď je zdroj brány skratovaný, menovité napätie zdroja kolektora (VDSS) je maximálne napätie, ktoré možno použiť na zdroj kolektora bez lavínového zlyhania. V závislosti od teploty môže byť skutočné lavínové prierazné napätie nižšie ako menovité VDSS. Podrobný popis V(BR)DSS nájdete v časti Elektrostatické

Podrobný popis V(BR)DSS nájdete v časti Elektrostatické charakteristiky.

Maximálne napätie zdroja brány VGS

Menovité napätie VGS je maximálne napätie, ktoré možno použiť medzi pólmi zdroja brány. Hlavným účelom nastavenia tohto menovitého napätia je zabrániť poškodeniu oxidu hradla spôsobeného nadmerným napätím. Skutočné napätie, ktoré môže oxid hradla vydržať, je oveľa vyššie ako menovité napätie, ale bude sa líšiť v závislosti od výrobného procesu.

Skutočný hradlový oxid môže vydržať oveľa vyššie napätie ako menovité napätie, ale to sa bude líšiť v závislosti od výrobného procesu, takže udržanie VGS v rámci menovitého napätia zabezpečí spoľahlivosť aplikácie.

ID - Nepretržitý únikový prúd

ID je definovaný ako maximálny povolený trvalý jednosmerný prúd pri maximálnej menovitej teplote prechodu TJ(max) a teplote povrchu rúrky 25 °C alebo vyššej. Tento parameter je funkciou menovitého tepelného odporu medzi spojom a puzdrom, RθJC, a teploty puzdra:

Spínacie straty nie sú zahrnuté v ID a pre praktické použitie je ťažké udržiavať povrchovú teplotu trubice na 25°C (Tcase). Preto je skutočný spínací prúd v aplikáciách s pevným spínaním zvyčajne menší ako polovica hodnoty ID @ TC = 25 °C, zvyčajne v rozsahu 1/3 až 1/4. komplementárne.

Okrem toho je možné odhadnúť ID pri špecifickej teplote, ak sa použije tepelný odpor JA, čo je reálnejšia hodnota.

IDM - Impulse Drain Current

Tento parameter odráža množstvo impulzného prúdu, ktoré zariadenie dokáže zvládnuť, čo je oveľa vyššie ako trvalý jednosmerný prúd. Účelom definovania IDM je: ohmická oblasť vedenia. Pre určité napätie hradla-zdroja jeMOSFETvedie s maximálnym prítomným odberovým prúdom

prúd. Ako je znázornené na obrázku, pri danom napätí hradla a zdroja, ak je pracovný bod umiestnený v lineárnej oblasti, zvýšenie odtokového prúdu zvýši napätie odtokového zdroja, čím sa zvýšia straty vo vedení. Dlhodobá prevádzka pri vysokom výkone spôsobí poruchu zariadenia. Z tohto dôvodu

Preto musí byť nominálny IDM nastavený pod oblasťou pri typických napätiach hradla. Hraničný bod regiónu je na priesečníku Vgs a krivky.

Preto je potrebné nastaviť horný limit prúdovej hustoty, aby sa zabránilo prílišnému zahriatiu čipu a jeho vyhoreniu. Ide v podstate o to, aby sa zabránilo nadmernému toku prúdu cez vodiče puzdra, pretože v niektorých prípadoch "najslabšie spojenie" na celom čipe nie je čip, ale vodiče puzdra.

Vzhľadom na obmedzenia tepelných účinkov na IDM je nárast teploty závislý od šírky impulzu, časového intervalu medzi impulzmi, rozptylu tepla, RDS (zapnuté) a tvaru vlny a amplitúdy impulzného prúdu. Jednoduché presvedčenie, že impulzný prúd neprekročí limit IDM, nezaručuje, že teplota spoja

neprekračuje maximálnu povolenú hodnotu. Teplotu prechodu pri pulznom prúde možno odhadnúť na základe diskusie o prechodovom tepelnom odpore v časti Tepelné a mechanické vlastnosti.

PD - Celková povolená strata výkonu kanála

Total Allowable Channel Power Dissipation kalibruje maximálnu stratu energie, ktorú môže zariadenie rozptýliť a môže byť vyjadrená ako funkcia maximálnej teploty spoja a tepelného odporu pri teplote puzdra 25 °C.

TJ, TSTG - Rozsah prevádzkovej a skladovacej teploty okolia

Tieto dva parametre kalibrujú rozsah teplôt spojenia povolený prevádzkovým a skladovacím prostredím zariadenia. Tento teplotný rozsah je nastavený tak, aby spĺňal minimálnu životnosť zariadenia. Zabezpečenie prevádzky zariadenia v tomto teplotnom rozsahu výrazne predĺži jeho životnosť.

EAS-Single Pulse Avalanche Breakdown Energy

 

Ak prekmit napätia (zvyčajne v dôsledku unikajúceho prúdu a rozptylovej indukčnosti) nepresiahne prierazné napätie, zariadenie neprejde lavínovým rozpadom, a preto nepotrebuje schopnosť rozptyľovať lavínový rozpad. Energia lavínového rozpadu kalibruje prechodný prekmit, ktorý zariadenie dokáže tolerovať.

Energia lavínového prierazu definuje bezpečnú hodnotu prechodného prekmitu napätia, ktoré môže zariadenie tolerovať, a závisí od množstva energie, ktorú je potrebné rozptýliť, aby došlo k rozpadu lavíny.

Zariadenie, ktoré definuje energetickú triedu lavínového prepadu, zvyčajne definuje aj hodnotenie EAS, ktoré má podobný význam ako hodnotenie UIS, a definuje, koľko energie spätného lavínového rozpadu dokáže zariadenie bezpečne absorbovať.

L je hodnota indukčnosti a iD je špičkový prúd tečúci v induktore, ktorý sa v meracom zariadení náhle premení na odberový prúd. Napätie generované na induktore presahuje prierazné napätie MOSFET a bude mať za následok lavínový rozpad. Keď dôjde k lavínovému rozpadu, prúd v induktore bude prechádzať zariadením MOSFET, aj keďMOSFETje vypnutý. Energia uložená v induktore je podobná energii uloženej v bludnom induktore a rozptýlená MOSFETom.

Keď sú MOSFETy zapojené paralelne, prierazné napätia medzi zariadeniami nie sú takmer rovnaké. Bežne sa stáva, že jedno zariadenie je prvé, ktoré zažije lavínový rozpad a všetky následné prúdy (energia) lavínového rozpadu pretekajú týmto zariadením.

EAR - Energy of Repeating Avalanche

Energia opakujúcej sa lavíny sa stala „priemyselným štandardom“, no bez nastavenia frekvencie, iných strát a množstva chladenia nemá tento parameter význam. Stav rozptylu tepla (chladenie) často riadi opakujúcu sa lavínovú energiu. Je tiež ťažké predpovedať úroveň energie generovanej lavínovým rozpadom.

Je tiež ťažké predpovedať úroveň energie generovanej lavínovým rozpadom.

Skutočným významom hodnotenia EAR je kalibrácia energie opakovaného lavínového rozpadu, ktorú zariadenie dokáže vydržať. Táto definícia predpokladá, že neexistuje žiadne obmedzenie frekvencie, aby sa zariadenie neprehrievalo, čo je reálne pre každé zariadenie, kde môže dôjsť k rozpadu lavín.

Je dobré zmerať teplotu zariadenia v prevádzke alebo chladiča, aby ste zistili, či sa MOSFET zariadenie pri overovaní konštrukcie zariadenia neprehrieva, najmä pri zariadeniach, kde je pravdepodobné, že dôjde k rozpadu lavín.

IAR - Avalanche Breakdown Current

Pre niektoré zariadenia tendencia aktuálnej nastavenej hrany na čipe počas lavínového rozpadu vyžaduje, aby bol lavínový prúd IAR obmedzený. Týmto spôsobom sa lavínový prúd stáva „jemným písmom“ špecifikácie energie lavínového prepadu; odhaľuje skutočnú schopnosť zariadenia.

Časť II Statická elektrická charakteristika

V(BR)DSS: Prielomové napätie odtokového zdroja (napätie zničenia)

V(BR)DSS (niekedy nazývané VBDSS) je napätie zdroja kolektora, pri ktorom prúd pretekajúci kolektorom dosahuje špecifickú hodnotu pri špecifickej teplote a so skratovaným zdrojom hradla. Napätie odtokového zdroja je v tomto prípade napätie pri lavínovom prieraze.

V(BR)DSS je kladný teplotný koeficient a pri nízkych teplotách je V(BR)DSS menší ako maximálne menovité napätie zdroja kolektora pri 25 °C. Pri -50 °C je V(BR)DSS menšie ako maximálne menovité napätie zdroja odberu pri -50 °C. Pri -50 °C je V(BR)DSS približne 90 % maximálneho menovitého napätia zdroja odberu pri 25 °C.

VGS(th), VGS(off): Prahové napätie

VGS(th) je napätie, pri ktorom môže pridané napätie hradla spôsobiť, že odtok začne mať prúd alebo prúd zmizne, keď sa MOSFET vypne, a podmienky testovania (odtokový prúd, napätie zdroja odtoku, križovatka teplota) sú tiež špecifikované. Normálne majú všetky zariadenia MOS brány rôzne

prahové napätie bude iné. Preto je špecifikovaný rozsah variácie VGS(th). VGS(th) je záporný teplotný koeficient, keď teplota stúpa,MOSFETsa zapne pri relatívne nízkom napätí hradla.

RDS(zapnuté): On-odpor

RDS(on) je odpor zdroja odberu meraný pri špecifickom odberovom prúde (zvyčajne polovici ID prúdu), napätí hradla a 25 °C. RDS(on) je odpor zdroja odberu meraný pri špecifickom odberovom prúde (zvyčajne polovica ID prúdu), napätí zdroja brány a 25 °C.

IDSS: odtokový prúd s nulovým hradlovým napätím

IDSS je zvodový prúd medzi kolektorom a zdrojom pri špecifickom napätí zdroja kolektora, keď je napätie hradla a zdroja nulové. Pretože zvodový prúd sa zvyšuje s teplotou, IDSS je špecifikovaný pri izbovej aj vysokej teplote. Stratový výkon v dôsledku unikajúceho prúdu možno vypočítať vynásobením IDSS napätím medzi zdrojmi odtoku, ktoré je zvyčajne zanedbateľné.

IGSS - Gate Source Leakage Current

IGSS je zvodový prúd pretekajúci bránou pri špecifickom napätí zdroja brány.

Časť III Dynamické elektrické charakteristiky

Ciss: Vstupná kapacita

Kapacita medzi hradlom a zdrojom, meraná striedavým signálom skratovaním kolektora k zdroju, je vstupná kapacita; Ciss sa vytvorí paralelným spojením kapacity hradla, Cgd, a kapacity zdroja hradla, Cgs, alebo Ciss = Cgs + Cgd. Zariadenie sa zapne, keď je vstupná kapacita nabitá na prahové napätie, a vypne sa, keď sa vybije na určitú hodnotu. Preto obvod vodiča a Ciss majú priamy vplyv na oneskorenie zapnutia a vypnutia zariadenia.

Coss: Výstupná kapacita

Výstupná kapacita je kapacita medzi kolektorom a zdrojom meraná striedavým signálom, keď je hradlový zdroj skratovaný, Coss je tvorený paralelným zapojením kapacity kolektor-zdroj Cds a kapacity hradla-odvodu Cgd, alebo Coss = Cds + Cgd. Pre aplikácie s mäkkým spínaním je Coss veľmi dôležitý, pretože môže spôsobiť rezonanciu v obvode.

Crss: Kapacita spätného prenosu

Kapacita nameraná medzi zvodom a hradlom s uzemneným zdrojom je kapacita spätného prenosu. Kapacita spätného prenosu je ekvivalentná kapacite hradla, Cres = Cgd, a často sa nazýva Millerova kapacita, čo je jeden z najdôležitejších parametrov pre časy nábehu a poklesu spínača.

Je to dôležitý parameter pre časy nábehu a dobehu spínania a ovplyvňuje aj čas oneskorenia vypnutia. Kapacita sa znižuje so zvyšujúcim sa napätím kolektora, najmä výstupná kapacita a kapacita spätného prenosu.

Qgs, Qgd a Qg: Nabíjanie brány

Hodnota náboja brány odráža náboj uložený na kondenzátore medzi svorkami. Pretože náboj na kondenzátore sa mení s napätím v okamihu spínania, vplyv náboja hradla sa často zvažuje pri navrhovaní obvodov pohonu hradla.

Qgs je náboj od 0 do prvého inflexného bodu, Qgd je časť od prvého do druhého inflexného bodu (nazývaný aj "Millerov" náboj) a Qg je časť od 0 po bod, kde sa VGS rovná špecifickému pohonu. napätie.

Zmeny zvodového prúdu a zvodového zdroja napätia majú relatívne malý vplyv na hodnotu náboja hradla a náboj hradla sa nemení s teplotou. Skúšobné podmienky sú špecifikované. Graf náboja hradla je uvedený v údajovom liste vrátane zodpovedajúcich kriviek variácie náboja hradla pre pevný zvodový prúd a meniace sa napätie zdroja zvodu.

Zodpovedajúce krivky kolísania náboja brány pre pevný odberový prúd a meniace sa napätie zdroja odberu sú zahrnuté v technických listoch. V grafe plató napätie VGS(pl) rastie menej so zvyšujúcim sa prúdom (a klesá s klesajúcim prúdom). Plató napätie je tiež úmerné prahovému napätiu, takže iné prahové napätie vytvorí iné plató napätie.

napätie.

Nasledujúci diagram je podrobnejší a aplikovaný:

td(on): čas oneskorenia zapnutia

Čas oneskorenia zapnutia je čas od okamihu, keď napätie zdroja brány stúpne na 10 % napätia pohonu brány, do okamihu, keď zvodový prúd stúpne na 10 % špecifikovaného prúdu.

td(off) : Čas oneskorenia vypnutia

Čas oneskorenia vypnutia je čas, ktorý uplynie od poklesu napätia zdroja hradla na 90 % napätia pohonu hradla do poklesu zvodového prúdu na 90 % špecifikovaného prúdu. Toto ukazuje oneskorenie pred prenosom prúdu do záťaže.

tr: Čas vzostupu

Čas nábehu je čas, ktorý je potrebný na zvýšenie odtokového prúdu z 10 % na 90 %.

tf : Čas poklesu

Čas pádu je čas, ktorý trvá, kým odpadový prúd klesne z 90 % na 10 %.