Koľko viete o parametroch MOSFET? OLUKEY to analyzuje za vás

"MOSFET" je skratka pre tranzistor s polovodičovým poľom s oxidom kovu. Je to zariadenie vyrobené z troch materiálov: kovu, oxidu (SiO2 alebo SiN) a polovodiča. MOSFET je jedným z najzákladnejších zariadení v oblasti polovodičov. Či už ide o dizajn IC alebo obvodové aplikácie na úrovni dosky, je veľmi rozsiahly. Medzi hlavné parametre MOSFET patria ID, IDM, VGSS, V(BR)DSS, RDS(on), VGS(th) atď. Poznáte ich? OLUKEY Company, as winsok taiwanská stredno- až vysokovýkonná stredná a nízkonapäťováMOSFETagent poskytovateľa služieb, má základný tím s takmer 20-ročnými skúsenosťami, aby vám podrobne vysvetlil rôzne parametre MOSFET!

Obrázok: Špecifikačný list WINSOK MOSFETWSG03N10

Popis významu parametrov MOSFET

1. Extrémne parametre:

ID: Maximálny odberový prúd. Vzťahuje sa na maximálny prúd, ktorý môže prechádzať medzi kolektorom a zdrojom, keď tranzistor s efektom poľa funguje normálne. Prevádzkový prúd tranzistora s efektom poľa by nemal prekročiť ID. Tento parameter sa znižuje so zvyšujúcou sa teplotou spoja.

IDM: Maximálny impulzný odtokový prúd. Tento parameter sa bude znižovať so zvyšujúcou sa teplotou spoja, čo odráža odolnosť proti nárazu a súvisí aj s dobou impulzu. Ak je tento parameter príliš malý, systému môže hroziť, že sa počas testovania OCP poškodí prúdom.

PD: Maximálny rozptýlený výkon. Vzťahuje sa na maximálny povolený rozptyl energie zdroja odberu bez zhoršenia výkonu tranzistora s efektom poľa. Ak sa použije, skutočná spotreba energie FET by mala byť nižšia ako spotreba PDSM a mala by ponechať určitú rezervu. Tento parameter sa vo všeobecnosti znižuje so zvyšujúcou sa teplotou spoja

VDSS: Maximálne výdržné napätie odtokového zdroja. Napätie odtokového zdroja, keď pretekajúci odtokový prúd dosiahne špecifickú hodnotu (ostro vzrastie) pri špecifickej teplote a skratu hradlového zdroja. Napätie odtokového zdroja sa v tomto prípade nazýva aj lavínové prierazné napätie. VDSS má kladný teplotný koeficient. Pri -50 °C je VDSS približne 90 % hodnoty pri 25 °C. Vzhľadom na rezervu, ktorá sa zvyčajne ponecháva pri normálnej výrobe, je lavínové prierazné napätie MOSFET vždy väčšie ako menovité menovité napätie.

OLUKEYTeplé tipy: Na zaistenie spoľahlivosti produktu v najhorších pracovných podmienkach sa odporúča, aby pracovné napätie neprekročilo 80 ~ 90 % menovitej hodnoty.

VGSS: Maximálne výdržné napätie hradla. Vzťahuje sa na hodnotu VGS, keď sa spätný prúd medzi bránou a zdrojom začne prudko zvyšovať. Prekročenie tejto hodnoty napätia spôsobí dielektrický rozpad hradlovej oxidovej vrstvy, čo je deštruktívny a nezvratný rozpad.

TJ: Maximálna prevádzková teplota spoja. Zvyčajne je to 150 ℃ alebo 175 ℃. V pracovných podmienkach konštrukcie zariadenia je potrebné vyhnúť sa prekročeniu tejto teploty a ponechať určitú rezervu.

TSTG: rozsah skladovacích teplôt

Tieto dva parametre, TJ a TSTG, kalibrujú teplotný rozsah spoja, ktorý umožňuje pracovné a skladovacie prostredie zariadenia. Tento teplotný rozsah je nastavený tak, aby spĺňal požiadavky na minimálnu životnosť zariadenia. Ak je zabezpečené, že zariadenie bude fungovať v tomto teplotnom rozsahu, jeho životnosť sa výrazne predĺži.

2. Statické parametre

Testovacie podmienky MOSFET sú vo všeobecnosti 2,5 V, 4,5 V a 10 V.

V(BR)DSS: Prierazné napätie odtokového zdroja. Vzťahuje sa na maximálne napätie zdroja kolektora, ktorému môže tranzistor s efektom poľa vydržať, keď je napätie hradla a zdroja VGS 0. Toto je obmedzujúci parameter a prevádzkové napätie aplikované na tranzistor s efektom poľa musí byť menšie ako V(BR) DSS. Má pozitívne teplotné charakteristiky. Preto by sa hodnota tohto parametra pri nízkych teplotách mala brať ako bezpečnostné hľadisko.

△V(BR)DSS/△Tj: Teplotný koeficient prierazného napätia odtokového zdroja, všeobecne 0,1 V/℃

RDS (zapnuté): Za určitých podmienok VGS (zvyčajne 10 V), teploty prechodu a odtokového prúdu, maximálny odpor medzi odtokom a zdrojom, keď je MOSFET zapnutý. Je to veľmi dôležitý parameter, ktorý určuje spotrebu energie pri zapnutí MOSFET. Tento parameter sa vo všeobecnosti zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou spoja. Preto by sa pre výpočet straty a poklesu napätia mala použiť hodnota tohto parametra pri najvyššej prevádzkovej teplote prechodu.

VGS(th): zapínacie napätie (prahové napätie). Keď vonkajšie riadiace napätie hradla VGS prekročí VGS(th), povrchové inverzné vrstvy oblasti odtoku a zdroja vytvoria prepojený kanál. V aplikáciách sa hradlové napätie, keď sa ID rovná 1 mA v podmienkach skratu odtoku, často nazýva zapínacie napätie. Tento parameter sa vo všeobecnosti znižuje so zvyšujúcou sa teplotou spoja

IDSS: nasýtený odtokový prúd, prúd odtokového zdroja, keď je hradlové napätie VGS=0 a VDS je určitá hodnota. Vo všeobecnosti na úrovni mikroampérov

IGSS: prúd pohonu hradla alebo spätný prúd. Pretože vstupná impedancia MOSFET je veľmi veľká, IGSS je vo všeobecnosti na úrovni nanoampov.

3. Dynamické parametre

gfs: transkonduktancia. Vzťahuje sa na pomer zmeny výstupného prúdu kolektora k zmene napätia hradla. Je to miera schopnosti hradlového zdroja napätia riadiť odtokový prúd. Pozrite si tabuľku pre prenosový vzťah medzi gfs a VGS.

Qg: Celková kapacita nabíjania brány. MOSFET je budiace zariadenie napäťového typu. Hnacím procesom je proces vytvorenia hradlového napätia. To sa dosiahne nabíjaním kapacity medzi zdrojom brány a odtokom brány. Tento aspekt bude podrobne diskutovaný nižšie.

Qgs: Kapacita nabíjania zdroja brány

Qgd: poplatok od brány k odtoku (berúc do úvahy Millerov efekt). MOSFET je budiace zariadenie napäťového typu. Hnacím procesom je proces vytvorenia hradlového napätia. To sa dosiahne nabíjaním kapacity medzi zdrojom brány a odtokom brány.

Td(on): čas oneskorenia vedenia. Čas, odkedy vstupné napätie stúpne na 10 %, kým VDS neklesne na 90 % svojej amplitúdy

Tr: čas nábehu, čas, kedy výstupné napätie VDS klesne z 90 % na 10 % svojej amplitúdy

Td(off): Čas oneskorenia vypnutia, čas od poklesu vstupného napätia na 90 % do okamihu, keď VDS stúpne na 10 % svojho vypínacieho napätia

Tf: Čas poklesu, čas, kedy výstupné napätie VDS stúpne z 10 % na 90 % svojej amplitúdy

Ciss: Vstupná kapacita, skratujte kolektor a zdroj a zmerajte kapacitu medzi bránou a zdrojom pomocou striedavého signálu. Ciss= CGD + CGS (skrat CDS). Má priamy vplyv na oneskorenie zapnutia a vypnutia zariadenia.

Coss: Výstupná kapacita, skratovanie brány a zdroja a meranie kapacity medzi kolektorom a zdrojom pomocou striedavého signálu. Coss = CDS + CGD

Crss: Reverzná prenosová kapacita. Keď je zdroj pripojený k zemi, nameraná kapacita medzi kolektorom a hradlom Crss=CGD. Jedným z dôležitých parametrov prepínačov je čas nábehu a poklesu. Crss=CGD

Medzielektródová kapacita a kapacita indukovaná MOSFET MOSFET sú väčšinou výrobcov rozdelené na vstupnú kapacitu, výstupnú kapacitu a spätnoväzbovú kapacitu. Uvedené hodnoty sú pre pevné napätie typu drain-to-source. Tieto kapacity sa menia so zmenou napätia zdroja kolektora a hodnota kapacity má obmedzený účinok. Hodnota vstupnej kapacity poskytuje iba približnú indikáciu nabíjania vyžadovaného obvodom ovládača, zatiaľ čo informácia o nabíjaní brány je užitočnejšia. Označuje množstvo energie, ktorú musí brána nabiť, aby dosiahla špecifické napätie medzi bránou a zdrojom.

4. Charakteristické parametre lavínového rozpadu

Charakteristický parameter lavínového rozpadu je indikátorom schopnosti MOSFETu odolávať prepätiu vo vypnutom stave. Ak napätie prekročí limitné napätie zdroja odtoku, zariadenie bude v lavínovom stave.

EAS: Jednopulzová energia lavínového rozpadu. Toto je limitný parameter, ktorý udáva maximálnu energiu lavínového rozpadu, ktorú MOSFET vydrží.

IAR: lavínový prúd

EAR: Opakovaná energia rozpadu lavín

5. Parametre diódy in vivo

IS: Trvalý maximálny voľnobežný prúd (zo zdroja)

ISM: pulzný maximálny voľnobežný prúd (zo zdroja)

VSD: pokles napätia vpred

Trr: reverzný čas zotavenia

Qrr: Obnova spätného nabíjania

Ton: Dopredný čas vedenia. (v podstate zanedbateľné)

Charakteristické parametre lavínového rozpadu MOSFET WINSOK

Definícia času zapnutia a času vypnutia MOSFET

Počas procesu aplikácie je často potrebné zvážiť nasledujúce vlastnosti:

1. Charakteristiky kladného teplotného koeficientu V (BR) DSS. Táto charakteristika, ktorá sa líši od bipolárnych zariadení, ich robí spoľahlivejšími, keď sa bežné prevádzkové teploty zvyšujú. Pozor si ale treba dať aj na jeho spoľahlivosť pri nízkoteplotných studených štartoch.

2. Charakteristika záporného teplotného koeficientu V(GS)th. Prahový potenciál brány sa do určitej miery zníži so zvyšujúcou sa teplotou spoja. Určité žiarenie tiež zníži tento prahový potenciál, možno dokonca pod nulový potenciál. Táto funkcia vyžaduje, aby inžinieri venovali pozornosť rušeniu a falošnému spúšťaniu MOSFETov v týchto situáciách, najmä pri aplikáciách MOSFET s nízkymi prahovými potenciálmi. Kvôli tejto charakteristike je niekedy potrebné navrhnúť vypínací potenciál pohonu brány na zápornú hodnotu (s odkazom na typ N, typ P atď.), aby sa predišlo rušeniu a falošnému spusteniu.

3. Charakteristiky kladných teplotných koeficientov VDSon/RDSo. Charakteristika, že VDSon/RDSon sa mierne zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou spoja, umožňuje priame paralelné použitie MOSFETov. Bipolárne zariadenia sú v tomto smere práve naopak, takže ich paralelné použitie sa stáva dosť komplikovaným. RDSon sa tiež mierne zvýši so zvyšujúcim sa ID. Táto charakteristika a kladné teplotné charakteristiky prechodu a povrchového RDSon umožňujú MOSFETu vyhnúť sa sekundárnemu poruche, ako sú bipolárne zariadenia. Treba však poznamenať, že účinok tejto funkcie je značne obmedzený. Pri paralelnom použití, push-pull alebo iných aplikáciách sa nemôžete úplne spoľahnúť na samoreguláciu tejto funkcie. Stále sú potrebné niektoré zásadné opatrenia. Táto charakteristika tiež vysvetľuje, že straty vo vedení sa pri vysokých teplotách zväčšujú. Preto by sa pri výpočte strát mala venovať osobitná pozornosť výberu parametrov.

4. Charakteristiky záporného teplotného koeficientu ID, pochopenie parametrov MOSFET a jeho hlavných charakteristík ID sa výrazne zníži so zvyšujúcou sa teplotou spoja. Táto charakteristika často vyžaduje, aby sa pri návrhu zohľadnili jeho ID parametre pri vysokých teplotách.

5. Charakteristika záporného teplotného koeficientu lavínovej spôsobilosti IER/EAS. Po zvýšení teploty na križovatke, hoci bude mať MOSFET väčší V(BR)DSS, treba poznamenať, že EAS sa výrazne zníži. To znamená, že jeho schopnosť odolávať lavínam pri vysokých teplotách je oveľa slabšia ako pri normálnych teplotách.

6. Schopnosť vodivosti a výkon spätného zotavenia parazitnej diódy v MOSFET nie sú o nič lepšie ako u bežných diód. Neočakáva sa, že bude použitý ako hlavný prúdový nosič v slučke v dizajne. Blokovacie diódy sú často zapojené do série, aby sa znehodnotili parazitné diódy v tele, a ďalšie paralelné diódy sa používajú na vytvorenie elektrického nosiča obvodu. Môže sa však považovať za nosič v prípade krátkodobého vedenia alebo niektorých malých požiadaviek na prúd, ako je synchrónna rektifikácia.

7. Rýchly nárast potenciálu odtoku môže spôsobiť rušivé spustenie pohonu brány, takže túto možnosť je potrebné zvážiť pri veľkých aplikáciách dVDS/dt (vysokofrekvenčné rýchle spínacie obvody).