Razlaga vsakega parametra močnostnih MOSFET-jev

VDSS Največja napetost odtok-izvor

Pri kratkosklenjenem izvoru vrat je nazivna napetost odvodnega izvora (VDSS) največja napetost, ki jo je mogoče uporabiti za odvodni vir brez plazovite okvare. Odvisno od temperature je lahko dejanska plazovna prebojna napetost nižja od nazivne VDSS. Za podroben opis V(BR)DSS glejte Electrostatic

Za podroben opis V(BR)DSS glejte Elektrostatične značilnosti.

VGS Največja napetost vira vrat

Nazivna napetost VGS je največja napetost, ki jo je mogoče uporabiti med poloma izvora vrat. Glavni namen nastavitve te nazivne napetosti je preprečiti poškodbe oksida vrat, ki jih povzroči previsoka napetost. Dejanska napetost, ki jo lahko prenese oksid vrat, je veliko višja od nazivne napetosti, vendar se bo spreminjala glede na proizvodni proces.

Dejanski oksid vrat lahko prenese veliko višje napetosti od nazivne napetosti, vendar se bo to razlikovalo glede na proizvodni proces, zato bo ohranjanje VGS znotraj nazivne napetosti zagotovilo zanesljivost aplikacije.

ID - neprekinjen tok uhajanja

ID je opredeljen kot največji dovoljeni neprekinjeni enosmerni tok pri najvišji nazivni temperaturi spoja, TJ(max), in temperaturi površine cevi 25 °C ali več. Ta parameter je funkcija nazivne toplotne upornosti med spojem in ohišjem, RθJC, in temperature ohišja:

Preklopne izgube niso vključene v ID in težko je vzdrževati temperaturo površine cevi pri 25 °C (Tcase) za praktično uporabo. Zato je dejanski preklopni tok v aplikacijah s trdim preklopom običajno manjši od polovice nazivne vrednosti pri TC = 25 °C, običajno v območju od 1/3 do 1/4. komplementarno.

Poleg tega je ID pri določeni temperaturi mogoče oceniti, če uporabimo toplotni upor JA, kar je bolj realna vrednost.

IDM - Impulzni odvodni tok

Ta parameter odraža količino impulznega toka, ki ga naprava zmore, ki je veliko višja od neprekinjenega enosmernega toka. Namen definiranja IDM je: ohmsko območje linije. Za določeno napetost izvor-vrata jeMOSFETprevaja z največjim prisotnim odtočnim tokom

trenutno. Kot je prikazano na sliki, za dano napetost vrat-izvor, če se delovna točka nahaja v linearnem območju, povečanje odvodnega toka zviša napetost odvod-izvor, kar poveča prevodne izgube. Dolgotrajno delovanje pri visoki moči povzroči okvaro naprave. Iz tega razloga

Zato mora biti nominalni IDM nastavljen pod regijo pri tipičnih pogonskih napetostih vrat. Mejna točka regije je na presečišču Vgs in krivulje.

Zato je treba nastaviti zgornjo mejo gostote toka, da preprečimo, da bi se čip pregrel in pregorel. To je v bistvu namenjeno preprečevanju čezmernega pretoka toka skozi kable paketa, saj v nekaterih primerih "najšibkejša povezava" na celotnem čipu ni čip, ampak kabli paketa.

Glede na omejitve toplotnih učinkov na IDM je zvišanje temperature odvisno od širine impulza, časovnega intervala med impulzi, odvajanja toplote, RDS(on) ter valovne oblike in amplitude impulznega toka. Preprosto zagotavljanje, da impulzni tok ne preseže meje IDM, ne zagotavlja, da bo temperatura spoja

ne presega največje dovoljene vrednosti. Temperaturo spoja pod impulznim tokom je mogoče oceniti s sklicevanjem na razpravo o prehodnem toplotnem uporu v Toplotnih in mehanskih lastnostih.

PD - Skupna dovoljena disipacija moči kanala

Total Allowable Channel Power Dissipation kalibrira največjo disipacijo moči, ki jo lahko razprši naprava in se lahko izrazi kot funkcija največje temperature spoja in toplotnega upora pri temperaturi ohišja 25 °C.

TJ, TSTG - Temperaturno območje okolice pri delovanju in shranjevanju

Ta dva parametra kalibrirata temperaturno območje spoja, ki ga dovoljujeta okolje delovanja in shranjevanje naprave. To temperaturno območje je nastavljeno tako, da ustreza minimalni življenjski dobi naprave. Če zagotovite, da naprava deluje v tem temperaturnem območju, se bo njena življenjska doba znatno podaljšala.

EAS-energija razgradnje plazov z enim impulzom

 

Če prekoračitev napetosti (običajno zaradi uhajajočega toka in blodeče induktivnosti) ne preseže prebojne napetosti, naprava ne bo podvržena plazoviti razpadu in zato ne potrebuje zmožnosti razpršitve plazovne razgradnje. Energija plazovite razgradnje kalibrira prehodno prekoračitev, ki jo naprava lahko tolerira.

Energija plazovne okvare definira varno vrednost prehodne prekoračitve napetosti, ki jo lahko naprava prenese, in je odvisna od količine energije, ki jo je treba razpršiti, da pride do lavinske okvare.

Naprava, ki določa energijsko oceno lavinske okvare, običajno definira tudi oceno EAS, ki je po pomenu podobna oceni UIS, in določa, koliko energije povratne lavinske okvare lahko naprava varno absorbira.

L je vrednost induktivnosti in iD je temenski tok, ki teče v induktorju, ki se nenadoma pretvori v odvodni tok v merilni napravi. Napetost, ustvarjena na induktorju, presega napetost preboja MOSFET in bo povzročila plazovito okvaro. Ko pride do plazovite okvare, bo tok v induktorju stekel skozi napravo MOSFET, čeprav jeMOSFETje izklopljen. Energija, shranjena v induktorju, je podobna energiji, shranjeni v potepuškem induktorju, ki jo razprši MOSFET.

Ko so MOSFET-ji povezani vzporedno, so prebojne napetosti med napravami komaj enake. Običajno se zgodi, da ena naprava prva doživi plazovno okvaro in vsi nadaljnji plazoviti okvarni tokovi (energija) tečejo skozi to napravo.

EAR - Energija ponavljajočega se plazu

Energija ponavljajočega se plazu je postala »industrijski standard«, a brez nastavitve frekvence, drugih izgub in količine ohlajanja ta parameter nima pomena. Stanje odvajanja toplote (hlajenja) pogosto določa energijo ponavljajočega se plazu. Težko je tudi napovedati raven energije, ki nastane zaradi zloma plazu.

Težko je tudi napovedati raven energije, ki nastane zaradi zloma plazu.

Pravi pomen ocene EAR je umerjanje ponavljajoče se energije okvare plazu, ki jo naprava lahko prenese. Ta definicija predpostavlja, da ni omejitve frekvence, da se naprava ne pregreje, kar je realno za vsako napravo, kjer lahko pride do plazovite okvare.

Dobro je izmeriti temperaturo delujoče naprave ali hladilnega telesa, da ugotovite, ali se naprava MOSFET pregreva med preverjanjem zasnove naprave, zlasti pri napravah, kjer je verjetno, da bo prišlo do plazovite okvare.

IAR - Avalanche Breakdown Current

Pri nekaterih napravah zahteva nagnjenost tokovne nastavljene meje na čipu med plazovito okvaro, da je IAR za lavinski tok omejen. Na ta način postane plazovni tok "drobni tisk" specifikacije energije okvare plazu; razkriva pravo zmogljivost naprave.

Del II Statična električna karakterizacija

V(BR)DSS: prebojna napetost odtok-izvir (napetost uničenja)

V(BR)DSS (včasih imenovana VBDSS) je napetost odtok-izvor, pri kateri tok, ki teče skozi odvod, doseže določeno vrednost pri določeni temperaturi in s kratkosklenjenim izvorom vrat. Napetost odtok-izvor je v tem primeru lavinska prebojna napetost.

V(BR)DSS je pozitiven temperaturni koeficient, pri nizkih temperaturah pa je V(BR)DSS manjši od največje vrednosti napetosti odtok-izvor pri 25 °C. Pri -50 °C je V(BR)DSS nižji od največje vrednosti napetosti odtok-izvor pri -50 °C. Pri -50 °C je V(BR)DSS približno 90 % največje nazivne napetosti odtok-izvor pri 25 °C.

VGS(th), VGS(off): mejna napetost

VGS(th) je napetost, pri kateri lahko dodana napetost vira vrat povzroči, da odvod začne imeti tok ali da tok izgine, ko je MOSFET izklopljen, in pogoji za testiranje (odvodni tok, napetost vira odtoka, spoj temperatura). Običajno imajo vse naprave z vrati MOS različne

mejne napetosti bodo drugačne. Zato je določen obseg variacije VGS(th). VGS(th) je negativni temperaturni koeficient, ko temperatura naraste,MOSFETse bo vklopil pri relativno nizki izvorni napetosti vrat.

RDS(vklopljen): Upor pri vklopu

RDS(on) je upor odvod-izvor, izmerjen pri določenem odvodnem toku (običajno polovica ID toka), napetosti izhod-izvor in 25 °C. RDS(on) je upor odvod-izvor, izmerjen pri določenem odvodnem toku (običajno polovica ID toka), napetosti izhod-izvor in 25 °C.

IDSS: odvodni tok z ničelno napetostjo vrat

IDSS je uhajajoči tok med odtokom in izvorom pri določeni napetosti odvod-izvor, ko je napetost na vratih-izvor enaka nič. Ker tok uhajanja narašča s temperaturo, je IDSS določen tako pri sobni kot pri visoki temperaturi. Disipacijo moči zaradi toka uhajanja je mogoče izračunati tako, da IDSS pomnožimo z napetostjo med izvoroma odtoka, ki je običajno zanemarljiva.

IGSS - Uhajanje toka vira vrat

IGSS je uhajajoči tok, ki teče skozi vrata pri določeni izvorni napetosti vrat.

III. del Dinamične električne značilnosti

Ciss : Vhodna kapacitivnost

Kapacitivnost med vrati in virom, izmerjena z izmeničnim signalom s kratkim stikom odtoka z izvorom, je vhodna kapacitivnost; Ciss nastane z vzporedno povezavo odtočne kapacitivnosti vrat, Cgd, in kapacitivnosti izvora vrat, Cgs, ali Ciss = Cgs + Cgd. Naprava se vklopi, ko je vhodna kapacitivnost napolnjena do mejne napetosti, in se izklopi, ko se izprazni do določene vrednosti. Zato gonilniško vezje in Ciss neposredno vplivata na zakasnitev vklopa in izklopa naprave.

Coss: Izhodna kapacitivnost

Izhodna kapacitivnost je kapacitivnost med odtokom in izvorom, izmerjena z izmeničnim signalom, ko je vir vrat v kratkem stiku, Coss nastane z vzporednim povezovanjem kapacitivnosti odvod-izvor Cds in kapacitivnosti vrat-odvod Cgd ali Coss = Cds + Cgd. Za aplikacije z mehkim preklopom je Coss zelo pomemben, ker lahko povzroči resonanco v vezju.

Crss: Povratna prenosna kapacitivnost

Kapacitivnost, izmerjena med odtokom in vrati z ozemljenim virom, je povratna prenosna kapacitivnost. Kapacitivnost povratnega prenosa je enakovredna odvodni kapacitivnosti vrat, Cres = Cgd, in se pogosto imenuje Millerjeva kapacitivnost, ki je eden najpomembnejših parametrov za čas vzpona in padca stikala.

Je pomemben parameter za preklopne čase dviga in padca ter vpliva tudi na čas zakasnitve izklopa. Kapacitivnost se zmanjša, ko se napetost odtoka poveča, zlasti izhodna kapacitivnost in kapacitivnost povratnega prenosa.

Qgs, Qgd in Qg: polnjenje vrat

Vrednost naboja vrat odraža naboj, shranjen na kondenzatorju med sponkama. Ker se naboj na kondenzatorju spreminja z napetostjo v trenutku preklopa, se pri načrtovanju gonilnih vezij vrat pogosto upošteva učinek naboja vrat.

Qgs je naboj od 0 do prve prevojne točke, Qgd je del od prve do druge prevojne točke (imenovan tudi "Millerjev" naboj), Qg pa je del od 0 do točke, kjer je VGS enak določenemu pogonu napetost.

Spremembe uhajalnega toka in napetosti izvora uhajanja imajo relativno majhen učinek na vrednost naboja vrat in naboj vrat se ne spreminja s temperaturo. Določeni so testni pogoji. Graf naboja vrat je prikazan na podatkovnem listu, vključno z ustreznimi krivuljami variacije naboja vrat za nespremenljiv uhajalni tok in spremenljivo napetost vira uhajanja.

Ustrezne krivulje variacije naboja vrat za fiksni odvodni tok in spremenljivo napetost odvodnega vira so vključene v podatkovne liste. V grafu napetost platoja VGS(pl) narašča manj z naraščanjem toka (in pada z zmanjševanjem toka). Napetost platoja je tudi sorazmerna z mejno napetostjo, zato bo drugačna mejna napetost povzročila drugačno napetost platoja.

napetost.

Naslednji diagram je podrobnejši in uporabljen:

td(on) : čas zakasnitve vklopa

Čas zakasnitve vklopa je čas od trenutka, ko napetost vira vrat naraste na 10 % napetosti pogona vrat, do trenutka, ko uhajajoči tok naraste na 10 % podanega toka.

td(off) : Čas zakasnitve izklopa

Čas zakasnitve izklopa je čas, ki preteče od trenutka, ko napetost vira vrat pade na 90 % napetosti pogona vrat, do trenutka, ko uhajajoči tok pade na 90 % podanega toka. To prikazuje zakasnitev, ki nastane, preden se tok prenese na breme.

tr : Čas vzpona

Čas vzpona je čas, ki je potreben, da odvodni tok naraste z 10 % na 90 %.

tf : Padajoči čas

Čas padca je čas, ki je potreben, da odvodni tok pade z 90 % na 10 %.