Koliko veste o parametrih MOSFET? OLUKEY ga analizira za vas

"MOSFET" je okrajšava za polprevodniški poljski tranzistor s kovinskim oksidom. Gre za napravo iz treh materialov: kovine, oksida (SiO2 ali SiN) in polprevodnika. MOSFET je ena najosnovnejših naprav na področju polprevodnikov. Ne glede na to, ali gre za načrtovanje IC ali aplikacije vezij na ravni plošče, je zelo obsežen. Glavni parametri MOSFET vključujejo ID, IDM, VGSS, V(BR)DSS, RDS(on), VGS(th) itd. Ali jih poznate? OLUKEY Company, kot winsok tajvanski srednje do visoke srednje in nizke napetostiMOSFETagent ponudnik storitev, ima osrednjo ekipo s skoraj 20-letnimi izkušnjami, ki vam podrobno razloži različne parametre MOSFET-a!

Slika: Tehnični list WINSOK MOSFETWSG03N10

Opis pomena parametrov MOSFET

1. Ekstremni parametri:

ID: Največji odvodni tok. Nanaša se na največji dovoljeni tok med odtokom in izvorom, ko tranzistor z učinkom polja deluje normalno. Delovni tok tranzistorja z učinkom polja ne sme presegati ID. Ta parameter se zmanjša, ko se temperatura spoja poveča.

IDM: Največji impulzni tok odtok-izvor. Ta parameter se bo zmanjšal, ko se temperatura spoja poveča, kar odraža odpornost na udarce in je povezan tudi s časom impulza. Če je ta parameter premajhen, obstaja tveganje, da se bo sistem pokvaril zaradi toka med testiranjem OCP.

PD: Največja razpršena moč. Nanaša se na največjo dovoljeno disipacijo moči odtok-izvor brez poslabšanja delovanja tranzistorja z učinkom polja. Ko se uporablja, mora biti dejanska poraba energije FET manjša od porabe energije PDSM in pustiti določeno rezervo. Ta parameter se običajno zmanjša, ko se temperatura spoja poveča

VDSS: Največja zdržljiva napetost odtok-izvor. Napetost odtok-izvor, ko tekoči odvodni tok doseže določeno vrednost (močno naraste) pri določeni temperaturi in kratkem stiku na vratih. Napetost drain-source se v tem primeru imenuje tudi lavinska prebojna napetost. VDSS ima pozitiven temperaturni koeficient. Pri -50 °C je VDSS približno 90 % tistega pri 25 °C. Zaradi dodatka, ki običajno ostane pri normalni proizvodnji, je plazovna prebojna napetost MOSFET-a vedno večja od nazivne nazivne napetosti.

OLUKEYTopli nasveti: Za zagotovitev zanesljivosti izdelka v najslabših delovnih pogojih priporočamo, da delovna napetost ne preseže 80–90 % nazivne vrednosti.

VGSS: Največja zdržljiva napetost vrat-izvor. Nanaša se na vrednost VGS, ko povratni tok med vrati in virom začne močno naraščati. Preseganje te vrednosti napetosti bo povzročilo dielektrično razgradnjo oksidne plasti vrat, kar je uničujoča in nepopravljiva razčlenitev.

TJ: Najvišja delovna temperatura spoja. Običajno je 150 ℃ ali 175 ℃. V delovnih pogojih zasnove naprave se je treba izogibati prekoračitvi te temperature in pustiti določeno rezervo.

TSTG: temperaturno območje shranjevanja

Ta dva parametra, TJ in TSTG, kalibrirata temperaturno območje spoja, ki ga dovoljuje delovno in shranjevalno okolje naprave. To temperaturno območje je nastavljeno tako, da izpolnjuje zahteve glede minimalne življenjske dobe naprave. Če je zagotovljeno delovanje naprave v tem temperaturnem območju, se bo njena življenjska doba močno podaljšala.

2. Statični parametri

Testni pogoji MOSFET so običajno 2,5 V, 4,5 V in 10 V.

V(BR)DSS: prebojna napetost odtok-izvor. Nanaša se na največjo napetost odtok-izvor, ki jo tranzistor z učinkom polja lahko vzdrži, ko je napetost vhod-izvor VGS enaka 0. To je omejevalni parameter in delovna napetost, uporabljena za tranzistor z učinkom polja, mora biti manjša od V(BR) DSS. Ima pozitivne temperaturne lastnosti. Zato je treba vrednost tega parametra pri nizkih temperaturah upoštevati kot varnostni vidik.

△V(BR)DSS/△Tj: temperaturni koeficient prebojne napetosti odtok-izvor, običajno 0,1 V/℃

RDS(on): Pod določenimi pogoji VGS (običajno 10V), temperaturo spoja in odvodnim tokom, največji upor med odvodom in virom, ko je MOSFET vklopljen. Je zelo pomemben parameter, ki določa porabljeno moč, ko je MOSFET vklopljen. Ta parameter se običajno poveča, ko se temperatura spoja poveča. Zato je treba za izračun izgube in padca napetosti uporabiti vrednost tega parametra pri najvišji delovni temperaturi spoja.

VGS(th): vklopna napetost (napetost praga). Ko zunanja krmilna napetost vrat VGS preseže VGS(th), površinske inverzijske plasti odtočne in izvorne regije tvorijo povezan kanal. V aplikacijah se napetost vrat, ko je ID enak 1 mA pod stanjem kratkega stika na odtoku, pogosto imenuje vklopna napetost. Ta parameter se običajno zmanjša, ko se temperatura spoja poveča

IDSS: nasičen odvodni tok, tok odvodni izvor, ko je napetost vrat VGS=0 in je VDS določena vrednost. Na splošno na ravni mikroamperov

IGSS: pogonski tok vrat-izvor ali povratni tok. Ker je vhodna impedanca MOSFET zelo velika, je IGSS na splošno na ravni nanoamp.

3. Dinamični parametri

gfs: prevodnost. Nanaša se na razmerje med spremembo izhodnega toka odtoka in spremembo napetosti izvor-vrata. Je merilo zmožnosti napetosti vrat-izvor za nadzor odvodnega toka. Oglejte si tabelo za prenosno razmerje med gfs in VGS.

Qg: Skupna zmogljivost polnjenja vrat. MOSFET je pogonska naprava napetostnega tipa. Postopek vožnje je postopek vzpostavitve napetosti vrat. To se doseže s polnjenjem kapacitivnosti med izvorom in odvodom vrat. Ta vidik bo podrobneje obravnavan v nadaljevanju.

Qgs: polnilna zmogljivost vira vrat

Qgd: naboj od vrat do odtoka (ob upoštevanju Millerjevega učinka). MOSFET je pogonska naprava napetostnega tipa. Postopek vožnje je postopek vzpostavitve napetosti vrat. To se doseže s polnjenjem kapacitivnosti med izvorom in odvodom vrat.

Td(on): čas zakasnitve prevodnosti. Čas od trenutka, ko se vhodna napetost dvigne na 10 %, dokler VDS ne pade na 90 % svoje amplitude

Tr: čas vzpona, čas, ko izhodna napetost VDS pade z 90 % na 10 % svoje amplitude

Td(off): čas zakasnitve izklopa, čas od trenutka, ko vhodna napetost pade na 90 %, do trenutka, ko VDS naraste na 10 % svoje izklopne napetosti.

Tf: Čas padca, čas, ko se izhodna napetost VDS dvigne z 10 % na 90 % svoje amplitude

Ciss: Vnesite kapacitivnost, kratko sklopite odtok in izvor ter izmerite kapacitivnost med vrati in virom z izmeničnim signalom. Ciss= CGD + CGS (kratek stik CDS). Neposredno vpliva na zakasnitve vklopa in izklopa naprave.

Coss: Izhodna kapacitivnost, kratko sklenite vrata in izvor ter izmerite kapacitivnost med odtokom in virom z AC signalom. Coss = CDS +CGD

Crss: kapacitivnost povratnega prenosa. Ko je vir povezan z zemljo, je izmerjena kapacitivnost med odtokom in vrati Crss=CGD. Eden od pomembnih parametrov za stikala je čas vzpona in padca. Crss=CGD

Večina proizvajalcev medelektrodno kapacitivnost in inducirano kapacitivnost MOSFET-a MOSFET-a deli na vhodno kapacitivnost, izhodno kapacitivnost in povratno kapacitivnost. Navedene vrednosti veljajo za fiksno napetost odvod-izvor. Te kapacitivnosti se spreminjajo, ko se spreminja napetost odtok-izvor, vrednost kapacitivnosti pa ima omejen učinek. Vrednost vhodne kapacitivnosti daje samo približno navedbo polnjenja, ki ga zahteva gonilniško vezje, medtem ko so informacije o polnjenju vrat bolj uporabne. Označuje količino energije, ki jo morajo vrata napolniti, da dosežejo določeno napetost od vrat do vira.

4. Značilni parametri plazovnega odboja

Parameter značilnosti plazovite razgradnje je pokazatelj sposobnosti MOSFET-a, da prenese prenapetost v izklopljenem stanju. Če napetost preseže mejno napetost odtok-izvor, bo naprava v plazovitem stanju.

EAS: Enkratna impulzna energija razgradnje plazu. To je mejni parameter, ki označuje največjo energijo plazovite razgradnje, ki jo MOSFET lahko prenese.

IAR: lavinski tok

EAR: Ponavljajoča se energija okvare plazu

5. Parametri diode in vivo

IS: Trajni maksimalni prosti tok (iz vira)

ISM: impulzni največji prosti tok (od vira)

VSD: padec napetosti naprej

Trr: povratni čas obnovitve

Qrr: Izterjava obrnjene bremenitve

Ton: čas prevajanja naprej. (V bistvu zanemarljivo)

WINSOK MOSFET značilni parametri lavinske razgradnje

Čas vklopa MOSFET in definicija časa izklopa

Med postopkom prijave je pogosto treba upoštevati naslednje značilnosti:

1. Značilnosti pozitivnega temperaturnega koeficienta V (BR) DSS. Ta lastnost, ki se razlikuje od bipolarnih naprav, jih naredi bolj zanesljive, ko se običajne delovne temperature dvignejo. Pozorni pa morate biti tudi na njegovo zanesljivost med hladnimi zagoni pri nizkih temperaturah.

2. Značilnosti negativnega temperaturnega koeficienta V(GS)th. Potencial praga vrat se bo do določene mere zmanjšal, ko se temperatura spoja poveča. Nekaj sevanja bo tudi zmanjšalo ta mejni potencial, morda celo pod 0 potenciala. Ta funkcija zahteva, da so inženirji pozorni na motnje in lažno proženje MOSFET-jev v teh situacijah, zlasti za aplikacije MOSFET-ov z nizkimi mejnimi potenciali. Zaradi te značilnosti je včasih treba načrtovati potencial izklopa napetosti gonilnika vrat na negativno vrednost (ki se nanaša na tip N, tip P itd.), da se izognemo motnjam in lažnemu sproženju.

3. Značilnosti pozitivnega temperaturnega koeficienta VDSon/RDSo. Značilnost, da se VDSon/RDSon rahlo poveča, ko se temperatura spoja poveča, omogoča neposredno vzporedno uporabo MOSFET-jev. Bipolarne naprave so v tem pogledu ravno nasprotne, zato postane njihova vzporedna uporaba precej zapletena. RDSon se bo tudi nekoliko povečal, ko se bo povečal ID. Ta značilnost in pozitivne temperaturne značilnosti spoja in površine RDSon omogočajo MOSFET-u, da se izogne sekundarni okvari kot bipolarne naprave. Vendar je treba opozoriti, da je učinek te funkcije precej omejen. Pri uporabi v vzporednih, potisno-vlečnih ali drugih aplikacijah se ne morete popolnoma zanesti na samoregulacijo te funkcije. Še vedno so potrebni nekateri temeljni ukrepi. Ta lastnost pojasnjuje tudi, da se izgube prevodnosti povečajo pri visokih temperaturah. Zato je treba pri izračunu izgub posebno pozornost nameniti izbiri parametrov.

4. Značilnosti negativnega temperaturnega koeficienta ID, razumevanje parametrov MOSFET in njegovih glavnih značilnosti ID se bodo znatno zmanjšali, ko se temperatura spoja poveča. Zaradi te lastnosti je med načrtovanjem pogosto treba upoštevati njegove ID parametre pri visokih temperaturah.

5. Značilnosti negativnega temperaturnega koeficienta sposobnosti plazov IER/EAS. Ko se temperatura spoja poveča, čeprav bo imel MOSFET večji V(BR)DSS, je treba upoštevati, da se bo EAS znatno zmanjšal. To pomeni, da je njegova sposobnost, da prenese snežne plazove pri visokih temperaturah, veliko šibkejša kot pri normalnih temperaturah.

6. Zmožnost prevajanja in zmogljivost povratne obnovitve parazitne diode v MOSFET-u nista nič boljši od običajnih diod. Pri načrtovanju se ne pričakuje, da bo uporabljen kot glavni nosilec toka v zanki. Blokirne diode so pogosto povezane zaporedno, da razveljavijo parazitske diode v telesu, dodatne vzporedne diode pa se uporabljajo za oblikovanje električnega nosilca vezja. Lahko pa se obravnava kot nosilec v primeru kratkotrajne prevodnosti ali nekaterih majhnih tokovnih zahtev, kot je sinhrono usmerjanje.

7. Hiter dvig odvodnega potenciala lahko povzroči lažno proženje pogona vrat, zato je treba to možnost upoštevati pri velikih aplikacijah dVDS/dt (visokofrekvenčna hitra preklopna vezja).