Kakšne so prednosti močnostnih MOSFET-jev?

Močnostni MOSFET-ji so postali naprava izbire v sodobnih aplikacijah močnostne elektronike in s svojimi vrhunskimi zmogljivostnimi lastnostmi revolucionirali industrijo. Ta celovita analiza raziskuje številne prednosti, zaradi katerih so močnostni MOSFET-ji nepogrešljivi v današnjih elektronskih sistemih.

1. Napetostno krmiljeno delovanje

Za razliko od bipolarnih spojnih tranzistorjev (BJT), ki so naprave s tokovnim nadzorom, so močnostni MOSFET-ji krmiljeni z napetostjo. Ta temeljna značilnost ponuja številne pomembne prednosti:

Poenostavljene zahteve za pogon vrat
Manjša poraba energije v krmilnem krogu
Hitrejše preklapljanje
Brez skrbi glede sekundarne okvare

Primerjava pogonskih vezij vrat BJT in MOSFET

Slika 1: Poenostavljene zahteve za pogon vrat za MOSFET v primerjavi z BJT

2. Vrhunska zmogljivost preklapljanja

Power MOSFET-ji so odlični pri visokofrekvenčnih preklopnih aplikacijah in ponujajo številne prednosti pred tradicionalnimi BJT-ji:

Primerjava preklopnih hitrosti med MOSFET in BJT

Slika 2: Primerjava hitrosti preklopa med MOSFET in BJT

Parameter	Napajalni MOSFET	BJT
Hitrost preklopa	Zelo hitro (razpon ns)	Zmerno (razpon μs)
Preklopne izgube	Nizka	visoko
Največja preklopna frekvenca	> 1 MHz	~100 kHz

3. Toplotne značilnosti

Power MOSFETs izkazujejo vrhunske toplotne lastnosti, ki prispevajo k njihovi zanesljivosti in zmogljivosti:

Toplotne lastnosti in temperaturni koeficient

Slika 3: Temperaturni koeficient RDS(on) v močnostnih MOSFET-ih

Pozitiven temperaturni koeficient preprečuje toplotni beg
Boljša delitev toka pri vzporednem delovanju
Večja toplotna stabilnost
Širše varno območje delovanja (SOA)

4. Nizek vklopni upor

Sodobni močnostni MOSFET-ji dosegajo izredno nizko upornost vklopljenega stanja (RDS(on)), kar vodi do številnih prednosti:

Zgodovinski trend izboljšave RDS(on).

Slika 4: Zgodovinsko izboljšanje MOSFET RDS (on)

5. Zmogljivost vzporednega delovanja

Napajalne MOSFET-e je mogoče preprosto povezati vzporedno za obvladovanje višjih tokov, zahvaljujoč njihovemu pozitivnemu temperaturnemu koeficientu:

Vzporedno delovanje MOSFET-ov

Slika 5: Delitev toka v vzporedno povezanih MOSFET-ih

6. Robustnost in zanesljivost

Močni MOSFET-ji nudijo odlično robustnost in zanesljivost:

Brez pojava sekundarne razgradnje
Inherentna ohišje dioda za zaščito pred povratno napetostjo
Odlična zmogljivost proti plazovom
Visoka zmogljivost dV/dt

Primerjava varnega delovnega območja

Slika 6: Primerjava varnega delovnega območja (SOA) med MOSFET in BJT

7. Stroškovna učinkovitost

Medtem ko imajo lahko posamezni močnostni MOSFET-ji višje začetne stroške v primerjavi z BJT-ji, njihove splošne prednosti na sistemski ravni pogosto povzročijo prihranke pri stroških: