Vysvětlení každého parametru výkonových MOSFETů

Maximální napětí zdroje odtoku VDSS

Při zkratovaném zdroji brány je jmenovité napětí zdroje kolektoru (VDSS) maximální napětí, které lze použít na zdroj kolektoru bez lavinového průrazu. V závislosti na teplotě může být skutečné lavinové průrazné napětí nižší než jmenovité VDSS. Podrobný popis V(BR)DSS naleznete v části Elektrostatické

Podrobný popis V(BR)DSS viz Elektrostatické charakteristiky.

Maximální napětí zdroje brány VGS

Jmenovité napětí VGS je maximální napětí, které lze použít mezi póly zdroje brány. Hlavním účelem nastavení tohoto jmenovitého napětí je zabránit poškození oxidu hradla způsobeného nadměrným napětím. Skutečné napětí, které může hradlový oxid odolat, je mnohem vyšší než jmenovité napětí, ale bude se lišit podle výrobního procesu.

Skutečný hradlový oxid vydrží mnohem vyšší napětí, než je jmenovité napětí, ale to se bude lišit v závislosti na výrobním procesu, takže udržení VGS v rámci jmenovitého napětí zajistí spolehlivost aplikace.

ID - Trvalý únikový proud

ID je definováno jako maximální povolený trvalý stejnosměrný proud při maximální jmenovité teplotě přechodu TJ(max) a teplotě povrchu trubky 25 °C nebo vyšší. Tento parametr je funkcí jmenovitého tepelného odporu mezi spojem a pouzdrem, RθJC, a teploty pouzdra:

Spínací ztráty nejsou zahrnuty v ID a pro praktické použití je obtížné udržovat povrchovou teplotu trubky na 25°C (Tcase). Proto je skutečný spínací proud v aplikacích s pevným spínáním obvykle menší než polovina jmenovité hodnoty ID @ TC = 25 °C, obvykle v rozsahu 1/3 až 1/4. komplementární.

Navíc lze odhadnout ID při konkrétní teplotě, pokud se použije tepelný odpor JA, což je realističtější hodnota.

IDM - Impulse Drain Current

Tento parametr odráží množství pulzního proudu, který zařízení zvládne, což je mnohem vyšší než trvalý stejnosměrný proud. Účelem definice IDM je: ohmická oblast vedení. Pro určité napětí hradlového zdroje jeMOSFETvede s maximálním přítomným odběrovým proudem

proud. Jak je znázorněno na obrázku, pro dané napětí hradlového zdroje, je-li pracovní bod umístěn v lineární oblasti, zvýšení kolektorového proudu zvyšuje napětí kolektorového zdroje, což zvyšuje ztráty vedením. Delší provoz při vysokém výkonu bude mít za následek poruchu zařízení. Z tohoto důvodu

Proto musí být nominální IDM nastavena pod oblast při typických napětích hradla. Hraniční bod regionu je na průsečíku Vgs a křivky.

Proto je třeba nastavit horní limit proudové hustoty, aby se zabránilo přílišnému zahřátí čipu a jeho spálení. To má v podstatě zabránit nadměrnému toku proudu vodiči pouzdra, protože v některých případech „nejslabším spojením“ na celém čipu není čip, ale vodiče pouzdra.

Vzhledem k omezením tepelných účinků na IDM je nárůst teploty závislý na šířce pulzu, časovém intervalu mezi pulzy, rozptylu tepla, RDS(on) a tvaru vlny a amplitudě pulzního proudu. Pouhé ujištění, že pulzní proud nepřekročí limit IDM, nezaručuje, že teplota přechodu

nepřekračuje maximální přípustnou hodnotu. Teplotu přechodu při pulzním proudu lze odhadnout odkazem na diskuzi o přechodovém tepelném odporu v části Tepelné a mechanické vlastnosti.

PD - Celková povolená ztráta výkonu kanálu

Total Allowable Channel Power Dissipation kalibruje maximální ztrátový výkon, který může zařízení rozptýlit a může být vyjádřen jako funkce maximální teploty přechodu a tepelného odporu při teplotě pouzdra 25 °C.

TJ, TSTG - Rozsah provozních a skladovacích okolních teplot

Tyto dva parametry kalibrují teplotní rozsah přechodu povolený provozním a skladovacím prostředím zařízení. Tento teplotní rozsah je nastaven tak, aby vyhovoval minimální provozní životnosti zařízení. Zajištění, že zařízení pracuje v tomto teplotním rozsahu, výrazně prodlouží jeho životnost.

EAS-Single Pulse Avalanche Breakdown Energy

 

Pokud překmit napětí (obvykle v důsledku unikajícího proudu a rozptylové indukčnosti) nepřekročí průrazné napětí, zařízení neprojde lavinovým průrazem, a proto nepotřebuje schopnost rozptýlit lavinový průraz. Energie lavinového průrazu kalibruje přechodné překmity, které může zařízení tolerovat.

Energie lavinového průrazu definuje bezpečnou hodnotu přechodného překmitu napětí, které může zařízení tolerovat, a je závislá na množství energie, kterou je třeba rozptýlit, aby došlo k průrazu laviny.

Zařízení, které definuje hodnocení energie při lavinovém průrazu, obvykle také definuje hodnocení EAS, které je svým významem podobné hodnocení UIS, a definuje, kolik energie při zpětném průrazu laviny může zařízení bezpečně absorbovat.

L je hodnota indukčnosti a iD je špičkový proud protékající induktorem, který se v měřicím zařízení náhle převede na odběrový proud. Napětí generované na induktoru překračuje průrazné napětí MOSFET a bude mít za následek lavinový průraz. Když dojde k lavinovému zhroucení, proud v induktoru bude protékat zařízením MOSFET, i kdyžMOSFETje vypnuto. Energie uložená v induktoru je podobná energii uložené v bludném induktoru a rozptýlené MOSFETem.

Když jsou MOSFETy zapojeny paralelně, průrazná napětí jsou mezi zařízeními stěží stejná. Obvykle se stává, že jedno zařízení jako první zažije lavinový průraz a všechny následné lavinové průrazné proudy (energie) protékají tímto zařízením.

EAR - Energy of Repeating Avalanche

Energie opakující se laviny se stala „průmyslovým standardem“, ale bez nastavení frekvence, dalších ztrát a množství chlazení nemá tento parametr žádný význam. Stav rozptylu tepla (chlazení) často řídí opakující se energii laviny. Je také obtížné předpovědět úroveň energie generované lavinovým rozpadem.

Je také obtížné předpovědět úroveň energie generované lavinovým rozpadem.

Skutečným významem hodnocení EAR je kalibrace energie opakovaného lavinového průrazu, kterou může zařízení odolat. Tato definice předpokládá, že neexistuje žádné omezení frekvence, aby se zařízení nepřehřívalo, což je reálné u každého zařízení, kde může dojít k lavinovému průrazu.

Při ověřování konstrukce zařízení je dobré změřit teplotu zařízení v provozu nebo chladiče, abyste zjistili, zda se zařízení MOSFET nepřehřívá, a to zejména u zařízení, kde je pravděpodobný lavinový průraz.

IAR - Avalanche Breakdown Current

U některých zařízení tendence nastavené hrany proudu na čipu během lavinového průrazu vyžaduje, aby byl lavinový proud IAR omezen. Tímto způsobem se lavinový proud stává „jemným písmem“ energetické specifikace lavinového průrazu; odhaluje skutečné schopnosti zařízení.

Část II Statická elektrická charakteristika

V(BR)DSS: Průrazné napětí odtokového zdroje (destrukční napětí)

V(BR)DSS (někdy nazývané VBDSS) je napětí zdroje kolektoru, při kterém proud protékající kolektorem dosahuje specifické hodnoty při specifické teplotě a se zkratovaným zdrojem hradla. Napětí zdroje kolektoru je v tomto případě napětí lavinového průrazu.

V(BR)DSS je kladný teplotní koeficient a při nízkých teplotách je V(BR)DSS menší než maximální jmenovité napětí zdroje kolektoru při 25 °C. Při -50 °C je V(BR)DSS menší než maximální jmenovité napětí zdroje kolektoru při -50 °C. Při -50 °C je V(BR)DSS přibližně 90 % maximálního jmenovitého napětí zdroje kolektoru při 25 °C.

VGS(th), VGS(off): Prahové napětí

VGS(th) je napětí, při kterém může přidané napětí zdroje hradla způsobit, že kolektor začne mít proud nebo proud zmizí, když se MOSFET vypne, a podmínky pro testování (odtokový proud, napětí zdroje kolektoru, přechod teplota) jsou také specifikovány. Normálně mají všechna zařízení MOS brány různé

prahová napětí se budou lišit. Proto je specifikován rozsah variace VGS(th). VGS(th) je záporný teplotní koeficient, když teplota stoupá,MOSFETse zapne při relativně nízkém napětí zdroje hradla.

RDS(zapnuto): On-odpor

RDS(on) je odpor zdroje kolektoru měřený při specifickém proudu kolektoru (obvykle polovina ID proudu), napětí hradla a 25 °C. RDS(on) je odpor zdroje odběru měřený při specifickém odběrovém proudu (obvykle polovina ID proudu), napětí hradla a 25°C.

IDSS: odtokový proud s nulovým hradlovým napětím

IDSS je svodový proud mezi kolektorem a zdrojem při specifickém napětí kolektor-zdroj, když je napětí hradlo-zdroj nula. Protože svodový proud roste s teplotou, je IDSS specifikováno pro pokojové i vysoké teploty. Ztrátový výkon v důsledku unikajícího proudu lze vypočítat vynásobením IDSS napětím mezi zdroji kolektoru, které je obvykle zanedbatelné.

IGSS - Gate Source Leakage Current

IGSS je svodový proud protékající bránou při specifickém napětí zdroje brány.

Část III Dynamické elektrické charakteristiky

Ciss: Vstupní kapacita

Kapacita mezi hradlem a zdrojem, měřená se střídavým signálem zkratováním kolektoru ke zdroji, je vstupní kapacita; Ciss je vytvořen paralelním připojením kapacity hradla, Cgd, a kapacity zdroje hradla, Cgs, nebo Ciss = Cgs + Cgd. Zařízení se zapne, když je vstupní kapacita nabita na prahové napětí, a vypne se, když se vybije na určitou hodnotu. Proto obvod ovladače a Ciss mají přímý vliv na zpoždění zapnutí a vypnutí zařízení.

Coss: Výstupní kapacita

Výstupní kapacita je kapacita mezi kolektorem a zdrojem měřená se střídavým signálem, když je zdroj hradla zkratován, Coss je tvořen paralelním kondenzátorem zdroje Cds a kapacitou hradlo-odvod Cgd, nebo Coss = Cds + Cgd. Pro aplikace s měkkým spínáním je Coss velmi důležitý, protože může způsobit rezonanci v obvodu.

Crss: Kapacita zpětného přenosu

Kapacita naměřená mezi kolektorem a hradlem s uzemněným zdrojem je kapacita zpětného přenosu. Kapacita zpětného přenosu je ekvivalentní kapacitě hradla, Cres = Cgd, a často se nazývá Millerova kapacita, což je jeden z nejdůležitějších parametrů pro doby náběhu a poklesu spínače.

Je to důležitý parametr pro doby náběhu a doběhu spínání a také ovlivňuje dobu zpoždění vypnutí. Kapacita se snižuje se zvyšujícím se napětím kolektoru, zejména výstupní kapacita a kapacita zpětného přenosu.

Qgs, Qgd a Qg: Nabíjení brány

Hodnota náboje hradla odráží náboj uložený na kondenzátoru mezi vývody. Protože se náboj na kondenzátoru mění s napětím v okamžiku přepnutí, je často při navrhování obvodů hradla zvažován vliv náboje hradla.

Qgs je náboj od 0 do prvního inflexního bodu, Qgd je část od prvního do druhého inflexního bodu (také nazývaný "Millerův" náboj) a Qg je část od 0 do bodu, kde se VGS rovná specifickému pohonu. napětí.

Změny svodového proudu a svodového napětí zdroje mají relativně malý vliv na hodnotu náboje hradla a náboj hradla se s teplotou nemění. Podmínky zkoušky jsou specifikovány. Graf náboje hradla je uveden v datovém listu, včetně odpovídajících křivek kolísání náboje hradla pro pevný svodový proud a proměnlivé svodové napětí zdroje.

Odpovídající křivky kolísání náboje hradla pro pevný odběrový proud a proměnlivé napětí zdroje odběru jsou uvedeny v technických listech. V grafu plató napětí VGS(pl) roste méně s rostoucím proudem (a klesá s klesajícím proudem). Plató napětí je také úměrné prahovému napětí, takže jiné prahové napětí vytvoří jiné plató napětí.

napětí.

Následující diagram je podrobnější a aplikovaný:

td(on): doba zpoždění při zapnutí

Doba zpoždění zapnutí je doba od okamžiku, kdy napětí zdroje hradla stoupne na 10 % napětí pohonu hradla, do okamžiku, kdy svodový proud stoupne na 10 % specifikovaného proudu.

td(off) : Doba zpoždění vypnutí

Doba zpoždění vypnutí je doba, která uplyne od okamžiku, kdy napětí zdroje hradla klesne na 90 % napětí pohonu hradla, do okamžiku, kdy svodový proud klesne na 90 % specifikovaného proudu. To ukazuje zpoždění před přenosem proudu do zátěže.

tr: Čas vzestupu

Doba náběhu je doba, za kterou se odběrový proud zvýší z 10 % na 90 %.

tf : Čas poklesu

Doba poklesu je doba, za kterou klesne odtokový proud z 90 % na 10 %.