Kapacita hradla, on-odpor a další parametry MOSFETů

I. Kapacita brány

Kapacita hradla zahrnuje především vstupní kapacitu (Ciss), výstupní kapacitu (Coss) a kapacitu zpětného přenosu (Crss, také známá jako Millerova kapacita).

 

Vstupní kapacita (Ciss):

 

DEFINICE: Vstupní kapacita je celková kapacita mezi hradlem a zdrojem a kolektorem a skládá se z kapacitance zdroje hradla (Cgs) a kapacity odvodu hradla (Cgd) zapojených paralelně, tj. Ciss = Cgs + Cgd.

 

Funkce: Vstupní kapacita ovlivňuje rychlost spínání MOSFETu. Když je vstupní kapacita nabita na prahové napětí, lze zařízení zapnout; vybití na určitou hodnotu, lze zařízení vypnout. Proto mají budicí obvod a Ciss přímý vliv na zpoždění zapnutí a vypnutí zařízení.

 

Výstupní kapacita (Coss):

Definice: Výstupní kapacita je celková kapacita mezi kolektorem a zdrojem a skládá se z kapacitance kolektoru-zdroje (Cds) a kapacity hradla-odvodu (Cgd) paralelně, tj. Coss = Cds + Cgd.

 

Role: V aplikacích s měkkým spínáním je Coss velmi důležitý, protože může způsobit rezonanci v obvodu.

 

Kapacita zpětného převodu (Crss):

Definice: Kapacita zpětného přenosu je ekvivalentní kapacitě hradla (Cgd) a často se označuje jako Millerova kapacita.

 

Úloha: Kapacita zpětného přenosu je důležitým parametrem pro doby náběhu a poklesu spínače a také ovlivňuje dobu zpoždění vypnutí. Hodnota kapacity se snižuje se zvyšujícím se napětím zdroje kolektoru.

II. On-odpor (Rds(on))

 

Definice: On-odpor je odpor mezi zdrojem a kolektorem MOSFET v zapnutém stavu za specifických podmínek (např. specifický svodový proud, napětí hradla a teplota).

 

Ovlivňující faktory: On-odpor není pevná hodnota, je ovlivněn teplotou, čím vyšší teplota, tím větší Rds(on). Kromě toho, čím vyšší je výdržné napětí, čím silnější je vnitřní struktura MOSFET, tím vyšší je odpovídající odpor.

 

 

Důležitost: Při návrhu spínaného zdroje nebo obvodu budiče je nutné uvažovat se zapnutým odporem MOSFETu, protože proud procházející MOSFETem spotřebuje energii na tento odpor a tato část spotřebované energie se nazývá zap. ztráta odporu. Výběr MOSFETu s nízkým odporem může snížit ztrátu odporu.

 

Za třetí, další důležité parametry

Kromě kapacity brány a odporu při zapnutí má MOSFET některé další důležité parametry, jako jsou:

V(BR)DSS (průrazné napětí zdroje odvodnění):Napětí zdroje kolektoru, při kterém proud protékající kolektorem dosáhne určité hodnoty při specifické teplotě a se zkratovaným zdrojem hradla. Nad touto hodnotou může dojít k poškození trubky.

 

VGS(th) (prahové napětí):Napětí hradla potřebné k tomu, aby se mezi zdrojem a kolektorem začal tvořit vodivý kanál. U standardních N-kanálových MOSFETů je VT asi 3 až 6 V.

 

ID (maximální trvalý odtokový proud):Maximální trvalý stejnosměrný proud, který může čip dovolit při maximální jmenovité teplotě přechodu.

 

IDM (maximální pulzní vypouštěcí proud):Odráží úroveň pulzního proudu, který zařízení zvládne, přičemž pulzní proud je mnohem vyšší než trvalý stejnosměrný proud.

 

PD (maximální ztrátový výkon):zařízení může rozptýlit maximální spotřebu energie.

 

Stručně řečeno, kapacita hradla, odpor a další parametry MOSFETu jsou kritické pro jeho výkon a aplikaci a je třeba je vybrat a navrhnout podle konkrétních aplikačních scénářů a požadavků.