"MOSFET" je zkratka pro Metal Oxide Semicoductor Field Effect Transistor. Jedná se o zařízení vyrobené ze tří materiálů: kovu, oxidu (SiO2 nebo SiN) a polovodiče. MOSFET je jedním z nejzákladnějších zařízení v oblasti polovodičů. Ať už se jedná o návrh IC nebo obvodové aplikace na úrovni desky, je velmi rozsáhlý. Mezi hlavní parametry MOSFET patří ID, IDM, VGSS, V(BR)DSS, RDS(on), VGS(th) atd. Znáte je? OLUKEY Company, as winsok tchajwanské střední až vysoké střední a nízké napětíMOSFETagent poskytovatel služeb, má základní tým s téměř 20 lety zkušeností, aby vám podrobně vysvětlil různé parametry MOSFET!
Popis významu parametrů MOSFET
1. Extrémní parametry:
ID: Maximální proud odebíraného zdroje. Vztahuje se k maximálnímu proudu, který může procházet mezi kolektorem a zdrojem, když tranzistor s efektem pole funguje normálně. Provozní proud tranzistoru s efektem pole by neměl překročit ID. Tento parametr se snižuje s rostoucí teplotou přechodu.
IDM: Maximální pulzní proud kolektoru-zdroje. Tento parametr se bude snižovat s rostoucí teplotou přechodu, což odráží odolnost proti nárazu a souvisí také s dobou impulsu. Pokud je tento parametr příliš malý, systém může být vystaven riziku, že se během testování OCP rozbije proudem.
PD: Maximální ztrátový výkon. Vztahuje se k maximálnímu povolenému ztrátovému výkonu zdroje kolektoru bez zhoršení výkonu tranzistoru s efektem pole. Při použití by skutečná spotřeba energie FET měla být menší než spotřeba PDSM a měla by ponechat určitou rezervu. Tento parametr obecně klesá s rostoucí teplotou přechodu
VDSS: Maximální výdržné napětí zdroje kolektoru. Napětí zdroje kolektoru, když protékající proud kolektoru dosáhne specifické hodnoty (ostře vzroste) při specifické teplotě a zkratu zdroje brány. Napětí kolektor-zdroj se v tomto případě také nazývá napětí lavinového průrazu. VDSS má kladný teplotní koeficient. Při -50 °C je VDSS přibližně 90 % hodnoty při 25 °C. Kvůli toleranci, která se obvykle ponechává při normální výrobě, je lavinové průrazné napětí MOSFETu vždy větší než jmenovité jmenovité napětí.
OLUKEYTeplé tipy: Pro zajištění spolehlivosti produktu za nejhorších pracovních podmínek se doporučuje, aby pracovní napětí nepřesáhlo 80~90 % jmenovité hodnoty.
VGSS: Maximální výdržné napětí hradla. Vztahuje se k hodnotě VGS, když se zpětný proud mezi hradlem a zdrojem začne prudce zvyšovat. Překročení této hodnoty napětí způsobí dielektrický průraz hradlové oxidové vrstvy, což je destruktivní a nevratný průraz.
TJ: Maximální provozní teplota přechodu. Obvykle je to 150℃ nebo 175℃. V pracovních podmínkách konstrukce zařízení je nutné se vyvarovat překročení této teploty a ponechat určitou rezervu.
TSTG: rozsah skladovacích teplot
Tyto dva parametry, TJ a TSTG, kalibrují teplotní rozsah přechodu, který umožňuje pracovní a skladovací prostředí zařízení. Tento teplotní rozsah je nastaven tak, aby splňoval požadavky na minimální životnost zařízení. Pokud je zajištěno, že zařízení bude pracovat v tomto teplotním rozsahu, jeho životnost se výrazně prodlouží.
2. Statické parametry
Podmínky testu MOSFET jsou obecně 2,5 V, 4,5 V a 10 V.
V(BR)DSS: Průrazné napětí odtokového zdroje. Vztahuje se k maximálnímu napětí zdroje kolektoru, kterému může tranzistor s efektem pole odolat, když je napětí hradla a zdroje VGS 0. Toto je omezující parametr a provozní napětí aplikované na tranzistor s efektem pole musí být menší než V(BR) DSS. Má pozitivní teplotní vlastnosti. Proto by hodnota tohoto parametru za podmínek nízké teploty měla být brána jako bezpečnostní hledisko.
△V(BR)DSS/△Tj: Teplotní koeficient průrazného napětí zdroje kolektoru, obecně 0,1V/℃
RDS (zapnuto): Za určitých podmínek VGS (obvykle 10 V), teploty přechodu a proudu odebíraného proudu, maximální odpor mezi kolektorem a zdrojem, když je MOSFET zapnutý. Je to velmi důležitý parametr, který určuje spotřebu energie při zapnutí MOSFET. Tento parametr se obecně zvyšuje s rostoucí teplotou přechodu. Proto by se pro výpočet ztráty a poklesu napětí měla použít hodnota tohoto parametru při nejvyšší provozní teplotě přechodu.
VGS(th): zapínací napětí (prahové napětí). Když vnější řídicí napětí hradla VGS překročí VGS(th), povrchové inverzní vrstvy oblasti kolektoru a zdroje tvoří propojený kanál. V aplikacích se napětí hradla, když se ID rovná 1 mA za podmínek zkratu kolektoru, často nazývá zapínací napětí. Tento parametr se obecně snižuje s rostoucí teplotou přechodu
IDSS: nasycený proud kolektoru-zdroj, proud kolektor-zdroj, když je hradlové napětí VGS=0 a VDS je určitá hodnota. Obecně na úrovni mikroampérů
IGSS: proud pohonu hradla nebo zpětný proud. Protože vstupní impedance MOSFET je velmi velká, IGSS je obecně na úrovni nanoamp.
3. Dynamické parametry
gfs: transkonduktance. Vztahuje se k poměru změny výstupního proudu kolektoru ke změně napětí hradlového zdroje. Je to míra schopnosti hradlového zdroje napětí řídit odtokový proud. Podívejte se prosím na graf pro přenosový vztah mezi gfs a VGS.
Qg: Celková kapacita nabíjení brány. MOSFET je budicí zařízení napěťového typu. Hnacím procesem je proces vytvoření hradlového napětí. Toho je dosaženo nabíjením kapacity mezi hradlovým zdrojem a hradlovým kolektorem. Tento aspekt bude podrobně popsán níže.
Qgs: Kapacita nabíjení zdroje brány
Qgd: nabíjení od brány k odtoku (s ohledem na Millerův efekt). MOSFET je napěťové budicí zařízení. Hnacím procesem je proces vytvoření hradlového napětí. Toho je dosaženo nabíjením kapacity mezi hradlovým zdrojem a hradlovým kolektorem.
Td(on): doba zpoždění vedení. Doba od okamžiku, kdy vstupní napětí stoupne na 10 %, dokud VDS neklesne na 90 % své amplitudy
Tr: doba náběhu, doba, za kterou výstupní napětí VDS klesne z 90 % na 10 % své amplitudy
Td(off): Doba zpoždění vypnutí, doba od poklesu vstupního napětí na 90 % do okamžiku, kdy VDS stoupne na 10 % svého vypínacího napětí
Tf: Doba poklesu, doba, za kterou výstupní napětí VDS vzroste z 10 % na 90 % své amplitudy
Ciss: Vstupní kapacita, zkratujte kolektor a zdroj a změřte kapacitu mezi hradlem a zdrojem střídavým signálem. Ciss= CGD + CGS (zkrat CDS). Má přímý dopad na zpoždění zapnutí a vypnutí zařízení.
Coss: Výstupní kapacita, zkratujte hradlo a zdroj a změřte kapacitu mezi kolektorem a zdrojem střídavým signálem. Coss = CDS + CGD
Crss: Reverzní přenosová kapacita. Se zdrojem připojeným k zemi je naměřená kapacita mezi kolektorem a hradlem Crss=CGD. Jedním z důležitých parametrů pro spínače je doba náběhu a doběhu. Crss=CGD
Mezielektrodová kapacita a kapacita indukovaná tranzistory MOSFET u MOSFETů jsou většinou výrobců rozděleny na vstupní kapacitu, výstupní kapacitu a zpětnovazební kapacitu. Uvedené hodnoty platí pro pevné napětí odebírané ke zdroji. Tyto kapacity se mění se změnou napětí zdroje kolektoru a hodnota kapacity má omezený vliv. Hodnota vstupní kapacity poskytuje pouze přibližný údaj o nabíjení požadovaném obvodem ovladače, zatímco informace o nabíjení hradla je užitečnější. Udává množství energie, kterou musí brána nabít, aby dosáhla specifického napětí mezi bránou a zdrojem.
4. Charakteristické parametry lavinového průrazu
Parametr charakteristiky lavinového průrazu je indikátorem schopnosti MOSFETu odolávat přepětí ve vypnutém stavu. Pokud napětí překročí limitní napětí zdroje kolektoru, zařízení bude v lavinovém stavu.
EAS: Jednopulzní energie lavinového průrazu. Toto je limitní parametr udávající maximální energii lavinového průrazu, kterou MOSFET vydrží.
IAR: lavinový proud
EAR: Opakovaná energie zhroucení laviny
5. Parametry diod in vivo
IS: Trvalý maximální volnoběhový proud (ze zdroje)
ISM: pulzní maximální volnoběhový proud (ze zdroje)
VSD: pokles napětí v propustném směru
Trr: reverzní doba zotavení
Qrr: Obnova zpětného nabíjení
Ton: Dopředný čas vedení. (v podstatě zanedbatelné)
Definice času zapnutí a času vypnutí MOSFET
Během procesu aplikace je často třeba vzít v úvahu následující vlastnosti:
1. Charakteristiky kladného teplotního koeficientu V (BR) DSS. Tato charakteristika, která se liší od bipolárních zařízení, je činí spolehlivějšími, když se běžné provozní teploty zvyšují. Pozor si ale musíte dát i na jeho spolehlivost při nízkoteplotních studených startech.
2. Charakteristiky záporného teplotního koeficientu V(GS)th. Prahový potenciál brány se do určité míry sníží s rostoucí teplotou přechodu. Určité záření také sníží tento prahový potenciál, možná dokonce pod 0 potenciál. Tato funkce vyžaduje, aby inženýři věnovali pozornost rušení a falešnému spouštění MOSFETů v těchto situacích, zejména u aplikací MOSFET s nízkými prahovými potenciály. Kvůli této charakteristice je někdy nutné navrhnout vypínací potenciál budiče brány na zápornou hodnotu (s odkazem na typ N, typ P atd.), aby se zabránilo rušení a falešnému spouštění.
3. Charakteristiky kladného teplotního koeficientu VDSon/RDSo. Charakteristika, že VDSon/RDSon se s rostoucí teplotou přechodu mírně zvyšuje, umožňuje přímé paralelní použití MOSFETů. Bipolární zařízení jsou v tomto ohledu právě naopak, takže jejich paralelní použití se značně komplikuje. RDSon se také mírně zvýší, když se zvýší ID. Tato charakteristika a kladné teplotní charakteristiky přechodu a povrchového RDSon umožňují MOSFETu vyhnout se sekundárnímu zhroucení jako u bipolárních zařízení. Je však třeba poznamenat, že účinek této funkce je značně omezený. Při paralelním použití, push-pull nebo jiných aplikacích se nemůžete zcela spolehnout na samoregulaci této funkce. Některá zásadní opatření jsou stále nutná. Tato charakteristika také vysvětluje, že ztráty ve vedení se při vysokých teplotách zvětšují. Proto je třeba věnovat zvláštní pozornost výběru parametrů při výpočtu ztrát.
4. Charakteristiky záporného teplotního koeficientu ID, pochopení parametrů MOSFET a jeho hlavních charakteristik ID se výrazně sníží se zvýšením teploty přechodu. Tato vlastnost často vede k tomu, že je při návrhu často nutné zohlednit jeho vnitřní parametry při vysokých teplotách.
5. Charakteristiky záporného teplotního koeficientu lavinové schopnosti IER/EAS. Po zvýšení teploty přechodu, ačkoli MOSFET bude mít větší V(BR)DSS, je třeba poznamenat, že EAS bude výrazně snížen. To znamená, že jeho schopnost odolávat lavinám při vysokých teplotách je mnohem slabší než při normálních teplotách.
6. Schopnost vodivosti a výkon zpětného zotavení parazitní diody v MOSFETu nejsou o nic lepší než u běžných diod. Neočekává se, že bude použit jako hlavní proudový nosič ve smyčce v návrhu. Blokovací diody jsou často zapojeny do série, aby se znehodnotily parazitní diody v těle, a další paralelní diody se používají k vytvoření elektrického nosiče obvodu. Může však být považován za nosič v případě krátkodobého vedení nebo některých malých požadavků na proud, jako je synchronní usměrnění.
7. Rychlý nárůst potenciálu odvodu může způsobit rušivé spouštění pohonu brány, takže tuto možnost je třeba vzít v úvahu ve velkých aplikacích dVDS/dt (vysokofrekvenční rychlé spínací obvody).
Čas odeslání: 13. prosince 2023
