MOSFET parametreleri hakkında ne kadar bilginiz var? OLUKEY sizin için analiz eder

"MOSFET", Metal Oksit Yarı İletken Alan Etkili Transistörün kısaltmasıdır. Üç malzemeden yapılmış bir cihazdır: metal, oksit (SiO2 veya SiN) ve yarı iletken. MOSFET yarı iletken alanındaki en temel cihazlardan biridir. İster IC tasarımında ister kart düzeyinde devre uygulamalarında olsun, çok kapsamlıdır. MOSFET'in ana parametreleri arasında ID, IDM, VGSS, V(BR)DSS, RDS(on), VGS(th), vb. yer alır. Bunları biliyor musunuz? OLUKEY Şirketi, Winsok Tayvanlı orta-üst düzey orta ve alçak gerilim şirketi olarakMOSFETacente servis sağlayıcısı, MOSFET'in çeşitli parametrelerini size ayrıntılı olarak açıklamak için yaklaşık 20 yıllık deneyime sahip bir çekirdek ekibe sahiptir!

Şekil: WINSOK MOSFETWSG03N10 teknik özellik sayfası

MOSFET parametrelerinin anlamının açıklaması

1. Ekstrem parametreler:

Kimlik: Maksimum drenaj kaynağı akımı. Alan etkili transistör normal şekilde çalışırken drenaj ve kaynak arasında geçmesine izin verilen maksimum akımı ifade eder. Alan etkili transistörün çalışma akımı ID'yi aşmamalıdır. Bağlantı sıcaklığı arttıkça bu parametre azalır.

IDM: Maksimum darbeli drenaj kaynağı akımı. Bu parametre bağlantı noktası sıcaklığı arttıkça düşecek, darbe direncini yansıtacak ve aynı zamanda darbe süresiyle de bağlantılı olacaktır. Bu parametre çok küçükse OCP testi sırasında sistemin akımdan dolayı bozulma riski olabilir.

PD: Dağıtılan maksimum güç. Alan etkili transistörün performansını bozmadan izin verilen maksimum drenaj kaynağı güç dağılımını ifade eder. Kullanıldığında FET'in gerçek güç tüketimi PDSM'ninkinden daha az olmalı ve belirli bir marj bırakmalıdır. Bu parametre genellikle bağlantı noktası sıcaklığı arttıkça azalır

VDSS: Maksimum drenaj kaynağı dayanım voltajı. Akan drenaj akımı belirli bir sıcaklık ve geçit kaynağı kısa devresi altında belirli bir değere ulaştığında (keskin bir şekilde yükseldiğinde) drenaj kaynağı voltajı. Bu durumda drenaj kaynağı voltajına çığ kırılma voltajı da denir. VDSS pozitif bir sıcaklık katsayısına sahiptir. -50°C'de VDSS, 25°C'dekinin yaklaşık %90'ıdır. Normal üretimde genellikle bırakılan pay nedeniyle, MOSFET'in çığ kırılma gerilimi her zaman nominal nominal gerilimden daha yüksektir.

OLUKEYSıcak İpuçları: En kötü çalışma koşullarında ürün güvenilirliğini sağlamak için çalışma voltajının nominal değerin %80~90'ını aşmaması önerilir.

VGSS: Maksimum geçit kaynağı dayanım gerilimi. Kapı ile kaynak arasındaki ters akımın keskin bir şekilde artmaya başlaması VGS değerini ifade eder. Bu voltaj değerinin aşılması, geçit oksit tabakasının dielektrik bozulmasına neden olur; bu, yıkıcı ve geri dönüşü olmayan bir bozulmadır.

TJ: Maksimum çalışma bağlantı noktası sıcaklığı. Genellikle 150°C veya 175°C'dir. Cihaz tasarımının çalışma şartlarında bu sıcaklığın aşılmaması ve belli bir aralık bırakılması gerekmektedir.

TSTG: depolama sıcaklığı aralığı

Bu iki parametre, TJ ve TSTG, cihazın çalışma ve depolama ortamının izin verdiği bağlantı sıcaklığı aralığını kalibre eder. Bu sıcaklık aralığı cihazın minimum çalışma ömrü gereksinimlerini karşılayacak şekilde ayarlanmıştır. Cihazın bu sıcaklık aralığında çalışması sağlanırsa çalışma ömrü büyük oranda uzayacaktır.

2. Statik parametreler

MOSFET test koşulları genellikle 2,5V, 4,5V ve 10V'dur.

V(BR)DSS: Drenaj kaynağı arıza gerilimi. Kapı kaynağı voltajı VGS 0 olduğunda alan etkili transistörün dayanabileceği maksimum drenaj kaynağı voltajını ifade eder. Bu sınırlayıcı bir parametredir ve alan etkili transistöre uygulanan çalışma voltajı V(BR)'den düşük olmalıdır. DSS. Pozitif sıcaklık özelliklerine sahiptir. Bu nedenle bu parametrenin düşük sıcaklık koşullarındaki değeri güvenlik açısından dikkate alınmalıdır.

△V(BR)DSS/△Tj: Drenaj kaynağı arıza geriliminin sıcaklık katsayısı, genellikle 0,1V/°

RDS(on): VGS'nin (genellikle 10V) belirli koşulları altında, bağlantı sıcaklığı ve drenaj akımı, MOSFET açıldığında drenaj ve kaynak arasındaki maksimum direnç. MOSFET açıldığında tüketilen gücü belirleyen çok önemli bir parametredir. Bu parametre genellikle bağlantı sıcaklığı arttıkça artar. Bu nedenle kayıp ve gerilim düşümü hesaplamasında bu parametrenin en yüksek çalışma bağlantı sıcaklığındaki değeri kullanılmalıdır.

VGS(th): açılma gerilimi (eşik gerilimi). Harici geçit kontrol voltajı VGS, VGS(th)'yi aştığında, drenaj ve kaynak bölgelerinin yüzey ters çevirme katmanları bağlı bir kanal oluşturur. Uygulamalarda, drenaj kısa devre koşulu altında ID 1 mA'ye eşit olduğunda kapı voltajına genellikle açma voltajı denir. Bu parametre genellikle bağlantı sıcaklığı arttıkça azalır

IDSS: doymuş drenaj kaynağı akımı, geçit voltajı VGS=0 ve VDS belirli bir değer olduğunda drenaj kaynağı akımı. Genellikle mikroamper düzeyinde

IGSS: geçit kaynağı sürücü akımı veya ters akım. MOSFET giriş empedansı çok büyük olduğundan IGSS genel olarak nanoamp seviyesindedir.

3. Dinamik parametreler

gfs: iletkenlik. Drenaj çıkış akımındaki değişimin geçit kaynağı voltajındaki değişime oranını ifade eder. Geçit kaynağı voltajının drenaj akımını kontrol etme yeteneğinin bir ölçüsüdür. Gfs ve VGS arasındaki transfer ilişkisi için lütfen tabloya bakınız.

Qg: Toplam geçit şarj kapasitesi. MOSFET, voltaj tipi bir sürüş cihazıdır. Sürüş süreci kapı voltajının kurulma sürecidir. Bu, geçit kaynağı ile geçit tahliyesi arasındaki kapasitansın şarj edilmesiyle elde edilir. Bu husus aşağıda ayrıntılı olarak ele alınacaktır.

Qgs: Geçit kaynağı şarj kapasitesi

Qgd: geçitten drenaja yük (Miller etkisi dikkate alınarak). MOSFET, voltaj tipi bir sürüş cihazıdır. Sürüş süreci kapı voltajının kurulma sürecidir. Bu, geçit kaynağı ile geçit tahliyesi arasındaki kapasitansın şarj edilmesiyle elde edilir.

Td(on): iletim gecikme süresi. Giriş voltajının %10'a yükselmesinden VDS'nin genliğinin %90'ına düşmesine kadar geçen süre

Tr: yükselme süresi, çıkış voltajı VDS'nin genliğinin %90'ından %10'una düşme süresi

Td(off): Kapanma gecikme süresi, giriş voltajının %90'a düşmesinden VDS'nin kapanma voltajının %10'una yükselmesine kadar geçen süre

Tf: Düşme süresi, çıkış voltajı VDS'nin genliğinin %10'undan %90'ına yükselme süresi

Ciss: Giriş kapasitansı, drenaja ve kaynağa kısa devre yapın ve geçit ile kaynak arasındaki kapasitansı bir AC sinyaliyle ölçün. Ciss= CGD + CGS (CDS kısa devresi). Cihazın açılma ve kapanma gecikmelerine doğrudan etkisi vardır.

Coss: Çıkış kapasitansı, geçit ve kaynağa kısa devre yapın ve drenaj ile kaynak arasındaki kapasitansı bir AC sinyaliyle ölçün. Coss = CDS +CGD

Crss: Ters iletim kapasitansı. Kaynak toprağa bağlıyken drenaj ve geçit arasında ölçülen kapasitans Crss=CGD. Anahtarlar için önemli parametrelerden biri yükselme ve düşme süreleridir. Crss=CGD

MOSFET'in elektrotlar arası kapasitansı ve MOSFET'in indüklediği kapasitansı çoğu üretici tarafından giriş kapasitansı, çıkış kapasitansı ve geri besleme kapasitansı olarak bölünmüştür. Belirtilen değerler sabit bir drenajdan kaynağa voltaj içindir. Bu kapasitanslar, drenaj kaynağı voltajı değiştikçe değişir ve kapasitans değerinin sınırlı bir etkisi vardır. Giriş kapasitans değeri, sürücü devresinin gerektirdiği şarjın yalnızca yaklaşık bir göstergesini verirken geçit şarj bilgisi daha kullanışlıdır. Belirli bir kapıdan kaynağa voltaja ulaşmak için kapının şarj etmesi gereken enerji miktarını gösterir.

4. Çığ dökümü karakteristik parametreleri

Çığ arıza karakteristiği parametresi, MOSFET'in kapalı durumda aşırı gerilime dayanma yeteneğinin bir göstergesidir. Gerilim, boşaltma kaynağı sınır gerilimini aşarsa cihaz çığ durumuna düşecektir.

EAS: Tek darbeli çığ kırılma enerjisi. Bu, MOSFET'in dayanabileceği maksimum çığ kırılma enerjisini gösteren bir sınır parametresidir.

IAR: çığ akımı

KULAK: Tekrarlanan Çığ Kırılım Enerjisi

5. İn vivo diyot parametreleri

IS: Sürekli maksimum serbest dönüş akımı (kaynaktan)

ISM: darbe maksimum serbest dönüş akımı (kaynaktan)

VSD: ileri voltaj düşüşü

Trr: iyileşme süresini tersine çevir

Qrr: Ters şarj kurtarma

Ton: İleri iletim süresi. (Temel olarak ihmal edilebilir)

WINSOK MOSFET çığ dökümü karakteristik parametreleri

MOSFET açılma zamanı ve kapanma zamanı tanımı

Başvuru sürecinde genellikle aşağıdaki özelliklerin dikkate alınması gerekir:

1. V (BR) DSS'nin pozitif sıcaklık katsayısı özellikleri. Bipolar cihazlardan farklı olan bu özellik, normal çalışma sıcaklıkları arttıkça onları daha güvenilir hale getirir. Ancak düşük sıcaklıktaki soğuk çalıştırma sırasında güvenilirliğine de dikkat etmeniz gerekir.

2. V(GS)th'in negatif sıcaklık katsayısı özellikleri. Bağlantı noktası sıcaklığı arttıkça kapı eşik potansiyeli belli bir dereceye kadar azalacaktır. Bazı radyasyonlar da bu eşik potansiyelini, hatta muhtemelen 0 potansiyelinin altına düşürecektir. Bu özellik, mühendislerin, özellikle düşük eşik potansiyeline sahip MOSFET uygulamaları için bu durumlarda MOSFET'lerin girişimine ve yanlış tetiklenmesine dikkat etmelerini gerektirir. Bu özellikten dolayı, paraziti ve yanlış tetiklemeyi önlemek için bazen kapı sürücüsünün kapalı voltaj potansiyelini negatif bir değere (N tipi, P tipi vb. atıfta bulunarak) tasarlamak gerekebilir.

3.VDSon/RDSo'nun pozitif sıcaklık katsayısı özellikleri. Bağlantı sıcaklığı arttıkça VDSon/RDSon'un hafifçe artması özelliği, MOSFET'lerin doğrudan paralel olarak kullanılmasını mümkün kılar. Bipolar cihazlar ise bu durumun tam tersi olduğundan paralel olarak kullanımı oldukça karmaşık hale geliyor. ID arttıkça RDSon da biraz artacaktır. Bu karakteristik ve bağlantı ve yüzey RSon'unun pozitif sıcaklık özellikleri, MOSFET'in bipolar cihazlar gibi ikincil arızalardan kaçınmasını sağlar. Ancak bu özelliğin etkisinin oldukça sınırlı olduğunu belirtelim. Paralel, itme-çekme veya diğer uygulamalarda kullanıldığında bu özelliğin kendi kendini düzenlemesine tamamen güvenemezsiniz. Halen bazı temel önlemlere ihtiyaç var. Bu özellik aynı zamanda yüksek sıcaklıklarda iletim kayıplarının arttığını da açıklamaktadır. Bu nedenle kayıpları hesaplarken parametre seçimine özellikle dikkat edilmelidir.

4. ID'nin negatif sıcaklık katsayısı özellikleri, MOSFET parametrelerinin anlaşılması ve ID'nin ana karakteristikleri, bağlantı sıcaklığı arttıkça önemli ölçüde azalacaktır. Bu özellik, tasarım sırasında yüksek sıcaklıklarda ID parametrelerinin dikkate alınmasını sıklıkla gerekli kılar.

5. Çığ kabiliyeti IER/EAS'nin negatif sıcaklık katsayısı özellikleri. Bağlantı sıcaklığının artmasından sonra MOSFET'in V(BR)DSS'si daha büyük olsa da EAS'nin önemli ölçüde azalacağını belirtmek gerekir. Yani yüksek sıcaklık koşullarında çığlara dayanma yeteneği normal sıcaklıklara göre çok daha zayıftır.

6. MOSFET'teki parazit diyotun iletim kapasitesi ve ters toparlanma performansı sıradan diyotlardan daha iyi değildir. Tasarımda döngüde ana akım taşıyıcısı olarak kullanılması beklenmemektedir. Engelleme diyotları genellikle vücuttaki parazit diyotları geçersiz kılmak için seri olarak bağlanır ve bir devre elektrik taşıyıcısı oluşturmak için ek paralel diyotlar kullanılır. Ancak kısa süreli iletim veya senkron doğrultma gibi bazı küçük akım gereksinimleri durumunda taşıyıcı olarak düşünülebilir.

7. Drenaj potansiyelinin hızlı yükselişi geçit sürücüsünün sahte tetiklenmesine neden olabilir, dolayısıyla bu olasılığın büyük dVDS/dt uygulamalarında (yüksek frekanslı hızlı anahtarlama devreleri) dikkate alınması gerekir.