Χωρητικότητα πύλης, αντίσταση ενεργοποίησης και άλλες παράμετροι των MOSFET

I. Χωρητικότητα πύλης

Η χωρητικότητα πύλης περιλαμβάνει κυρίως χωρητικότητα εισόδου (Ciss), χωρητικότητα εξόδου (Coss) και χωρητικότητα αντίστροφης μεταφοράς (Crss, επίσης γνωστή ως χωρητικότητα Miller).

 

Χωρητικότητα εισόδου (Ciss):

 

ΟΡΙΣΜΟΣ: Η χωρητικότητα εισόδου είναι η συνολική χωρητικότητα μεταξύ της πύλης και της πηγής και της αποστράγγισης, και αποτελείται από τη χωρητικότητα της πηγής πύλης (Cgs) και την χωρητικότητα αποστράγγισης πύλης (Cgd) που συνδέονται παράλληλα, δηλαδή Ciss = Cgs + Cgd.

 

Λειτουργία: Η χωρητικότητα εισόδου επηρεάζει την ταχύτητα μεταγωγής του MOSFET. Όταν η χωρητικότητα εισόδου φορτίζεται σε μια τάση κατωφλίου, η συσκευή μπορεί να ενεργοποιηθεί. εκφορτιστεί σε μια συγκεκριμένη τιμή, η συσκευή μπορεί να απενεργοποιηθεί. Επομένως, το κύκλωμα οδήγησης και το Ciss έχουν άμεσο αντίκτυπο στην καθυστέρηση ενεργοποίησης και απενεργοποίησης της συσκευής.

 

Χωρητικότητα εξόδου (Coss):

Ορισμός: Η χωρητικότητα εξόδου είναι η συνολική χωρητικότητα μεταξύ της αποστράγγισης και της πηγής και αποτελείται από την χωρητικότητα πηγής αποστράγγισης (Cds) και την χωρητικότητα πύλης-αποχέτευσης (Cgd) παράλληλα, δηλαδή Coss = Cds + Cgd.

 

Ρόλος: Σε εφαρμογές soft-switching, το Coss είναι πολύ σημαντικό γιατί μπορεί να προκαλέσει συντονισμό στο κύκλωμα.

 

Αντίστροφη χωρητικότητα μετάδοσης (Crss):

Ορισμός: Η χωρητικότητα αντίστροφης μεταφοράς είναι ισοδύναμη με την χωρητικότητα αποστράγγισης πύλης (Cgd) και συχνά αναφέρεται ως χωρητικότητα Miller.

 

Ρόλος: Η χωρητικότητα αντίστροφης μεταφοράς είναι μια σημαντική παράμετρος για τους χρόνους ανόδου και πτώσης του διακόπτη και επηρεάζει επίσης τον χρόνο καθυστέρησης απενεργοποίησης. Η τιμή της χωρητικότητας μειώνεται καθώς αυξάνεται η τάση της πηγής αποστράγγισης.

II. On-resistance (Rds(on))

 

Ορισμός: Αντίσταση ενεργοποίησης είναι η αντίσταση μεταξύ της πηγής και της αποστράγγισης ενός MOSFET σε κατάσταση ενεργοποίησης υπό συγκεκριμένες συνθήκες (π.χ. ειδικό ρεύμα διαρροής, τάση πύλης και θερμοκρασία).

 

Παράγοντες που επηρεάζουν: Η αντίσταση on-δεν είναι μια σταθερή τιμή, επηρεάζεται από τη θερμοκρασία, όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο μεγαλύτερη είναι η Rds(on). Επιπλέον, όσο υψηλότερη είναι η τάση αντοχής, τόσο πιο παχιά είναι η εσωτερική δομή του MOSFET, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίστοιχη αντίσταση.

 

 

Σημασία: Όταν σχεδιάζετε ένα κύκλωμα τροφοδοσίας μεταγωγής ή ενός κυκλώματος οδήγησης, είναι απαραίτητο να λάβετε υπόψη την αντίσταση ενεργοποίησης του MOSFET, επειδή το ρεύμα που ρέει μέσω του MOSFET θα καταναλώσει ενέργεια σε αυτήν την αντίσταση και αυτό το μέρος της ενέργειας που καταναλώνεται ονομάζεται ενεργοποίηση απώλεια αντίστασης. Η επιλογή ενός MOSFET με χαμηλή αντίσταση κατά την ενεργοποίηση μπορεί να μειώσει την απώλεια αντίστασης.

 

Τρίτον, άλλες σημαντικές παράμετροι

Εκτός από τη χωρητικότητα και την αντίσταση της πύλης, το MOSFET έχει κάποιες άλλες σημαντικές παραμέτρους όπως:

V(BR)DSS (Τάση διακοπής της πηγής αποστράγγισης):Η τάση της πηγής αποστράγγισης στην οποία το ρεύμα που ρέει μέσω της αποχέτευσης φτάνει μια συγκεκριμένη τιμή σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία και με την πηγή πύλης βραχυκυκλωμένη. Πάνω από αυτή την τιμή, ο σωλήνας μπορεί να καταστραφεί.

 

VGS(th) (Threshold Voltage):Η τάση πύλης που απαιτείται για να αρχίσει να σχηματίζεται ένα αγώγιμο κανάλι μεταξύ της πηγής και της αποστράγγισης. Για τυπικά MOSFET N-καναλιών, το VT είναι περίπου 3 έως 6V.

 

ID (Μέγιστο συνεχές ρεύμα αποστράγγισης):Το μέγιστο συνεχές ρεύμα συνεχούς ρεύματος που μπορεί να επιτραπεί από το τσιπ στη μέγιστη ονομαστική θερμοκρασία διασταύρωσης.

 

IDM (Μέγιστο παλμικό ρεύμα αποστράγγισης):Αντανακλά το επίπεδο του παλμικού ρεύματος που μπορεί να χειριστεί η συσκευή, με το παλμικό ρεύμα να είναι πολύ υψηλότερο από το συνεχές ρεύμα συνεχούς ρεύματος.

 

PD (μέγιστη απαγωγή ισχύος):η συσκευή μπορεί να διαλύσει τη μέγιστη κατανάλωση ενέργειας.

 

Συνοπτικά, η χωρητικότητα της πύλης, η αντίσταση και άλλες παράμετροι ενός MOSFET είναι κρίσιμες για την απόδοση και την εφαρμογή του και πρέπει να επιλεγούν και να σχεδιαστούν σύμφωνα με συγκεκριμένα σενάρια και απαιτήσεις εφαρμογής.