Το "MOSFET" είναι η συντομογραφία του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου ημιαγωγού οξειδίου μετάλλου. Είναι μια συσκευή κατασκευασμένη από τρία υλικά: μέταλλο, οξείδιο (SiO2 ή SiN) και ημιαγωγό. Το MOSFET είναι μια από τις πιο βασικές συσκευές στον τομέα των ημιαγωγών. Είτε πρόκειται για σχεδιασμό IC είτε για εφαρμογές κυκλώματος σε επίπεδο πλακέτας, είναι πολύ εκτεταμένο. Οι κύριες παράμετροι του MOSFET περιλαμβάνουν ID, IDM, VGSS, V(BR)DSS, RDS(on), VGS(th), κ.λπ. Τα γνωρίζετε; OLUKEY Company, ως winsok Ταϊβανέζικη μεσαία και υψηλή τάση μεσαίας και χαμηλής τάσηςMOSFETπάροχος υπηρεσιών agent, διαθέτει μια βασική ομάδα με σχεδόν 20 χρόνια εμπειρίας για να σας εξηγήσει λεπτομερώς τις διάφορες παραμέτρους του MOSFET!
Περιγραφή της σημασίας των παραμέτρων MOSFET
1. Ακραίες παράμετροι:
ID: Μέγιστο ρεύμα πηγής αποστράγγισης. Αναφέρεται στο μέγιστο ρεύμα που επιτρέπεται να περάσει μεταξύ της αποστράγγισης και της πηγής όταν το τρανζίστορ εφέ πεδίου λειτουργεί κανονικά. Το ρεύμα λειτουργίας του τρανζίστορ εφέ πεδίου δεν πρέπει να υπερβαίνει το ID. Αυτή η παράμετρος μειώνεται όσο αυξάνεται η θερμοκρασία της διασταύρωσης.
IDM: Μέγιστο παλμικό ρεύμα πηγής αποστράγγισης. Αυτή η παράμετρος θα μειωθεί καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία της διασταύρωσης, αντανακλώντας μια αντίσταση κρούσης και σχετίζεται επίσης με το χρόνο παλμού. Εάν αυτή η παράμετρος είναι πολύ μικρή, το σύστημα ενδέχεται να κινδυνεύει να διασπαστεί από το ρεύμα κατά τη δοκιμή OCP.
PD: Μέγιστη διαρροή ισχύος. Αναφέρεται στη μέγιστη επιτρεπόμενη απαγωγή ισχύος από την πηγή αποστράγγισης χωρίς να επιδεινώνεται η απόδοση του τρανζίστορ εφέ πεδίου. Όταν χρησιμοποιείται, η πραγματική κατανάλωση ισχύος του FET θα πρέπει να είναι μικρότερη από αυτή του PDSM και να αφήνει ένα ορισμένο περιθώριο. Αυτή η παράμετρος γενικά μειώνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία της διασταύρωσης
VDSS: Μέγιστη τάση αντοχής πηγής αποστράγγισης. Η τάση της πηγής αποστράγγισης όταν το ρέον ρεύμα αποστράγγισης φτάσει σε μια συγκεκριμένη τιμή (εκτινάσσεται απότομα) κάτω από μια συγκεκριμένη θερμοκρασία και βραχυκύκλωμα πηγής πύλης. Η τάση της πηγής αποστράγγισης σε αυτή την περίπτωση ονομάζεται επίσης τάση διάσπασης χιονοστιβάδας. Το VDSS έχει θετικό συντελεστή θερμοκρασίας. Στους -50°C, το VDSS είναι περίπου το 90% αυτού στους 25°C. Λόγω του περιθωρίου που συνήθως απομένει στην κανονική παραγωγή, η τάση διάσπασης χιονοστιβάδας του MOSFET είναι πάντα μεγαλύτερη από την ονομαστική ονομαστική τάση.
OLUKEYΘερμές συμβουλές: Για να διασφαλιστεί η αξιοπιστία του προϊόντος, στις χειρότερες συνθήκες εργασίας, συνιστάται η τάση λειτουργίας να μην υπερβαίνει το 80~90% της ονομαστικής τιμής.
VGSS: Μέγιστη τάση αντοχής πύλης-πηγής. Αναφέρεται στην τιμή VGS όταν το αντίστροφο ρεύμα μεταξύ πύλης και πηγής αρχίζει να αυξάνεται απότομα. Η υπέρβαση αυτής της τιμής τάσης θα προκαλέσει διηλεκτρική διάσπαση του στρώματος οξειδίου της πύλης, η οποία είναι μια καταστροφική και μη αναστρέψιμη βλάβη.
TJ: Μέγιστη θερμοκρασία διασταύρωσης λειτουργίας. Συνήθως είναι 150℃ ή 175℃. Υπό τις συνθήκες εργασίας του σχεδιασμού της συσκευής, είναι απαραίτητο να αποφευχθεί η υπέρβαση αυτής της θερμοκρασίας και να αφήσετε ένα ορισμένο περιθώριο.
TSTG: εύρος θερμοκρασίας αποθήκευσης
Αυτές οι δύο παράμετροι, TJ και TSTG, βαθμονομούν το εύρος θερμοκρασίας της διασταύρωσης που επιτρέπεται από το περιβάλλον εργασίας και αποθήκευσης της συσκευής. Αυτό το εύρος θερμοκρασίας έχει ρυθμιστεί για να πληροί τις ελάχιστες απαιτήσεις διάρκειας ζωής της συσκευής. Εάν διασφαλιστεί ότι η συσκευή λειτουργεί εντός αυτού του εύρους θερμοκρασίας, η διάρκεια ζωής της θα παραταθεί σημαντικά.
2. Στατικές παράμετροι
Οι συνθήκες δοκιμής MOSFET είναι γενικά 2,5V, 4,5V και 10V.
V(BR)DSS: Τάση διάσπασης πηγής αποστράγγισης. Αναφέρεται στη μέγιστη τάση πηγής αποστράγγισης που μπορεί να αντέξει το τρανζίστορ εφέ πεδίου όταν η τάση πύλης VGS είναι 0. Αυτή είναι μια περιοριστική παράμετρος και η τάση λειτουργίας που εφαρμόζεται στο τρανζίστορ εφέ πεδίου πρέπει να είναι μικρότερη από V(BR) DSS. Έχει θετικά χαρακτηριστικά θερμοκρασίας. Επομένως, η τιμή αυτής της παραμέτρου σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας θα πρέπει να λαμβάνεται ως θεώρηση ασφαλείας.
△V(BR)DSS/△Tj: Συντελεστής θερμοκρασίας της τάσης διάσπασης της πηγής αποστράγγισης, γενικά 0,1V/℃
RDS(on): Υπό ορισμένες συνθήκες VGS (συνήθως 10 V), θερμοκρασία διακλάδωσης και ρεύμα αποστράγγισης, η μέγιστη αντίσταση μεταξύ αποστράγγισης και πηγής όταν το MOSFET είναι ενεργοποιημένο. Είναι μια πολύ σημαντική παράμετρος που καθορίζει την ισχύ που καταναλώνεται όταν το MOSFET είναι ενεργοποιημένο. Αυτή η παράμετρος γενικά αυξάνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία της διασταύρωσης. Επομένως, η τιμή αυτής της παραμέτρου στην υψηλότερη θερμοκρασία διασταύρωσης λειτουργίας θα πρέπει να χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της απώλειας και της πτώσης τάσης.
VGS(th): τάση ενεργοποίησης (τάση κατωφλίου). Όταν η τάση ελέγχου της εξωτερικής πύλης VGS υπερβαίνει το VGS(th), οι επιφανειακές στρώσεις αναστροφής των περιοχών αποστράγγισης και πηγής σχηματίζουν ένα συνδεδεμένο κανάλι. Σε εφαρμογές, η τάση πύλης όταν το ID είναι ίσο με 1 mA υπό την κατάσταση βραχυκυκλώματος αποστράγγισης ονομάζεται συχνά τάση ενεργοποίησης. Αυτή η παράμετρος γενικά μειώνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία της διασταύρωσης
IDSS: κορεσμένο ρεύμα πηγής αποστράγγισης, το ρεύμα πηγής αποστράγγισης όταν η τάση πύλης VGS=0 και VDS είναι μια ορισμένη τιμή. Γενικά σε επίπεδο μικροενισχυτή
IGSS: ρεύμα κίνησης πηγής πύλης ή αντίστροφο ρεύμα. Δεδομένου ότι η αντίσταση εισόδου του MOSFET είναι πολύ μεγάλη, το IGSS είναι γενικά στο επίπεδο νανοαμπέρ.
3. Δυναμικές παράμετροι
gfs: transconductance. Αναφέρεται στον λόγο της αλλαγής του ρεύματος εξόδου αποστράγγισης προς τη μεταβολή της τάσης πύλης-πηγής. Είναι ένα μέτρο της ικανότητας της τάσης πύλης-πηγής να ελέγχει το ρεύμα αποστράγγισης. Παρακαλούμε δείτε το γράφημα για τη σχέση μεταφοράς μεταξύ gfs και VGS.
Qg: Συνολική χωρητικότητα φόρτισης πύλης. Το MOSFET είναι μια κινητήρια συσκευή τύπου τάσης. Η διαδικασία οδήγησης είναι η διαδικασία δημιουργίας τάσης πύλης. Αυτό επιτυγχάνεται με τη φόρτιση της χωρητικότητας μεταξύ της πηγής πύλης και της αποστράγγισης πύλης. Αυτή η πτυχή θα συζητηθεί λεπτομερώς παρακάτω.
Qgs: Χωρητικότητα φόρτισης πηγής πύλης
Qgd: χρέωση πύλης προς αποστράγγιση (λαμβάνοντας υπόψη το φαινόμενο Miller). Το MOSFET είναι μια κινητήρια συσκευή τύπου τάσης. Η διαδικασία οδήγησης είναι η διαδικασία δημιουργίας τάσης πύλης. Αυτό επιτυγχάνεται με τη φόρτιση της χωρητικότητας μεταξύ της πηγής πύλης και της αποστράγγισης πύλης.
Td(on): χρόνος καθυστέρησης αγωγής. Ο χρόνος από τότε που η τάση εισόδου αυξάνεται στο 10% έως ότου το VDS πέσει στο 90% του πλάτους του
Tr: χρόνος ανόδου, ο χρόνος για την πτώση της τάσης εξόδου VDS από το 90% στο 10% του πλάτους της
Td(off): Χρόνος καθυστέρησης απενεργοποίησης, ο χρόνος από τη στιγμή που η τάση εισόδου πέφτει στο 90% έως όταν το VDS αυξάνεται στο 10% της τάσης απενεργοποίησης
Tf: Χρόνος πτώσης, ο χρόνος για την αύξηση της τάσης εξόδου VDS από το 10% στο 90% του πλάτους της
Ciss: Εισαγάγετε χωρητικότητα, βραχυκυκλώστε την αποστράγγιση και την πηγή και μετρήστε την χωρητικότητα μεταξύ της πύλης και της πηγής με ένα σήμα AC. Ciss= CGD + CGS (βραχυκύκλωμα CDS). Έχει άμεσο αντίκτυπο στις καθυστερήσεις ενεργοποίησης και απενεργοποίησης της συσκευής.
Coss: Χωρητικότητα εξόδου, βραχυκυκλώστε την πύλη και την πηγή και μετρήστε την χωρητικότητα μεταξύ της αποστράγγισης και της πηγής με ένα σήμα AC. Coss = CDS +CGD
Crss: Αντίστροφη χωρητικότητα μετάδοσης. Με την πηγή συνδεδεμένη στη γείωση, η μετρούμενη χωρητικότητα μεταξύ της αποστράγγισης και της πύλης Crss=CGD. Μία από τις σημαντικές παραμέτρους για τους διακόπτες είναι ο χρόνος ανόδου και πτώσης. Crss=CGD
Η χωρητικότητα μεταξύ ηλεκτροδίων και η επαγόμενη από το MOSFET χωρητικότητα του MOSFET χωρίζονται σε χωρητικότητα εισόδου, χωρητικότητα εξόδου και χωρητικότητα ανάδρασης από τους περισσότερους κατασκευαστές. Οι τιμές που αναφέρονται αφορούν μια σταθερή τάση αποστράγγισης προς πηγή. Αυτές οι χωρητικότητες αλλάζουν καθώς αλλάζει η τάση της πηγής αποστράγγισης και η τιμή της χωρητικότητας έχει περιορισμένη επίδραση. Η τιμή χωρητικότητας εισόδου δίνει μόνο μια κατά προσέγγιση ένδειξη της φόρτισης που απαιτείται από το κύκλωμα οδηγού, ενώ οι πληροφορίες φόρτισης πύλης είναι πιο χρήσιμες. Υποδεικνύει την ποσότητα ενέργειας που πρέπει να φορτίσει η πύλη για να φτάσει σε μια συγκεκριμένη τάση πύλης σε πηγή.
4. Χαρακτηριστικές παράμετροι κατάρρευσης χιονοστιβάδων
Η χαρακτηριστική παράμετρος κατάρρευσης χιονοστιβάδας είναι ένας δείκτης της ικανότητας του MOSFET να αντέχει την υπέρταση σε κατάσταση απενεργοποίησης. Εάν η τάση υπερβεί την οριακή τάση της πηγής αποστράγγισης, η συσκευή θα βρίσκεται σε κατάσταση χιονοστιβάδας.
EAS: Ενέργεια διάσπασης χιονοστιβάδας ενός παλμού. Αυτή είναι μια οριακή παράμετρος, που υποδεικνύει τη μέγιστη ενέργεια διάσπασης χιονοστιβάδας που μπορεί να αντέξει το MOSFET.
IAR: ρεύμα χιονοστιβάδας
EAR: Επαναλαμβανόμενη ενέργεια κατάρρευσης χιονοστιβάδας
5. Παράμετροι διόδου in vivo
IS: Συνεχές μέγιστο ρεύμα ελεύθερου τροχού (από την πηγή)
ISM: μέγιστο παλμικό ρεύμα ελεύθερου τροχού (από την πηγή)
VSD: πτώση τάσης προς τα εμπρός
Trr: αντίστροφος χρόνος ανάκτησης
Qrr: Ανάκτηση αντίστροφης φόρτισης
Τόνος: Χρόνος μπροστινής αγωγής. (Βασικά αμελητέα)
Ορισμός χρόνου ενεργοποίησης και χρόνου απενεργοποίησης MOSFET
Κατά τη διαδικασία αίτησης, συχνά πρέπει να λαμβάνονται υπόψη τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
1. Χαρακτηριστικά θετικού συντελεστή θερμοκρασίας V (BR) DSS. Αυτό το χαρακτηριστικό, το οποίο είναι διαφορετικό από τις διπολικές συσκευές, τις καθιστά πιο αξιόπιστες καθώς αυξάνονται οι κανονικές θερμοκρασίες λειτουργίας. Πρέπει όμως να προσέχετε και την αξιοπιστία του κατά τις κρύες εκκινήσεις σε χαμηλή θερμοκρασία.
2. Χαρακτηριστικά αρνητικού συντελεστή θερμοκρασίας του V(GS)th. Το δυναμικό κατωφλίου πύλης θα μειωθεί σε κάποιο βαθμό καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία της διασταύρωσης. Κάποια ακτινοβολία θα μειώσει επίσης αυτό το δυναμικό κατωφλίου, πιθανώς ακόμη και κάτω από το 0 δυναμικό. Αυτό το χαρακτηριστικό απαιτεί από τους μηχανικούς να δίνουν προσοχή στις παρεμβολές και την εσφαλμένη ενεργοποίηση των MOSFET σε αυτές τις καταστάσεις, ειδικά για εφαρμογές MOSFET με χαμηλά δυναμικά κατωφλίου. Λόγω αυτού του χαρακτηριστικού, μερικές φορές είναι απαραίτητο να σχεδιαστεί το δυναμικό off-voltage του οδηγού πύλης σε μια αρνητική τιμή (αναφερόμενη σε τύπου N, P-type και ούτω καθεξής) για την αποφυγή παρεμβολών και ψευδούς ενεργοποίησης.
3.Θετικά χαρακτηριστικά συντελεστή θερμοκρασίας του VDSon/RDSo. Το χαρακτηριστικό ότι το VDSon/RDSon αυξάνεται ελαφρά καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία της διασταύρωσης καθιστά δυνατή την απευθείας χρήση των MOSFET παράλληλα. Οι διπολικές συσκευές είναι ακριβώς το αντίθετο από αυτή την άποψη, επομένως η παράλληλη χρήση τους γίνεται αρκετά περίπλοκη. Το RDSon θα αυξηθεί επίσης ελαφρώς καθώς αυξάνεται το ID. Αυτό το χαρακτηριστικό και τα θετικά χαρακτηριστικά θερμοκρασίας της διασταύρωσης και της επιφάνειας RDSon επιτρέπουν στο MOSFET να αποφεύγει τη δευτερεύουσα βλάβη όπως οι διπολικές συσκευές. Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι η επίδραση αυτής της δυνατότητας είναι αρκετά περιορισμένη. Όταν χρησιμοποιείται παράλληλα, push-pull ή άλλες εφαρμογές, δεν μπορείτε να βασιστείτε πλήρως στην αυτορρύθμιση αυτής της λειτουργίας. Χρειάζονται ακόμη ορισμένα θεμελιώδη μέτρα. Αυτό το χαρακτηριστικό εξηγεί επίσης ότι οι απώλειες αγωγιμότητας γίνονται μεγαλύτερες σε υψηλές θερμοκρασίες. Ως εκ τούτου, πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στην επιλογή των παραμέτρων κατά τον υπολογισμό των απωλειών.
4. Τα χαρακτηριστικά αρνητικού συντελεστή θερμοκρασίας του ID, η κατανόηση των παραμέτρων του MOSFET και των κύριων χαρακτηριστικών του ID θα μειωθούν σημαντικά όσο αυξάνεται η θερμοκρασία της διασταύρωσης. Αυτό το χαρακτηριστικό καθιστά συχνά απαραίτητο να λαμβάνονται υπόψη οι παράμετροι ID του σε υψηλές θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού.
5. Χαρακτηριστικά αρνητικού συντελεστή θερμοκρασίας ικανότητας χιονοστιβάδας IER/EAS. Μετά την αύξηση της θερμοκρασίας της διασταύρωσης, αν και το MOSFET θα έχει μεγαλύτερο V(BR)DSS, θα πρέπει να σημειωθεί ότι το EAS θα μειωθεί σημαντικά. Δηλαδή, η ικανότητά του να αντέχει τις χιονοστιβάδες σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας είναι πολύ πιο αδύναμη από αυτή σε κανονικές θερμοκρασίες.
6. Η ικανότητα αγωγής και η απόδοση αντίστροφης ανάκτησης της παρασιτικής διόδου στο MOSFET δεν είναι καλύτερες από αυτές των συνηθισμένων διόδων. Δεν αναμένεται να χρησιμοποιηθεί ως ο κύριος φορέας ρεύματος στον βρόχο στο σχεδιασμό. Οι δίοδοι μπλοκαρίσματος συνδέονται συχνά σε σειρά για να ακυρώσουν τις παρασιτικές διόδους στο σώμα και επιπλέον παράλληλες δίοδοι χρησιμοποιούνται για να σχηματίσουν έναν ηλεκτρικό φορέα κυκλώματος. Ωστόσο, μπορεί να θεωρηθεί ως φορέας στην περίπτωση βραχυπρόθεσμης αγωγιμότητας ή κάποιων μικρών απαιτήσεων ρεύματος όπως η σύγχρονη ανόρθωση.
7. Η ταχεία άνοδος του δυναμικού αποστράγγισης μπορεί να προκαλέσει ψευδή ενεργοποίηση του ηλεκτροκινητήρα πύλης, επομένως αυτή η πιθανότητα πρέπει να ληφθεί υπόψη σε μεγάλες εφαρμογές dVDS/dt (κυκλώματα γρήγορης μεταγωγής υψηλής συχνότητας).
Ώρα δημοσίευσης: Δεκ-13-2023
