Пояснення кожного параметра потужності MOSFET

Максимальна напруга стоку-витоку VDSS

Якщо джерело затвора замкнуто, номінальна напруга сток-витік (VDSS) є максимальною напругою, яку можна застосувати до сток-витік без лавинного пробою. Залежно від температури фактична напруга лавинного пробою може бути нижчою за номінальну VDSS. Для детального опису V(BR)DSS див. Electrostatic

Для детального опису V(BR)DSS див. Електростатичні характеристики.

VGS Максимальна напруга джерела затвора

Номінальна напруга VGS - це максимальна напруга, яку можна застосувати між полюсами джерела затвора. Основна мета встановлення цієї номінальної напруги – запобігти пошкодженню оксиду затвора, спричиненому надмірною напругою. Фактична напруга, яку може витримати оксид затвора, набагато вища за номінальну напругу, але буде змінюватися в залежності від виробничого процесу.

Фактичний оксид затвора може витримувати напругу, набагато вищу за номінальну, але вона буде змінюватись залежно від виробничого процесу, тому збереження VGS у межах номінальної напруги забезпечить надійність застосування.

ID - постійний струм витоку

ID визначається як максимально допустимий безперервний постійний струм при максимальній номінальній температурі переходу, TJ (max), і температурі поверхні трубки 25°C або вище. Цей параметр є функцією номінального теплового опору між з’єднанням і корпусом, RθJC, і температури корпусу:

Втрати на комутацію не включені в ID, і для практичного використання важко підтримувати температуру поверхні трубки на рівні 25°C (Tcase). Таким чином, фактичний струм перемикання в додатках із жорстким перемиканням зазвичай становить менше половини номінального значення ID при TC = 25°C, зазвичай у діапазоні від 1/3 до 1/4. комплементарний.

Крім того, ID при певній температурі можна оцінити, якщо використовувати тепловий опір JA, що є більш реалістичним значенням.

IDM - імпульсний струм стоку

Цей параметр відображає величину імпульсного струму, який може витримувати пристрій, який набагато вище, ніж безперервний постійний струм. Метою визначення IDM є: омічна область лінії. Для певної напруги затвор-витік,MOSFETпроводить при наявності максимального струму стоку

поточний. Як показано на малюнку, для заданої напруги затвор-витік, якщо робоча точка розташована в лінійній області, збільшення струму витоку підвищує напругу витік-витік, що збільшує втрати на провідність. Тривала робота на високій потужності призведе до виходу пристрою з ладу. З цієї причини

Таким чином, номінальний IDM повинен бути встановлений нижче області при типовій напрузі приводу затвора. Гранична точка області знаходиться на перетині Vgs і кривої.

Тому необхідно встановити верхню межу щільності струму, щоб запобігти надто сильному нагріванню мікросхеми та перегоранню. Це, по суті, для запобігання надлишковому струму, що протікає через пакетні виводи, оскільки в деяких випадках «найслабшим з’єднанням» на всьому чіпі є не сам чіп, а пакетні виводи.

Враховуючи обмеження термічного впливу на IDM, підвищення температури залежить від ширини імпульсу, інтервалу часу між імпульсами, розсіювання тепла, RDS(on), а також форми та амплітуди імпульсного струму. Просте переконання, що імпульсний струм не перевищує обмеження IDM, не гарантує, що температура переходу буде досягнута

не перевищує гранично допустимого значення. Температуру переходу під дією імпульсного струму можна оцінити, звернувшись до обговорення перехідного теплового опору в Термічних і механічних властивостях.

PD - Загальне допустиме розсіювання потужності каналу

Загальна допустима розсіювана потужність каналу калібрує максимальну розсіювану потужність, яку може розсіювати пристрій, і її можна виразити як функцію максимальної температури переходу та теплового опору при температурі корпусу 25°C.

TJ, TSTG - діапазон температур навколишнього середовища при експлуатації та зберіганні

Ці два параметри калібрують температурний діапазон з’єднання, дозволений робочим середовищем пристрою та його зберігання. Цей температурний діапазон встановлено відповідно до мінімального терміну експлуатації пристрою. Забезпечення роботи пристрою в цьому діапазоні температур значно подовжить термін його служби.

Енергія одноімпульсного лавинного пробою EAS

 

Якщо перевищення напруги (зазвичай через струм витоку та блукаючу індуктивність) не перевищує напруги пробою, пристрій не зазнає лавинного пробою, і тому не потребує здатності розсіювати лавинний пробій. Енергія лавинного пробою калібрує перехідний перехід, який може витримати пристрій.

Енергія лавинного пробою визначає безпечне значення перехідної перевищення напруги, яке може витримати пристрій, і залежить від кількості енергії, яку потрібно розсіяти, щоб відбувся лавинний збій.

Пристрій, який визначає рейтинг енергії лавинного руйнування, зазвичай також визначає рейтинг EAS, який за значенням подібний до рейтингу UIS, і визначає, скільки енергії зворотного лавинного руйнування пристрій може безпечно поглинути.

L — значення індуктивності, а iD — піковий струм, що протікає в індукторі, який раптово перетворюється на струм стоку в вимірювальному пристрої. Напруга, що створюється на індукторі, перевищує напругу пробою MOSFET і призведе до лавинного пробою. Коли відбувається лавинний пробій, струм в індукторі буде протікати через пристрій MOSFET, навіть якщоMOSFETвимкнено. Енергія, що накопичується в індукторі, подібна до енергії, що накопичується в паразитному індукторі та розсіюється MOSFET.

Коли МОП-транзистори підключені паралельно, напруги пробою навряд чи ідентичні між пристроями. Зазвичай трапляється так, що один пристрій першим відчуває лавинний збій, і всі наступні струми (енергія) лавинного пробою протікають через цей пристрій.

EAR - енергія повторюваної лавини

Енергія повторюваних лавин стала «галузевим стандартом», але без налаштування частоти, інших втрат і величини охолодження цей параметр не має значення. Умови розсіювання тепла (охолодження) часто визначають повторювану енергію лавини. Також важко передбачити рівень енергії, що виділяється лавинним пробою.

Також важко передбачити рівень енергії, що виділяється лавинним пробою.

Справжнє значення рейтингу EAR полягає в калібруванні повторюваної енергії лавинного руйнування, яку може витримати пристрій. Це визначення передбачає відсутність обмежень на частоту, щоб пристрій не перегрівався, що реально для будь-якого пристрою, де може статися лавиноподібна поломка.

Гарною ідеєю є виміряти температуру пристрою, що працює, або радіатора, щоб побачити, чи не перегрівається MOSFET-пристрій під час перевірки конструкції пристрою, особливо для пристроїв, де ймовірна лавинна поломка.

IAR - струм лавинного пробою

Для деяких пристроїв тенденція до заданого фронту струму на мікросхемі під час лавинної поломки вимагає обмеження лавинного струму IAR. Таким чином, лавинний струм стає «дрібним шрифтом» специфікації енергії лавинного пробою; це розкриває справжні можливості пристрою.

Частина II Статичні електричні характеристики

V(BR)DSS: Напруга пробою витоку-витоку (напруга руйнування)

V(BR)DSS (іноді званий VBDSS) — це напруга сток-витік, при якій струм, що протікає через стік, досягає певного значення за певної температури та з замкнутим джерелом затвора. Напруга сток-витік в цьому випадку є напругою лавинного пробою.

V(BR)DSS є додатним температурним коефіцієнтом, і за низьких температур V(BR)DSS є меншим, ніж максимальна номінальна напруга сток-витік при 25°C. При -50°C V(BR)DSS менше, ніж максимальна номінальна напруга сток-витік при -50°C. При -50°C V(BR)DSS становить приблизно 90% від максимальної номінальної напруги сток-джерело при 25°C.

VGS(th), VGS(off): Порогова напруга

VGS(th) — це напруга, при якій додана напруга джерела затвора може спричинити появу струму в стоку або зникнення струму, коли MOSFET вимикається, а також умови для тестування (струм стоку, напруга джерела стоку, з’єднання температура). Зазвичай усі MOS-пристрої воріт відрізняються

порогові напруги будуть різними. Таким чином, вказано діапазон зміни VGS(th). VGS(th) – негативний температурний коефіцієнт, коли температура підвищується,MOSFETвмикатиметься при відносно низькій напрузі джерела затвора.

RDS(увімкнено): Опір увімкнення

RDS(on) — це опір сток-витік, виміряний при певному струмі стоку (зазвичай половина внутрішнього струму), напрузі затвор-витік і 25°C. RDS(on) — це опір сток-витік, виміряний при певному струмі стоку (зазвичай половині ID струму), напрузі затвор-витік і 25°C.

IDSS: струм стоку нульової напруги затвора

IDSS — це струм витоку між стоком і витоком при певній напрузі стік-витік, коли напруга затвор-витік дорівнює нулю. Оскільки струм витоку зростає з температурою, IDSS визначено як для кімнатної, так і для високої температури. Потужність розсіювання через струм витоку можна розрахувати шляхом множення IDSS на напругу між джерелами стоку, яка зазвичай незначна.

IGSS - Струм витоку джерела затвора

IGSS - це струм витоку, що протікає через затвор при певній напрузі джерела затвора.

Частина III Динамічні електричні характеристики

Ciss: вхідна ємність

Ємність між затвором і витоком, виміряна за допомогою сигналу змінного струму шляхом замикання стоку на витік, є вхідною ємністю; Ciss формується шляхом паралельного з’єднання ємності витоку затвора, Cgd, і ємності витоку затвора, Cgs, або Ciss = Cgs + Cgd. Пристрій включається, коли вхідна ємність заряджається до порогової напруги, і вимикається, коли вона розряджається до певного значення. Таким чином, схема драйвера і Ciss безпосередньо впливають на затримку включення і виключення пристрою.

Coss : Вихідна ємність

Вихідна ємність — це ємність між стоком і витоком, виміряна за допомогою сигналу змінного струму, коли джерело затвора замкнуто, Coss формується шляхом паралельного з’єднання ємності стік-витік Cds і ємності затвор-сток Cgd, або Coss = Cds + Cgd. Для додатків з м’яким перемиканням Coss дуже важливий, оскільки він може викликати резонанс у ланцюзі.

Crss: Зворотна передавальна ємність

Ємність, виміряна між стоком і затвором із заземленим джерелом, є ємністю зворотного перенесення. Ємність зворотного перенесення еквівалентна ємності стоку затвора, Cres = Cgd, і часто називається ємністю Міллера, яка є одним із найважливіших параметрів для часу наростання та спаду перемикача.

Це важливий параметр для часу наростання та спаду перемикання, а також впливає на час затримки вимкнення. Зі збільшенням напруги стоку ємність зменшується, особливо вихідна ємність і ємність зворотного перенесення.

Qgs, Qgd і Qg: заряд воріт

Значення заряду затвора відображає заряд, що зберігається на конденсаторі між висновками. Оскільки заряд конденсатора змінюється разом із напругою в момент перемикання, ефект заряду затвора часто враховується при проектуванні схем драйвера затвора.

Qgs — це заряд від 0 до першої точки перегину, Qgd — це частина від першої до другої точки перегину (також називається зарядом Міллера), а Qg — це частина від 0 до точки, де VGS дорівнює певному приводу напруга.

Зміни струму витоку та напруги джерела витоку мають відносно невеликий вплив на значення заряду затвора, і заряд затвора не змінюється з температурою. Умови випробування вказуються. Графік заряду затвора наведено в таблиці даних, включаючи відповідні криві зміни заряду затвора для фіксованого струму витоку та змінної напруги джерела витоку.

Відповідні криві зміни заряду затвора для фіксованого струму стоку та змінної напруги джерела стоку включені в таблиці даних. На графіку напруга плато VGS(pl) зростає менше зі збільшенням струму (і зменшується зі зменшенням струму). Напруга плато також пропорційна пороговій напрузі, тому інша порогова напруга вироблятиме іншу напругу плато.

напруга.

Наступна діаграма є більш детальною та прикладною:

td(on) : час затримки включення

Час затримки включення - це час від моменту, коли напруга джерела затвора підвищується до 10% від напруги приводу затвора, до моменту, коли струм витоку підвищується до 10% від заданого струму.

td(off) : час затримки вимкнення

Час затримки вимкнення - це час, що минув від моменту, коли напруга джерела затвора впала до 90% від напруги приводу затвора, до моменту, коли струм витоку впав до 90% від зазначеного струму. Це показує затримку перед тим, як струм передається на навантаження.

tr : Час наростання

Час наростання – це час, необхідний для підвищення струму стоку від 10% до 90%.

tf : Час падіння

Час падіння – це час, який потрібен для падіння струму стоку з 90% до 10%.