«MOSFET» — це абревіатура від Metal Oxide Semicoductor Field Effect Transistor. Це пристрій, виготовлений з трьох матеріалів: металу, оксиду (SiO2 або SiN) і напівпровідника. MOSFET є одним із найпростіших пристроїв у галузі напівпровідників. Незалежно від того, чи це розробка IC, чи застосування схем на рівні плати, воно дуже обширне. Основні параметри MOSFET включають ID, IDM, VGSS, V(BR)DSS, RDS(on), VGS(th) тощо. Чи знаєте ви їх? OLUKEY Company, як winsok тайваньського середнього та високого класу середньої та низької напругиMOSFETагент-постачальник послуг, має основну команду з майже 20-річним досвідом, щоб детально пояснити вам різні параметри MOSFET!
Опис значення параметрів MOSFET
1. Екстремальні параметри:
ID: максимальний струм витік-витік. Це стосується максимального струму, який може проходити між стоком і витоком, коли польовий транзистор працює нормально. Робочий струм польового транзистора не повинен перевищувати ID. Цей параметр зменшується зі збільшенням температури переходу.
IDM: максимальний імпульсний струм витік-витік. Цей параметр зменшуватиметься зі збільшенням температури переходу, що відображає ударостійкість, а також пов’язане з часом імпульсу. Якщо цей параметр занадто малий, система може бути під загрозою поломки струмом під час тестування OCP.
PD: Максимальна розсіювана потужність. Це стосується максимальної розсіюваної потужності сток-витік без погіршення продуктивності польового транзистора. При використанні фактичне енергоспоживання польового транзистора має бути менше, ніж у PDSM, і залишати певний запас. Цей параметр зазвичай зменшується зі збільшенням температури переходу
VDSS: максимальна витримувана напруга сток-витік. Напруга стік-витік, коли поточний струм стоку досягає певного значення (різко зростає) за певної температури та короткого замикання затвор-витік. Напруга сток-витік в цьому випадку також називається напругою лавинного пробою. ВДСС має позитивний температурний коефіцієнт. При -50°C VDSS становить приблизно 90% від показника при 25°C. Через допуск, який зазвичай залишають у звичайному виробництві, напруга лавинного пробою MOSFET завжди перевищує номінальну номінальну напругу.
ОЛУКЕЙГарні поради: для забезпечення надійності виробу в найгірших умовах роботи рекомендовано, щоб робоча напруга не перевищувала 80–90% від номінального значення.
VGSS: максимальна витримувана напруга затвор-витік. Це відноситься до значення VGS, коли зворотний струм між затвором і джерелом починає різко зростати. Перевищення цього значення напруги спричинить діелектричний пробій оксидного шару затвора, що є руйнівним і необоротним пробоїм.
TJ: Максимальна робоча температура спаю. Зазвичай це 150 ℃ або 175 ℃. Згідно з робочими умовами конструкції пристрою, необхідно уникати перевищення цієї температури та залишати певний запас.
TSTG: діапазон температур зберігання
Ці два параметри, TJ і TSTG, калібрують діапазон температури з’єднання, дозволений робочим середовищем і середовищем зберігання пристрою. Цей температурний діапазон налаштовано таким чином, щоб відповідати вимогам мінімального терміну експлуатації пристрою. Якщо забезпечити роботу пристрою в цьому діапазоні температур, термін його служби значно подовжується.
2. Статичні параметри
Умови тестування MOSFET зазвичай становлять 2,5 В, 4,5 В і 10 В.
V(BR)DSS: Напруга пробою сток-витік. Це стосується максимальної напруги стік-витік, яку може витримати польовий транзистор, коли напруга затвор-витік VGS дорівнює 0. Це обмежуючий параметр, і робоча напруга, прикладена до польового транзистора, має бути меншою ніж V(BR) DSS. Має позитивні температурні характеристики. Тому значення цього параметра в умовах низької температури слід сприймати як міркування безпеки.
△V(BR)DSS/△Tj: Температурний коефіцієнт напруги пробою сток-витік, зазвичай 0,1 В/℃
RDS(увімкнено): за певних умов VGS (зазвичай 10 В), температури переходу та струму стоку, максимальний опір між стоком і джерелом, коли MOSFET увімкнено. Це дуже важливий параметр, який визначає споживану потужність при включенні MOSFET. Цей параметр зазвичай збільшується зі збільшенням температури переходу. Тому для розрахунку втрат і падіння напруги слід використовувати значення цього параметра при найвищій робочій температурі переходу.
VGS(th): напруга включення (порогова напруга). Коли зовнішня керуюча напруга затвора VGS перевищує VGS(th), поверхневі інверсійні шари областей стоку та витоку утворюють з’єднаний канал. У додатках напруга на затворі, коли ID дорівнює 1 мА в умовах короткого замикання стоку, часто називається напругою включення. Цей параметр зазвичай зменшується зі збільшенням температури переходу
IDSS: насичений струм стік-витік, струм стік-витік, коли напруга затвора VGS=0 і VDS є певним значенням. Загалом на рівні мікроампер
IGSS: струм приводу затвор-витік або зворотний струм. Оскільки вхідний опір MOSFET дуже великий, IGSS зазвичай знаходиться на рівні наноампер.
3. Динамічні параметри
gfs: транспровідність. Це стосується відношення зміни вихідного струму стоку до зміни напруги затвор-витік. Це міра здатності напруги затвор-витік контролювати струм стоку. Подивіться на діаграму взаємозв’язку передачі між gfs і VGS.
Qg: Загальна зарядна ємність затвора. МОП-транзистор є керуючим пристроєм типу напруги. Процес керування — це процес встановлення напруги затвора. Це досягається шляхом заряджання ємності між витоком затвора та стоком затвора. Цей аспект буде детально розглянуто нижче.
Qgs: Зарядна ємність джерела затвора
Qgd: заряд від затвора до стоку (з урахуванням ефекту Міллера). МОП-транзистор є керуючим пристроєм типу напруги. Процес керування — це процес встановлення напруги затвора. Це досягається шляхом заряджання ємності між витоком затвора та стоком затвора.
Td(on): час затримки проведення. Час від моменту підвищення вхідної напруги до 10% до падіння VDS до 90% своєї амплітуди
Tr: час наростання, час для падіння вихідної напруги VDS від 90% до 10% амплітуди
Td(off): час затримки вимкнення, час від моменту, коли вхідна напруга падає до 90% до моменту, коли VDS підвищується до 10% від напруги вимкнення.
Tf: час спаду, час для підвищення вихідної напруги VDS від 10% до 90% амплітуди
Ciss: введіть вхідну ємність, замкніть стік і витік і виміряйте ємність між затвором і витоком за допомогою сигналу змінного струму. Ciss= CGD + CGS (коротке замикання CDS). Це безпосередньо впливає на затримки включення і виключення пристрою.
Coss: вихідна ємність, замкнути затвор і витік і виміряти ємність між стоком і джерелом за допомогою сигналу змінного струму. Coss = CDS +CGD
Crss: ємність зворотної передачі. Коли джерело підключено до землі, виміряна ємність між стоком і затвором Crss=CGD. Одним з важливих параметрів комутаторів є час наростання і спаду. Crss=CGD
Більшість виробників міжелектродну ємність і індуковану ємність MOSFET MOSFET поділяють на вхідну ємність, вихідну ємність і ємність зворотного зв’язку. Наведені значення наведені для фіксованої напруги відтік до джерела. Ці ємності змінюються зі зміною напруги витік-витік, і значення ємності має обмежений вплив. Значення вхідної ємності дає лише приблизну індикацію заряду, необхідного для схеми драйвера, тоді як інформація про заряджання затвора є більш корисною. Він вказує кількість енергії, яку необхідно зарядити затвору, щоб досягти певної напруги між затвором і джерелом.
4. Характеристичні параметри лавинного пробою
Параметр характеристики лавинного пробою є показником здатності MOSFET витримувати перенапругу у вимкненому стані. Якщо напруга перевищує граничну напругу витік-витік, пристрій буде в лавинному стані.
EAS: одиночна імпульсна енергія лавинного пробою. Це граничний параметр, що вказує на максимальну енергію лавинного пробою, яку може витримати MOSFET.
IAR: лавинний струм
EAR: повторювана енергія лавинного пробою
5. Параметри діода in vivo
IS: безперервний максимальний струм вільного ходу (від джерела)
ISM: імпульсний максимальний струм вільного ходу (від джерела)
VSD: пряме падіння напруги
Trr: час зворотного відновлення
Qrr: відновлення зворотного заряду
Тона: час прямої провідності. (В основному незначний)
MOSFET час увімкнення та визначення часу вимкнення
У процесі подання заявки часто потрібно враховувати такі характеристики:
1. Характеристика позитивного температурного коефіцієнта V (BR) DSS. Ця характеристика, яка відрізняється від біполярних пристроїв, робить їх надійнішими при збільшенні нормальних робочих температур. Але також потрібно звернути увагу на його надійність при низькотемпературних холодних стартах.
2. Негативний температурний коефіцієнт характеристики V(GS)th. Пороговий потенціал затвора зменшиться до певної міри зі збільшенням температури переходу. Деяке випромінювання також зменшить цей пороговий потенціал, можливо, навіть нижче 0 потенціалу. Ця функція вимагає від інженерів звернути увагу на перешкоди та помилкове спрацьовування МОП-транзисторів у таких ситуаціях, особливо для додатків МОП-транзисторів з низькими пороговими потенціалами. Через цю характеристику іноді необхідно розробити потенціал вимкнення напруги драйвера затвора до від’ємного значення (щодо N-типу, P-типу тощо), щоб уникнути перешкод і помилкового спрацьовування.
3. Характеристики позитивного температурного коефіцієнта VDSon/RDSo. Характеристика VDSon/RDSon трохи збільшується зі збільшенням температури переходу, що робить можливим пряме паралельне використання MOSFET. Біполярні пристрої в цьому плані якраз протилежні, тому їх паралельне використання стає досить складним. RDSon також трохи збільшиться зі збільшенням ID. Ця характеристика та позитивні температурні характеристики спаю та поверхні RDSon дозволяють MOSFET уникнути вторинного пробою, як у біполярних пристроїв. Однак слід зазначити, що дія цієї функції досить обмежена. При використанні в паралельних, однотактних або інших програмах ви не можете повністю покладатися на саморегулювання цієї функції. Деякі фундаментальні заходи все ще потрібні. Ця характеристика також пояснює, що втрати провідності стають більшими при високих температурах. Тому підбору параметрів при розрахунку втрат слід приділити особливу увагу.
4. Характеристики негативного температурного коефіцієнта ID, розуміння параметрів MOSFET і його основних характеристик ID значно зменшаться зі збільшенням температури переходу. Ця характеристика змушує часто враховувати його параметри ID при високих температурах під час проектування.
5. Характеристика від'ємного температурного коефіцієнта лавиноздатності ІЕР/ШАЛ. Після підвищення температури переходу, хоча MOSFET матиме більший V(BR)DSS, слід зазначити, що EAS буде значно зменшено. Тобто його здатність протистояти лавинам за високих температур набагато слабша, ніж за нормальних температур.
6. Здатність провідності та продуктивність зворотного відновлення паразитного діода в MOSFET не кращі, ніж у звичайних діодів. Не очікується, що він буде використовуватися як основний носій струму в петлі в конструкції. Блокувальні діоди часто з’єднують послідовно, щоб вивести з ладу паразитні діоди в корпусі, а додаткові паралельні діоди використовують для формування електричного носія ланцюга. Однак його можна розглядати як носій у разі короткочасної провідності або деяких малих потреб у струмі, таких як синхронне випрямлення.
7. Швидке зростання потенціалу стоку може спричинити помилкове спрацьовування приводу затвора, тому цю можливість необхідно враховувати у великих програмах dVDS/dt (високочастотні схеми швидкого перемикання).
Час публікації: 13 грудня 2023 р
