Explicația fiecărui parametru al MOSFET-urilor de putere

Tensiune maximă de scurgere-sursă VDSS

Cu sursa de poartă scurtcircuitată, tensiunea nominală a sursei de scurgere (VDSS) este tensiunea maximă care poate fi aplicată sursei de scurgere fără avalanșă. În funcție de temperatură, tensiunea reală de avalanșă poate fi mai mică decât VDSS nominală. Pentru o descriere detaliată a V(BR)DSS, consultați Electrostatic

Pentru o descriere detaliată a V(BR)DSS, consultați Caracteristicile electrostatice.

Tensiune maximă a sursei de poartă VGS

Tensiunea nominală VGS este tensiunea maximă care poate fi aplicată între polii sursei porții. Scopul principal al setarii acestei tensiuni nominale este de a preveni deteriorarea oxidului de poarta cauzata de tensiunea excesiva. Tensiunea reală pe care o poate suporta oxidul de poartă este mult mai mare decât tensiunea nominală, dar va varia în funcție de procesul de fabricație.

Oxidul de poartă real poate rezista la tensiuni mult mai mari decât tensiunea nominală, dar aceasta va varia în funcție de procesul de fabricație, astfel încât menținerea VGS în limita tensiunii nominale va asigura fiabilitatea aplicației.

ID - Curent de scurgere continuu

ID este definit ca curent continuu continuu maxim admisibil la temperatura nominală maximă a joncțiunii, TJ(max) și temperatura suprafeței tubului de 25°C sau mai mare. Acest parametru este o funcție a rezistenței termice nominale dintre joncțiune și carcasă, RθJC și temperatura carcasei:

Pierderile de comutare nu sunt incluse în ID și este dificil să se mențină temperatura suprafeței tubului la 25°C (Tcase) pentru utilizare practică. Prin urmare, curentul de comutare real în aplicațiile cu comutare dură este de obicei mai mic de jumătate din valoarea ID-ului @ TC = 25°C, de obicei în intervalul de la 1/3 la 1/4. complementar.

În plus, ID-ul la o anumită temperatură poate fi estimat dacă este utilizată rezistența termică JA, care este o valoare mai realistă.

IDM - curent de drenaj de impuls

Acest parametru reflectă cantitatea de curent pulsat pe care o poate gestiona dispozitivul, care este mult mai mare decât curentul continuu continuu. Scopul definirii IDM este: regiunea ohmica a liniei. Pentru o anumită tensiune poartă-sursă,MOSFETconduce cu un curent de scurgere maxim prezent

actual. După cum se arată în figură, pentru o anumită tensiune poartă-sursă, dacă punctul de operare este situat în regiunea liniară, o creștere a curentului de drenaj crește tensiunea de dren-sursă, ceea ce crește pierderile de conducție. Funcționarea prelungită la putere mare va duce la defectarea dispozitivului. Din acest motiv

Prin urmare, IDM-ul nominal trebuie setat sub regiune la tensiunile tipice de antrenare a porții. Punctul de tăiere al regiunii este la intersecția dintre Vgs și curba.

Prin urmare, trebuie setată o limită superioară de densitate de curent pentru a preveni ca cipul să se încălzească prea mult și să se ardă. Acest lucru este în esență pentru a preveni fluxul excesiv de curent prin cablurile pachetului, deoarece în unele cazuri „cea mai slabă conexiune” de pe întregul cip nu este cipul, ci cablurile pachetului.

Având în vedere limitările efectelor termice asupra IDM, creșterea temperaturii este dependentă de lățimea impulsului, intervalul de timp dintre impulsuri, disiparea căldurii, RDS(on) și forma de undă și amplitudinea curentului de impuls. Simpla satisfacție a faptului că curentul de impuls nu depășește limita IDM nu garantează că temperatura joncțiunii

nu depășește valoarea maximă admisă. Temperatura joncțiunii sub curent pulsat poate fi estimată făcând referire la discuția despre rezistența termică tranzitorie din proprietățile termice și mecanice.

PD - Disiparea Puterii Canalului Total Admisibilă

Total Allowable Channel Power Disipation calibrează puterea disipată maximă care poate fi disipată de dispozitiv și poate fi exprimată în funcție de temperatura maximă a joncțiunii și rezistența termică la o temperatură a carcasei de 25°C.

TJ, TSTG - Interval de temperatură ambientală de funcționare și depozitare

Acești doi parametri calibrează intervalul de temperatură al joncțiunii permis de mediile de operare și stocare ale dispozitivului. Acest interval de temperatură este setat pentru a îndeplini durata de viață minimă a dispozitivului. Asigurarea faptului că dispozitivul funcționează în acest interval de temperatură îi va prelungi foarte mult durata de funcționare.

EAS-Single Pulse Avalanche Breakdown Energy

 

Dacă depășirea tensiunii (de obicei din cauza curentului de scurgere și a inductanței parazite) nu depășește tensiunea de avalanșă, dispozitivul nu va suferi defecțiuni de avalanșă și, prin urmare, nu are nevoie de capacitatea de a disipa defecțiunea de avalanșă. Energia de defalcare a avalanșei calibrează depășirea tranzitorie pe care dispozitivul o poate tolera.

Energia de defalcare a avalanșei definește valoarea sigură a tensiunii de depășire tranzitorie pe care o poate tolera un dispozitiv și depinde de cantitatea de energie care trebuie disipată pentru ca defalcarea avalanșei să aibă loc.

Un dispozitiv care definește o evaluare a energiei de defectare a avalanșei definește, de obicei, și o evaluare EAS, care este similară în sensul evaluării UIS și definește câtă energie de defalcare inversă a avalanșei poate absorbi dispozitivul în siguranță.

L este valoarea inductanței și iD este curentul de vârf care curge în inductor, care este convertit brusc în curent de scurgere în dispozitivul de măsurare. Tensiunea generată pe inductor depășește tensiunea de defalcare MOSFET și va duce la defectarea avalanșei. Când are loc defectarea avalanșei, curentul din inductor va curge prin dispozitivul MOSFET, chiar dacăMOSFETeste oprit. Energia stocată în inductor este similară cu energia stocată în inductorul rătăcit și disipată de MOSFET.

Când MOSFET-urile sunt conectate în paralel, tensiunile de întrerupere sunt aproape identice între dispozitive. Ceea ce se întâmplă de obicei este că un dispozitiv este primul care experimentează defectarea avalanșei și toți curenții ulterioare de defectare a avalanșei (energie) curg prin acel dispozitiv.

EAR - Energia avalanșei care se repetă

Energia avalanșei repetitive a devenit un „standard al industriei”, dar fără a seta frecvența, alte pierderi și cantitatea de răcire, acest parametru nu are sens. Condiția de disipare a căldurii (răcire) guvernează adesea energia de avalanșă repetitivă. De asemenea, este dificil de prezis nivelul de energie generat de defalcarea avalanșei.

De asemenea, este dificil de prezis nivelul de energie generat de defalcarea avalanșei.

Sensul real al ratingului EAR este de a calibra energia de defalcare a avalanșei repetate la care dispozitivul o poate rezista. Această definiție presupune că nu există o limitare a frecvenței, astfel încât dispozitivul să nu se supraîncălzească, ceea ce este realist pentru orice dispozitiv în care poate apărea defectarea avalanșelor.

Este o idee bună să măsurați temperatura dispozitivului în funcțiune sau a radiatorului pentru a vedea dacă dispozitivul MOSFET se supraîncălzește în timpul verificării designului dispozitivului, în special pentru dispozitivele în care este probabil să apară defecțiunea prin avalanșă.

IAR - Curent de avalanșă

Pentru unele dispozitive, tendința curentului setat pe cip în timpul defectării avalanșei necesită ca curentul de avalanșă IAR să fie limitat. În acest fel, curentul de avalanșă devine „tipul mic” al specificației energiei de defalcare a avalanșei; dezvăluie adevărata capacitate a dispozitivului.

Partea a II-a Caracterizare electrică statică

V(BR)DSS: Tensiune de întrerupere a sursei de scurgere (tensiune de distrugere)

V(BR)DSS (uneori numit VBDSS) este tensiunea sursei de scurgere la care curentul care curge prin scurgere atinge o anumită valoare la o anumită temperatură și cu sursa de poartă scurtcircuitată. Tensiunea dren-sursă în acest caz este tensiunea de avalanșă.

V(BR)DSS este un coeficient de temperatură pozitiv, iar la temperaturi scăzute V(BR)DSS este mai mic decât valoarea nominală maximă a tensiunii dren-sursei la 25°C. La -50°C, V(BR)DSS este mai mică decât valoarea maximă a tensiunii sursei de scurgere la -50°C. La -50°C, V(BR)DSS este de aproximativ 90% din tensiunea nominală maximă a sursei de scurgere la 25°C.

VGS(th), VGS(off): tensiune de prag

VGS(th) este tensiunea la care tensiunea adăugată a sursei de poartă poate face ca drenul să înceapă să aibă curent sau curentul să dispară atunci când MOSFET-ul este oprit și condițiile pentru testare (curent de drenaj, tensiunea sursei de drenaj, joncțiune temperatura) sunt de asemenea specificate. În mod normal, toate dispozitivele de poartă MOS au diferite

tensiunile de prag vor fi diferite. Prin urmare, este specificat intervalul de variație a VGS(th). VGS(th) este un coeficient de temperatură negativ, când temperatura crește,MOSFETse va porni la o tensiune relativ scăzută a sursei de poartă.

RDS (activat): rezistență la pornire

RDS(on) este rezistența sursei de scurgere măsurată la un curent de scurgere specific (de obicei jumătate din curentul ID), tensiunea sursei de poartă și 25°C. RDS(on) este rezistența dren-sursei măsurată la un anumit curent de drenaj (de obicei jumătate din curentul ID), tensiunea poarta-sursă și 25°C.

IDSS: curent de scurgere de tensiune de poartă zero

IDSS este curentul de scurgere dintre dren și sursă la o anumită tensiune dren-sursă atunci când tensiunea poartă-sursă este zero. Deoarece curentul de scurgere crește odată cu temperatura, IDSS este specificat atât la temperatură în cameră, cât și la temperaturi ridicate. Disiparea puterii datorată curentului de scurgere poate fi calculată prin înmulțirea IDSS-ului cu tensiunea dintre sursele de scurgere, care este de obicei neglijabilă.

IGSS - Gate Source Leakage Current

IGSS este curentul de scurgere care curge prin poartă la o anumită tensiune sursă de poartă.

Partea a III-a Caracteristici electrice dinamice

Ciss: Capacitate de intrare

Capacitatea dintre poartă și sursă, măsurată cu un semnal AC prin scurtcircuitarea drenului la sursă, este capacitatea de intrare; Ciss se formează prin conectarea capacității de scurgere a porții, Cgd, și a capacității sursei de poartă, Cgs, în paralel, sau Ciss = Cgs + Cgd. Dispozitivul este pornit atunci când capacitatea de intrare este încărcată la o tensiune de prag și este oprit când este descărcat la o anumită valoare. Prin urmare, circuitul driverului și Ciss au un impact direct asupra întârzierii de pornire și oprire a dispozitivului.

Coss: Capacitate de ieșire

Capacitatea de ieșire este capacitatea dintre dren și sursă măsurată cu un semnal AC atunci când sursa de poartă este scurtcircuitată, Coss este format prin paralelizarea capacității dren-sursă Cds și capacitatea de drenaj de poartă Cgd, sau Coss = Cds + Cgd. Pentru aplicațiile de comutare soft, Coss este foarte important deoarece poate provoca rezonanță în circuit.

Crss: Capacitate de transfer invers

Capacitatea măsurată între dren și poartă cu sursa legată la pământ este capacitatea de transfer invers. Capacitatea de transfer invers este echivalentă cu capacitatea de scurgere a porții, Cres = Cgd, și este adesea numită capacitatea Miller, care este unul dintre cei mai importanți parametri pentru timpii de creștere și scădere ai unui comutator.

Este un parametru important pentru timpii de creștere și coborâre la comutare și afectează, de asemenea, timpul de întârziere la oprire. Capacitatea scade pe măsură ce tensiunea de scurgere crește, în special capacitatea de ieșire și capacitatea de transfer invers.

Qgs, Qgd și Qg: taxa de poartă

Valoarea de încărcare a porții reflectă sarcina stocată pe condensator între terminale. Deoarece sarcina condensatorului se modifică odată cu tensiunea în momentul comutării, efectul încărcăturii de poartă este adesea luat în considerare atunci când se proiectează circuite de driver de poartă.

Qgs este sarcina de la 0 la primul punct de inflexiune, Qgd este porțiunea de la primul la al doilea punct de inflexiune (numită și sarcina „Miller”) și Qg este porțiunea de la 0 la punctul în care VGS este egal cu o anumită unitate. Voltaj.

Modificările curentului de scurgere și ale tensiunii sursei de scurgere au un efect relativ mic asupra valorii de încărcare a porții, iar încărcarea porții nu se modifică odată cu temperatura. Condițiile de testare sunt specificate. În fișa de date este prezentat un grafic al sarcinii porții, inclusiv curbele de variație a sarcinii porții corespunzătoare pentru curentul de scurgere fix și tensiunea variabilă a sursei de scurgere.

Curbele corespunzătoare de variație a sarcinii porții pentru curentul de scurgere fix și tensiunea variabilă a sursei de scurgere sunt incluse în fișele tehnice. În grafic, tensiunea de platou VGS(pl) crește mai puțin odată cu creșterea curentului (și scade odată cu descreșterea curentului). Tensiunea de platou este, de asemenea, proporțională cu tensiunea de prag, astfel încât o tensiune de prag diferită va produce o tensiune de prag diferită.

Voltaj.

Următoarea diagramă este mai detaliată și aplicată:

td(on): timpul de întârziere la pornire

Timpul de întârziere la pornire este timpul de la momentul în care tensiunea sursei porții crește la 10% din tensiunea de antrenare a porții și până la momentul în care curentul de scurgere crește la 10% din curentul specificat.

td(off) : Timp de întârziere la oprire

Timpul de întârziere la oprire este timpul scurs de la momentul în care tensiunea sursei porții scade la 90% din tensiunea de antrenare a porții până la momentul în care curentul de scurgere scade la 90% din curentul specificat. Aceasta arată întârzierea experimentată înainte ca curentul să fie transferat la sarcină.

tr: Timp de ridicare

Timpul de creștere este timpul necesar pentru ca curentul de scurgere să crească de la 10% la 90%.

tf: Timp de cădere

Timpul de cădere este timpul necesar pentru ca curentul de scurgere să scadă de la 90% la 10%.