Cât de multe știți despre parametrii MOSFET? OLUKEY îl analizează pentru tine

„MOSFET” este abrevierea lui Metal Oxide Semicoductor Field Effect Tranzistor. Este un dispozitiv realizat din trei materiale: metal, oxid (SiO2 sau SiN) și semiconductor. MOSFET este unul dintre cele mai de bază dispozitive din domeniul semiconductorilor. Fie că este vorba de design IC sau de aplicații de circuite la nivel de placă, este foarte extins. Parametrii principali ai MOSFET includ ID, IDM, VGSS, V(BR)DSS, RDS(on), VGS(th), etc. Le cunoașteți? Compania OLUKEY, ca un winsok taiwanez de medie și joasă tensiune de gamă medie și înaltăMOSFETagent furnizor de servicii, are o echipă de bază cu aproape 20 de ani de experiență pentru a vă explica în detaliu diferiții parametri ai MOSFET!

Figura: Foaie de specificații WINSOK MOSFETWSG03N10

Descrierea semnificației parametrilor MOSFET

1. Parametri extremi:

ID: curent maxim de scurgere-sursă. Se referă la curentul maxim permis să treacă între dren și sursă atunci când tranzistorul cu efect de câmp funcționează normal. Curentul de funcționare al tranzistorului cu efect de câmp nu trebuie să depășească ID. Acest parametru scade pe măsură ce temperatura joncțiunii crește.

IDM: curent de scurgere-sursă pulsat maxim. Acest parametru va scădea pe măsură ce temperatura joncțiunii crește, reflectând o rezistență la impact și este, de asemenea, legat de timpul pulsului. Dacă acest parametru este prea mic, sistemul poate fi expus riscului de a fi defect de curent în timpul testării OCP.

PD: Putere maximă disipată. Se referă la disiparea maximă a puterii de scurgere-sursă permisă fără a deteriora performanța tranzistorului cu efect de câmp. Când este utilizat, consumul real de energie al FET-ului ar trebui să fie mai mic decât cel al PDSM-ului și să lase o anumită marjă. Acest parametru scade în general pe măsură ce temperatura joncțiunii crește

VDSS: Tensiune maximă de rezistență a sursei de scurgere. Tensiunea sursă de scurgere atunci când curentul de scurgere care curge atinge o anumită valoare (crește brusc) sub o anumită temperatură și scurtcircuit poartă-sursă. Tensiunea dren-sursă în acest caz se mai numește și tensiune de avalanșă. VDSS are un coeficient de temperatură pozitiv. La -50°C, VDSS este de aproximativ 90% din cea la 25°C. Datorită alocației lăsate de obicei în producția normală, tensiunea de avalanșă a MOSFET este întotdeauna mai mare decât tensiunea nominală nominală.

OLUKEYSfaturi calde: Pentru a asigura fiabilitatea produsului, în cele mai proaste condiții de lucru, se recomandă ca tensiunea de lucru să nu depășească 80~90% din valoarea nominală.

VGSS: Tensiune maximă de rezistență la sursă de poartă. Se referă la valoarea VGS atunci când curentul invers între poartă și sursă începe să crească brusc. Depășirea acestei valori a tensiunii va cauza defalcarea dielectrică a stratului de oxid de poartă, care este o defecțiune distructivă și ireversibilă.

TJ: Temperatura maximă a joncțiunii de funcționare. Este de obicei 150℃ sau 175℃. În condițiile de lucru ale proiectării dispozitivului, este necesar să se evite depășirea acestei temperaturi și să se lase o anumită marjă.

TSTG: interval de temperatură de depozitare

Acești doi parametri, TJ și TSTG, calibrează intervalul de temperatură de joncțiune permis de mediul de lucru și de depozitare al dispozitivului. Acest interval de temperatură este setat pentru a îndeplini cerințele minime de viață de funcționare ale dispozitivului. Dacă se asigură că dispozitivul funcționează în acest interval de temperatură, durata de viață a acestuia va fi mult extinsă.

2. Parametri statici

Condițiile de testare MOSFET sunt în general 2,5 V, 4,5 V și 10 V.

V(BR)DSS: Tensiune de întrerupere a sursei de scurgere. Se referă la tensiunea maximă de scurgere-sursă pe care o poate suporta tranzistorul cu efect de câmp atunci când tensiunea de poartă-sursă VGS este 0. Acesta este un parametru limitator, iar tensiunea de operare aplicată tranzistorului cu efect de câmp trebuie să fie mai mică decât V(BR) DSS. Are caracteristici pozitive de temperatură. Prin urmare, valoarea acestui parametru în condiții de temperatură scăzută ar trebui luată ca o considerație de siguranță.

△V(BR)DSS/△Tj: coeficientul de temperatură al tensiunii de întrerupere a sursei de scurgere, în general 0,1V/℃

RDS(pornit): În anumite condiții de VGS (de obicei 10V), temperatura joncțiunii și curentul de scurgere, rezistența maximă dintre dren și sursă atunci când MOSFET-ul este pornit. Este un parametru foarte important care determină puterea consumată atunci când MOSFET-ul este pornit. Acest parametru crește în general pe măsură ce temperatura joncțiunii crește. Prin urmare, valoarea acestui parametru la cea mai mare temperatură a joncțiunii de funcționare ar trebui utilizată pentru calcularea pierderii și căderii de tensiune.

VGS(th): tensiune de pornire (tensiune de prag). Când tensiunea externă de control al porții VGS depășește VGS(th), straturile de inversare a suprafeței ale regiunilor de dren și sursă formează un canal conectat. În aplicații, tensiunea de poartă atunci când ID este egală cu 1 mA în condiția de scurtcircuit de scurgere este adesea numită tensiune de pornire. Acest parametru scade în general pe măsură ce temperatura joncțiunii crește

IDSS: curent de scurgere-sursă saturată, curentul de scurgere-sursă atunci când tensiunea de poartă VGS=0 și VDS este o anumită valoare. În general, la nivel de microamp

IGSS: curent de antrenare gate-source sau curent invers. Deoarece impedanța de intrare MOSFET este foarte mare, IGSS este în general la nivelul nanoamp.

3. Parametri dinamici

gfs: transconductanță. Se referă la raportul dintre modificarea curentului de ieșire al drenului și schimbarea tensiunii poarta-sursă. Este o măsură a capacității tensiunii poarta-sursei de a controla curentul de scurgere. Vă rugăm să priviți graficul pentru relația de transfer dintre gfs și VGS.

Qg: Capacitate totală de încărcare a porții. MOSFET este un dispozitiv de comandă de tip tensiune. Procesul de antrenare este procesul de stabilire a tensiunii de poartă. Acest lucru se realizează prin încărcarea capacității dintre sursa de poartă și scurgerea de poartă. Acest aspect va fi discutat în detaliu mai jos.

Qgs: Capacitatea de încărcare a sursei de poartă

Qgd: încărcare gate-to-drain (ținând cont de efectul Miller). MOSFET este un dispozitiv de comandă de tip tensiune. Procesul de antrenare este procesul de stabilire a tensiunii de poartă. Acest lucru se realizează prin încărcarea capacității dintre sursa de poartă și scurgerea de poartă.

Td(on): timpul de întârziere al conducerii. Timpul de la momentul în care tensiunea de intrare crește la 10% până când VDS scade la 90% din amplitudinea sa

Tr: timpul de creștere, timpul pentru ca tensiunea de ieșire VDS să scadă de la 90% la 10% din amplitudinea sa

Td(off): timpul de întârziere la oprire, timpul de la momentul în care tensiunea de intrare scade la 90% până la momentul în care VDS crește la 10% din tensiunea de oprire

Tf: Timp de cădere, timpul pentru ca tensiunea de ieșire VDS să crească de la 10% la 90% din amplitudinea sa

Ciss: Capacitatea de intrare, scurtcircuitați scurgerea și sursa și măsurați capacitatea dintre poartă și sursă cu un semnal AC. Ciss= CGD + CGS (scurtcircuit CDS). Are un impact direct asupra întârzierilor de pornire și oprire ale dispozitivului.

Coss: Capacitatea de ieșire, scurtcircuitați poarta și sursa și măsurați capacitatea dintre dren și sursă cu un semnal AC. Coss = CDS +CGD

Crss: Capacitate de transmisie inversă. Cu sursa conectată la masă, capacitatea măsurată între dren și poartă Crss=CGD. Unul dintre parametrii importanți pentru comutatoare este timpul de creștere și coborâre. Crss=CGD

Capacitatea interelectrodului și capacitatea indusă de MOSFET a MOSFET sunt împărțite în capacitatea de intrare, capacitatea de ieșire și capacitatea de feedback de către majoritatea producătorilor. Valorile indicate sunt pentru o tensiune fixă de la scurgere la sursă. Aceste capacități se modifică pe măsură ce tensiunea de scurgere-sursă se modifică, iar valoarea capacității are un efect limitat. Valoarea capacității de intrare oferă doar o indicație aproximativă a încărcării cerute de circuitul driverului, în timp ce informațiile de încărcare a porții sunt mai utile. Indică cantitatea de energie pe care trebuie să o încarce poarta pentru a atinge o anumită tensiune de la poartă la sursă.

4. Parametrii caracteristici de avalanșă

Parametrul caracteristic de defalcare a avalanșei este un indicator al capacității MOSFET de a rezista la supratensiune în starea oprită. Dacă tensiunea depășește tensiunea limită de scurgere-sursă, dispozitivul va fi în stare de avalanșă.

EAS: Energie de defalcare a avalanșei cu un singur impuls. Acesta este un parametru limită, care indică energia maximă de defalcare a avalanșei pe care o poate rezista MOSFET-ul.

IAR: curent de avalanșă

URECHE: Energie de distrugere a avalanșelor repetate

5. Parametrii diodei in vivo

IS: curent maxim continuu de rulare liberă (de la sursă)

ISM: curent de rulare liber maxim impuls (de la sursă)

VSD: cădere de tensiune directă

Trr: timp de recuperare invers

Qrr: recuperare de încărcare inversă

Ton: timp de conducere înainte. (Practic neglijabil)

Parametrii caracteristici de defalcare a avalanșei MOSFET WINSOK

Definirea timpului de pornire și a timpului de oprire MOSFET

În timpul procesului de aplicare, deseori trebuie luate în considerare următoarele caracteristici:

1. Caracteristicile coeficientului de temperatură pozitiv al V (BR) DSS. Această caracteristică, care este diferită de dispozitivele bipolare, le face mai fiabile pe măsură ce temperaturile normale de funcționare cresc. Dar trebuie să acordați atenție și fiabilității sale în timpul pornirilor la rece la temperaturi scăzute.

2. Caracteristicile coeficientului de temperatură negativ al lui V(GS)th. Potențialul pragului de poartă va scădea într-o anumită măsură pe măsură ce temperatura joncțiunii crește. Unele radiații vor reduce, de asemenea, acest potențial prag, posibil chiar sub 0 potențial. Această caracteristică impune inginerilor să acorde atenție interferențelor și declanșării false a MOSFET-urilor în aceste situații, în special pentru aplicațiile MOSFET cu potențial de prag scăzut. Datorită acestei caracteristici, uneori este necesar să se proiecteze potențialul de oprire a tensiunii driverului de poartă la o valoare negativă (referitor la tipul N, tipul P și așa mai departe) pentru a evita interferența și declanșarea falsă.

3.Coeficientul de temperatură pozitiv al caracteristicilor VDSon/RDSo. Caracteristica că VDSon/RDSon crește ușor pe măsură ce temperatura joncțiunii crește face posibilă utilizarea directă a MOSFET-urilor în paralel. Dispozitivele bipolare sunt exact opusul în acest sens, așa că utilizarea lor în paralel devine destul de complicată. RDSon va crește, de asemenea, ușor pe măsură ce ID crește. Această caracteristică și caracteristicile pozitive ale temperaturii ale joncțiunii și suprafeței RDSon permit MOSFET-ului să evite defecțiunile secundare precum dispozitivele bipolare. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că efectul acestei caracteristici este destul de limitat. Când este utilizat în paralel, push-pull sau alte aplicații, nu vă puteți baza complet pe autoreglementarea acestei caracteristici. Mai sunt necesare unele măsuri fundamentale. Această caracteristică explică, de asemenea, că pierderile de conducție devin mai mari la temperaturi ridicate. Prin urmare, trebuie acordată o atenție deosebită selecției parametrilor atunci când se calculează pierderile.

4. Caracteristicile coeficientului negativ de temperatură ale ID, înțelegerea parametrilor MOSFET și principalele sale caracteristici ID vor scădea semnificativ pe măsură ce temperatura joncțiunii crește. Această caracteristică face adesea necesară luarea în considerare a parametrilor ID la temperaturi ridicate în timpul proiectării.

5. Caracteristicile coeficientului de temperatură negativ al capacității de avalanșă IER/EAS. După ce temperatura joncțiunii crește, deși MOSFET-ul va avea un V(BR)DSS mai mare, trebuie remarcat faptul că EAS va fi redus semnificativ. Adică, capacitatea sa de a rezista la avalanșe în condiții de temperatură ridicată este mult mai slabă decât cea la temperaturi normale.

6. Capacitatea de conducere și performanța de recuperare inversă a diodelor parazitare din MOSFET nu sunt mai bune decât cele ale diodelor obișnuite. Nu este de așteptat să fie utilizat ca purtător de curent principal în bucla din proiectare. Diodele de blocare sunt adesea conectate în serie pentru a invalida diodele parazite din corp, iar diode paralele suplimentare sunt folosite pentru a forma un purtător electric de circuit. Cu toate acestea, poate fi considerat ca un purtător în cazul conducției pe termen scurt sau a unor cerințe mici de curent, cum ar fi rectificarea sincronă.

7. Creșterea rapidă a potențialului de drenaj poate cauza declanșarea incorectă a unității porții, așa că această posibilitate trebuie luată în considerare în aplicațiile dVDS/dt mari (circuite de comutare rapidă de înaltă frecvență).