Обяснение на всеки параметър на мощните MOSFET транзистори

VDSS максимално напрежение дрейн-източник

При късо съединение на гейт източника, номиналното напрежение дрейн-източник (VDSS) е максималното напрежение, което може да бъде приложено към дрейн-сорса без лавинообразен срив. В зависимост от температурата действителното напрежение на лавинно пробив може да бъде по-ниско от номиналното VDSS. За подробно описание на V(BR)DSS вижте Електростатика

За подробно описание на V(BR)DSS вижте Електростатични характеристики.

VGS максимално напрежение на източника на порта

Номиналното напрежение на VGS е максималното напрежение, което може да се приложи между полюсите на източника на портата. Основната цел на настройката на това напрежение е да се предотврати повреда на оксида на затвора, причинена от прекомерно напрежение. Действителното напрежение, което оксидът на затвора може да издържи, е много по-високо от номиналното напрежение, но ще варира в зависимост от производствения процес.

Действителният оксид на затвора може да издържи много по-високи напрежения от номиналното напрежение, но това ще варира в зависимост от производствения процес, така че поддържането на VGS в рамките на номиналното напрежение ще гарантира надеждността на приложението.

ID - Продължителен ток на утечка

ID се дефинира като максимално допустим непрекъснат постоянен ток при максимална номинална температура на свързване, TJ(max), и температура на повърхността на тръбата от 25°C или по-висока. Този параметър е функция на номиналното термично съпротивление между кръстовището и корпуса, RθJC, и температурата на корпуса:

Загубите при превключване не са включени в ID и е трудно да се поддържа температурата на повърхността на тръбата при 25°C (Tcase) за практическа употреба. Следователно действителният ток на превключване в приложения с твърдо превключване обикновено е по-малък от половината от номиналния ID при TC = 25°C, обикновено в диапазона от 1/3 до 1/4. допълващи се.

Освен това ID при определена температура може да бъде оценен, ако се използва термично съпротивление JA, което е по-реалистична стойност.

IDM - импулсен ток на изтичане

Този параметър отразява количеството импулсен ток, с което устройството може да се справи, което е много по-високо от непрекъснатия постоянен ток. Целта на дефинирането на IDM е: омичната област на линията. За определено напрежение порта-източник,MOSFETпровежда при максимален наличен ток на изтичане

ток. Както е показано на фигурата, за дадено напрежение порта-източник, ако работната точка е разположена в линейната област, увеличаването на тока на изтичане повишава напрежението изход-източник, което увеличава загубите на проводимост. Продължителната работа при висока мощност ще доведе до повреда на устройството. Поради тази причина

Следователно, номиналният IDM трябва да бъде зададен под региона при типични напрежения на задвижване на вратата. Граничната точка на региона е в пресечната точка на Vgs и кривата.

Следователно трябва да се зададе горна граница на плътност на тока, за да се предотврати прекаленото нагряване на чипа и изгарянето му. Това по същество е за предотвратяване на прекомерен ток през кабелите на пакета, тъй като в някои случаи "най-слабата връзка" на целия чип не е самият чип, а кабелите на пакета.

Като се имат предвид ограниченията на топлинните ефекти върху IDM, повишаването на температурата зависи от ширината на импулса, времевия интервал между импулсите, разсейването на топлината, RDS(on) и формата на вълната и амплитудата на импулсния ток. Простото задоволяване, че импулсният ток не надвишава границата на IDM, не гарантира, че температурата на прехода

не надвишава максимално допустимата стойност. Температурата на прехода при импулсен ток може да бъде оценена чрез позоваване на дискусията за преходно топлинно съпротивление в Термични и механични свойства.

PD - Общо допустимо разсейване на мощността на канала

Total Allowable Channel Power Dissipation калибрира максималното разсейване на мощността, което може да бъде разсеяно от устройството, и може да бъде изразено като функция на максималната температура на прехода и термичното съпротивление при температура на корпуса от 25°C.

TJ, TSTG - Диапазон на околната температура при работа и съхранение

Тези два параметъра калибрират температурния диапазон на свързване, разрешен от работната среда и средата на съхранение на устройството. Този температурен диапазон е настроен да отговаря на минималния експлоатационен живот на устройството. Гарантирането, че устройството работи в този температурен диапазон, значително ще удължи експлоатационния му живот.

EAS-Енергия на пробив при лавинен импулс

 

Ако превишаването на напрежението (обикновено поради ток на утечка и блуждаеща индуктивност) не надвишава напрежението на пробив, устройството няма да претърпи лавинообразен срив и следователно не се нуждае от способността да разсейва лавинообразния срив. Енергията на лавинообразния пробив калибрира преходното превишаване, което устройството може да понесе.

Енергията на лавинен срив определя безопасната стойност на преходното превишаване на напрежението, което устройството може да понесе, и зависи от количеството енергия, което трябва да бъде разсеяно, за да настъпи лавинен срив.

Устройство, което определя енергиен рейтинг на лавинна повреда, обикновено определя и рейтинг EAS, който е подобен по значение на рейтинга на UIS, и определя колко енергия на обратна лавинна повреда устройството може безопасно да поеме.

L е стойността на индуктивността, а iD е пиковият ток, протичащ в индуктора, който рязко се преобразува в ток на изтичане в измервателното устройство. Напрежението, генерирано през индуктора, надвишава напрежението на пробив на MOSFET и ще доведе до лавинообразно разрушаване. Когато настъпи лавинообразен срив, токът в индуктора ще тече през MOSFET устройството, въпреки чеMOSFETе изключено. Енергията, съхранявана в индуктора, е подобна на енергията, съхранявана в бездомния индуктор и разсейвана от MOSFET.

Когато MOSFETs са свързани паралелно, напреженията на пробив едва ли са идентични между устройствата. Това, което обикновено се случва, е, че едно устройство е първото, което претърпява лавинообразен срив и всички последващи лавинообразни сривни токове (енергия) протичат през това устройство.

EAR - Енергия на повтаряща се лавина

Енергията на повтаряща се лавина се е превърнала в "индустриален стандарт", но без настройка на честотата, други загуби и количеството на охлаждане, този параметър няма значение. Състоянието на разсейване на топлината (охлаждане) често управлява енергията на повтарящата се лавина. Също така е трудно да се предвиди нивото на енергия, генерирана от лавинен срив.

Също така е трудно да се предвиди нивото на енергия, генерирана от лавинен срив.

Истинското значение на оценката на EAR е да калибрира повтарящата се енергия на лавинен срив, която устройството може да издържи. Това определение предполага, че няма ограничение на честотата, така че устройството да не прегрява, което е реалистично за всяко устройство, при което може да възникне лавинообразна повреда.

Добра идея е да измерите температурата на работещото устройство или радиатора, за да видите дали MOSFET устройството прегрява по време на проверката на дизайна на устройството, особено за устройства, при които има вероятност да настъпи лавинообразен срив.

IAR - Avalanche Breakdown Current

За някои устройства, тенденцията на текущо зададения фронт на чипа по време на лавинообразен срив изисква IAR на лавинообразния ток да бъде ограничен. По този начин лавинният ток се превръща в "фин шрифт" на спецификацията на енергията на лавинния пробив; разкрива истинската способност на устройството.

Част II Статично електрическо характеризиране

V(BR)DSS: Пробивно напрежение дрейн-източник (напрежение на разрушаване)

V(BR)DSS (понякога наричан VBDSS) е напрежението дрейн-източник, при което токът, протичащ през дрейна, достига определена стойност при определена температура и с късо съединение на гейт източника. Напрежението дрейн-източник в този случай е напрежението на лавинен пробив.

V(BR)DSS е положителен температурен коефициент и при ниски температури V(BR)DSS е по-малък от максималната стойност на напрежението дрейн-източник при 25°C. При -50°C, V(BR)DSS е по-малко от максималното номинално напрежение дрейн-източник при -50°C. При -50°C V(BR)DSS е приблизително 90% от максималното напрежение дрейн-източник при 25°C.

VGS(th), VGS(off): прагово напрежение

VGS(th) е напрежението, при което добавеното напрежение на източника на гейт може да предизвика ток в дренажа или токът да изчезне, когато MOSFET е изключен, и условията за тестване (ток на дренаж, напрежение на източника на дренаж, съединение температура) също са посочени. Обикновено всички MOS порта устройства имат различни

праговите напрежения ще бъдат различни. Следователно диапазонът на изменение на VGS(th) е определен. VGS(th) е отрицателен температурен коефициент, когато температурата се повиши,MOSFETще се включи при относително ниско напрежение на портата.

RDS(включен): Съпротивление при включване

RDS(on) е съпротивлението дрейн-източник, измерено при специфичен дрейн ток (обикновено половината от ID ток), напрежение гейт-източник и 25°C. RDS(on) е съпротивлението дрейн-източник, измерено при специфичен дрейн ток (обикновено половината от ID ток), напрежение гейт-източник и 25°C.

IDSS: изтичащ ток на нулево напрежение на гейта

IDSS е токът на утечка между дрейна и източника при определено напрежение дрейн-източник, когато напрежението гейт-източник е нула. Тъй като токът на утечка се увеличава с температурата, IDSS се определя както при стайна, така и при висока температура. Разсейването на мощността поради ток на утечка може да се изчисли чрез умножаване на IDSS по напрежението между източниците на изтичане, което обикновено е незначително.

IGSS - Ток на утечка на източник на затвор

IGSS е токът на утечка, протичащ през портата при определено напрежение на източника на врата.

Част III Динамични електрически характеристики

Ciss : Входен капацитет

Капацитетът между гейта и източника, измерен с AC сигнал чрез късо свързване на дренажа към източника, е входният капацитет; Ciss се образува чрез паралелно свързване на капацитета на изтичане на порта, Cgd, и капацитета на източника на порта, Cgs, или Ciss = Cgs + Cgd. Устройството се включва, когато входният капацитет се зареди до прагово напрежение, и се изключва, когато се разреди до определена стойност. Следователно веригата на драйвера и Ciss имат пряко въздействие върху забавянето на включване и изключване на устройството.

Coss: Изходен капацитет

Изходният капацитет е капацитетът между дрейна и източника, измерен с променливотоков сигнал, когато гейт сорсът е късо, Coss се формира чрез паралелно свързване на дрейн-източник капацитет Cds и гейт-дрейн капацитет Cgd, или Coss = Cds + Cgd. За приложения с меко превключване Coss е много важен, защото може да причини резонанс във веригата.

Crss: Капацитет за обратно предаване

Капацитетът, измерен между дрейна и гейта със заземен източник, е капацитетът на обратното предаване. Капацитетът на обратното предаване е еквивалентен на капацитета на изтичане на затвора, Cres = Cgd, и често се нарича капацитет на Милър, който е един от най-важните параметри за времената на нарастване и спад на превключвател.

Това е важен параметър за времената на нарастване и спад на превключване и също така влияе върху времето за забавяне на изключване. Капацитетът намалява с увеличаване на напрежението на изтичане, особено изходния капацитет и обратния трансферен капацитет.

Qgs, Qgd и Qg: Gate Charge

Стойността на заряда на затвора отразява заряда, съхраняван в кондензатора между клемите. Тъй като зарядът на кондензатора се променя с напрежението в момента на превключване, ефектът от заряда на портата често се взема предвид при проектирането на вериги на драйвера на портата.

Qgs е зарядът от 0 до първата точка на инфлексия, Qgd е частта от първата до втората точка на инфлексия (наричан също заряд "Милър"), а Qg е частта от 0 до точката, където VGS се равнява на конкретно задвижване напрежение.

Промените в тока на утечка и напрежението на източника на утечка имат относително малък ефект върху стойността на заряда на затвора и зарядът на затвора не се променя с температурата. Уточняват се условията на теста. Графика на заряда на затвора е показана в информационния лист, включително съответните криви на изменение на заряда на затвора за фиксиран ток на утечка и променливо напрежение на източника на утечка.

Съответните криви на промяна на заряда на затвора за фиксиран ток на изтичане и променливо напрежение на източника на изтичане са включени в листовете с данни. На графиката напрежението на платото VGS(pl) нараства по-малко с увеличаване на тока (и намалява с намаляване на тока). Напрежението на платото също е пропорционално на напрежението на прага, така че различното напрежение на прага ще доведе до различно напрежение на платото.

напрежение.

Следната диаграма е по-подробна и приложена:

td(on): време на закъснение при включване

Времето на закъснение във времето е времето от момента, в който напрежението на източника на затвора се повиши до 10% от напрежението на задвижването на затвора, до момента, в който токът на утечка се повиши до 10% от определения ток.

td(off) : Време за забавяне на изключване

Времето на закъснение при изключване е времето, изминало от момента, в който напрежението на източника на затвора падне до 90% от напрежението на задвижването на затвора, до момента, в който токът на утечка падне до 90% от определения ток. Това показва забавянето, изпитано преди токът да бъде прехвърлен към товара.

tr : Време на нарастване

Времето на нарастване е времето, необходимо на изтичащия ток да се повиши от 10% до 90%.

tf : Време на падане

Времето на спад е времето, необходимо на тока на изтичане да спадне от 90% на 10%.