"MOSFET" е съкращението на полеви транзистор с полупроводников метален оксид. Това е устройство, направено от три материала: метал, оксид (SiO2 или SiN) и полупроводник. MOSFET е едно от най-основните устройства в областта на полупроводниците. Независимо дали става въпрос за проектиране на IC или за приложения на схеми на ниво платка, той е много обширен. Основните параметри на MOSFET включват ID, IDM, VGSS, V(BR)DSS, RDS(on), VGS(th) и т.н. Знаете ли ги? OLUKEY Company, като winsok тайвански среден до висок клас средно и ниско напрежениеMOSFETагент доставчик на услуги, има основен екип с почти 20 години опит, за да ви обясни в детайли различните параметри на MOSFET!
Описание на значението на MOSFET параметрите
1. Екстремни параметри:
ID: Максимален ток дрейн-източник. Отнася се за максималния ток, разрешен да премине между дрейна и източника, когато полевият транзистор работи нормално. Работният ток на полевия транзистор не трябва да надвишава ID. Този параметър намалява с повишаване на температурата на свързване.
IDM: Максимален импулсен ток изтичане-източник. Този параметър ще намалее с увеличаване на температурата на прехода, отразявайки устойчивост на удар и също така е свързан с времето на импулса. Ако този параметър е твърде малък, системата може да бъде изложена на риск от повреда от ток по време на OCP тестване.
PD: Максимална разсейвана мощност. Отнася се за максималното разрешено разсейване на мощността дрейн-източник без влошаване на производителността на полевия транзистор. Когато се използва, действителната консумация на енергия на FET трябва да бъде по-малка от тази на PDSM и да оставя определен резерв. Този параметър обикновено намалява с повишаване на температурата на прехода
VDSS: Максимално издържано напрежение дрейн-източник. Напрежението дрейн-източник, когато протичащият дренажен ток достигне определена стойност (рязко скочи) при определена температура и късо съединение гейт-източник. Напрежението дрейн-източник в този случай също се нарича лавинообразно пробивно напрежение. VDSS има положителен температурен коефициент. При -50°C VDSS е приблизително 90% от този при 25°C. Поради отклонението, което обикновено остава при нормално производство, лавинообразното пробивно напрежение на MOSFET винаги е по-голямо от номиналното номинално напрежение.
ОЛУКИТопли съвети: За да се гарантира надеждността на продукта, при най-лошите работни условия се препоръчва работното напрежение да не надвишава 80~90% от номиналната стойност.
VGSS: Максимално издържано напрежение порта-източник. Отнася се за стойността на VGS, когато обратният ток между гейт и източника започне да нараства рязко. Превишаването на тази стойност на напрежението ще причини диелектрично разрушаване на оксидния слой на затвора, което е разрушително и необратимо разрушаване.
TJ: Максимална работна температура на кръстовището. Обикновено е 150 ℃ или 175 ℃. При работните условия на дизайна на устройството е необходимо да се избягва превишаването на тази температура и да се остави определен резерв.
TSTG: температурен диапазон на съхранение
Тези два параметъра, TJ и TSTG, калибрират температурния диапазон на прехода, разрешен от работната среда и средата за съхранение на устройството. Този температурен диапазон е настроен да отговаря на изискванията за минимален експлоатационен живот на устройството. Ако се гарантира, че устройството работи в този температурен диапазон, експлоатационният му живот ще бъде значително удължен.
2. Статични параметри
Условията за изпитване на MOSFET обикновено са 2,5 V, 4,5 V и 10 V.
V(BR)DSS: Пробивно напрежение дрейн-източник. Отнася се за максималното напрежение дрейн-източник, което полевият транзистор може да издържи, когато напрежението порта-източник VGS е 0. Това е ограничаващ параметър и работното напрежение, приложено към полевия транзистор, трябва да бъде по-малко от V(BR) DSS. Има положителни температурни характеристики. Следователно стойността на този параметър при ниски температурни условия трябва да се приема като съображение за безопасност.
△V(BR)DSS/△Tj: Температурен коефициент на пробивно напрежение дрейн-източник, обикновено 0,1 V/℃
RDS(on): При определени условия на VGS (обикновено 10V), температура на прехода и ток на източване, максималното съпротивление между изтичане и източник, когато MOSFET е включен. Това е много важен параметър, който определя консумираната мощност, когато MOSFET е включен. Този параметър обикновено се увеличава с повишаване на температурата на свързване. Следователно стойността на този параметър при най-високата работна температура на прехода трябва да се използва за изчисляване на загубата и спада на напрежението.
VGS(th): напрежение при включване (прагово напрежение). Когато външното контролно напрежение на гейта VGS превиши VGS(th), повърхностните инверсионни слоеве на областите на дренажа и източника образуват свързан канал. В приложения напрежението на затвора, когато ID е равно на 1 mA при състояние на късо съединение на дренажа, често се нарича напрежение на включване. Този параметър обикновено намалява с повишаване на температурата на свързване
IDSS: наситен ток дрейн-източник, ток дрейн-източник, когато напрежението на гейта VGS=0 и VDS е определена стойност. Като цяло на ниво микроампер
IGSS: задвижващ ток на порта-източник или обратен ток. Тъй като входният импеданс на MOSFET е много голям, IGSS обикновено е на ниво наноампер.
3. Динамични параметри
gfs: транспроводимост. Отнася се до съотношението на промяната в изходния ток на изтичане към промяната в напрежението порта-източник. Това е мярка за способността на напрежението порта-източник да контролира тока на изтичане. Моля, погледнете диаграмата за връзката на прехвърляне между gfs и VGS.
Qg: Общ капацитет на зареждане на вратата. MOSFET е управляващо устройство от тип напрежение. Процесът на задвижване е процесът на установяване на напрежението на портата. Това се постига чрез зареждане на капацитета между гейт сорс и гейт дрейн. Този аспект ще бъде разгледан подробно по-долу.
Qgs: Капацитет на зареждане на гейт източник
Qgd: заряд от врата до изтичане (като се вземе предвид ефектът на Милър). MOSFET е управляващо устройство от тип напрежение. Процесът на задвижване е процесът на установяване на напрежението на портата. Това се постига чрез зареждане на капацитета между гейт сорс и гейт дрейн.
Td(on): време на забавяне на проводимостта. Времето от момента, в който входното напрежение се повиши до 10%, докато VDS падне до 90% от амплитудата си
Tr: време на нарастване, времето за спадане на изходното напрежение VDS от 90% до 10% от неговата амплитуда
Td(изкл.): Време за закъснение при изключване, времето от момента, в който входното напрежение спадне до 90% до момента, в който VDS се повиши до 10% от своето напрежение при изключване
Tf: Време на спад, времето за повишаване на изходното напрежение VDS от 10% до 90% от неговата амплитуда
Ciss: Въведете капацитет, свържете накъсо дренажа и източника и измерете капацитета между портата и източника с AC сигнал. Ciss= CGD + CGS (CDS късо съединение). Има пряко влияние върху закъсненията при включване и изключване на устройството.
Coss: Изходен капацитет, съединете накъсо портата и източника и измерете капацитета между изтичането и източника с AC сигнал. Coss = CDS +CGD
Crss: Капацитет за обратно предаване. Когато източникът е свързан към земята, измереният капацитет между изтичането и портата Crss=CGD. Един от важните параметри за превключвателите е времето за нарастване и спадане. Crss=CGD
Междуелектродният капацитет и индуцираният капацитет на MOSFET на MOSFET се разделят на входен капацитет, изходен капацитет и капацитет за обратна връзка от повечето производители. Цитираните стойности са за фиксирано напрежение от източване към източник. Тези капацитети се променят при промяна на напрежението дрейн-източник и стойността на капацитета има ограничен ефект. Стойността на входния капацитет дава само приблизителна индикация за зареждането, изисквано от веригата на драйвера, докато информацията за зареждането на гейта е по-полезна. Той показва количеството енергия, което портата трябва да зареди, за да достигне специфично напрежение от врата към източник.
4. Характеристики на лавинния пробив
Характеристиката на лавинообразния пробив е индикатор за способността на MOSFET да издържа на пренапрежение в изключено състояние. Ако напрежението превиши граничното напрежение дрейн-източник, устройството ще бъде в лавинообразно състояние.
EAS: Единична импулсна лавинна пробивна енергия. Това е граничен параметър, показващ максималната енергия на лавинообразен пробив, която MOSFET може да издържи.
IAR: лавинен ток
EAR: Повтаряща се енергия на лавинен срив
5. In vivo диодни параметри
IS: Непрекъснат максимален свободен ток (от източник)
ISM: импулсен максимален свободен ток (от източник)
VSD: падане на напрежението напред
Trr: обратно време за възстановяване
Qrr: Възстановяване на обратно зареждане
Тон: Време за провеждане напред. (По принцип незначително)
Време за включване на MOSFET и дефиниране на време за изключване
По време на процеса на кандидатстване често трябва да се имат предвид следните характеристики:
1. Характеристики на положителен температурен коефициент на V (BR) DSS. Тази характеристика, която е различна от биполярните устройства, ги прави по-надеждни при повишаване на нормалните работни температури. Но също така трябва да обърнете внимание на неговата надеждност по време на студено стартиране при ниска температура.
2. Характеристика на отрицателния температурен коефициент на V(GS)th. Потенциалът на прага на затвора ще намалее до известна степен с повишаване на температурата на прехода. Известно излъчване също ще намали този прагов потенциал, вероятно дори под 0 потенциал. Тази функция изисква инженерите да обърнат внимание на смущенията и фалшивото задействане на MOSFET в тези ситуации, особено за MOSFET приложения с нисък прагов потенциал. Поради тази характеристика понякога е необходимо да се проектира потенциалът на изключено напрежение на драйвера на портата до отрицателна стойност (отнасяйки се до N-тип, P-тип и т.н.), за да се избегнат смущения и фалшиво задействане.
3. Характеристики на положителен температурен коефициент на VDSon/RDSo. Характеристиката, че VDSon/RDSon се увеличава леко с повишаване на температурата на прехода, прави възможно директното използване на MOSFET транзистори паралелно. Биполярните устройства са точно обратното в това отношение, така че използването им паралелно става доста сложно. RDSon също ще се увеличи леко с увеличаването на ID. Тази характеристика и положителните температурни характеристики на съединението и повърхността RDSon позволяват на MOSFET да избегне вторично разрушаване като биполярни устройства. Все пак трябва да се отбележи, че ефектът от тази функция е доста ограничен. Когато се използва в паралелни, push-pull или други приложения, не можете напълно да разчитате на саморегулирането на тази функция. Все още са необходими някои основни мерки. Тази характеристика обяснява също, че загубите на проводимост стават по-големи при високи температури. Ето защо трябва да се обърне специално внимание на избора на параметри при изчисляване на загубите.
4. Характеристиките на отрицателния температурен коефициент на ID, разбирането на параметрите на MOSFET и неговите основни характеристики ID ще намалят значително с увеличаването на температурата на прехода. Тази характеристика прави често необходимо да се вземат предвид неговите ID параметри при високи температури по време на проектирането.
5. Характеристики на отрицателния температурен коефициент на лавинната способност IER/EAS. След като температурата на прехода се повиши, въпреки че MOSFET ще има по-голям V(BR)DSS, трябва да се отбележи, че EAS ще бъде значително намален. Това означава, че способността му да издържа на лавини при високи температури е много по-слаба от тази при нормални температури.
6. Способността за проводимост и производителността на обратното възстановяване на паразитния диод в MOSFET не са по-добри от тези на обикновените диоди. Не се очаква да се използва като основен токоносител в контура в дизайна. Блокиращите диоди често се свързват последователно, за да обезсилят паразитните диоди в тялото, а допълнителни паралелни диоди се използват за образуване на електрически носител на верига. Въпреки това, той може да се счита за носител в случай на краткотрайна проводимост или някои малки изисквания за ток, като например синхронно коригиране.
7. Бързото покачване на потенциала на източване може да причини фалшиво задействане на задвижването на гейта, така че тази възможност трябва да се вземе предвид при големи dVDS/dt приложения (високочестотни вериги за бързо превключване).
Време на публикуване: 13 декември 2023 г
