Kuinka paljon tiedät MOSFET-parametreista? OLUKEY analysoi sen puolestasi

"MOSFET" on lyhenne sanoista Metal Oxide Semicoductor Field Effect Transistor. Se on laite, joka on valmistettu kolmesta materiaalista: metallista, oksidista (SiO2 tai SiN) ja puolijohteesta. MOSFET on yksi peruslaitteista puolijohdealalla. Olipa kyse IC-suunnittelusta tai korttitason piirisovelluksista, se on erittäin laaja. MOSFETin pääparametreja ovat ID, IDM, VGSS, V(BR)DSS, RDS(on), VGS(th) jne. Tiedätkö nämä? OLUKEY Company, winsok taiwanilaisena keski- ja huippuluokan keski- ja matalajänniteMOSFETagenttipalveluntarjoajalla on ydintiimi, jolla on lähes 20 vuoden kokemus, joka selittää sinulle yksityiskohtaisesti MOSFETin eri parametrit!

Kuva: WINSOK MOSFETWSG03N10 tekniset tiedot

Kuvaus MOSFET-parametrien merkityksestä

1. Äärimmäiset parametrit:

ID: Suurin nielulähdevirta. Se viittaa enimmäisvirtaan, joka saa kulkea nielun ja lähteen välillä, kun kenttätransistori toimii normaalisti. Kenttätransistorin käyttövirta ei saa ylittää ID:tä. Tämä parametri pienenee risteyksen lämpötilan noustessa.

IDM: Suurin pulssivirtalähde. Tämä parametri pienenee risteyksen lämpötilan noustessa, mikä kuvastaa iskunkestävyyttä ja liittyy myös pulssin aikaan. Jos tämä parametri on liian pieni, järjestelmä voi olla vaarassa hajota virran takia OCP-testauksen aikana.

PD: Suurin hajautettu teho. Se viittaa nielulähteen suurinta sallittua tehohäviötä heikentämättä kenttätransistorin suorituskykyä. Käytettäessä FET:n todellisen virrankulutuksen tulee olla pienempi kuin PDSM:n ja jättää tietty marginaali. Tämä parametri yleensä pienenee, kun liitoslämpötila nousee

VDSS: Suurin tyhjennyslähteen kestojännite. Nielulähteen jännite, kun virtaava tyhjennysvirta saavuttaa tietyn arvon (piikittelee voimakkaasti) tietyssä lämpötilassa ja hilalähteen oikosulku. Nielulähteen jännitettä kutsutaan tässä tapauksessa myös lumivyöryjännitteeksi. VDSS:llä on positiivinen lämpötilakerroin. -50 °C:ssa VDSS on noin 90 % 25 °C:n lämpötilasta. Normaalituotannossa tavallisesti jätettävän lisäyksen vuoksi MOSFETin lumivyöryjännite on aina suurempi kuin nimellisjännite.

OLUKEYLämpimiä vinkkejä: Tuotteen luotettavuuden varmistamiseksi pahimmissa käyttöolosuhteissa on suositeltavaa, että käyttöjännite ei saa ylittää 80-90 % nimellisarvosta.

VGSS: Suurin hilalähteen kestojännite. Se viittaa VGS-arvoon, kun käänteisvirta hilan ja lähteen välillä alkaa kasvaa jyrkästi. Tämän jännitearvon ylittäminen aiheuttaa hilaoksidikerroksen dielektrisen hajoamisen, mikä on tuhoisa ja peruuttamaton rikkoutuminen.

TJ: Suurin käyttöliittymälämpötila. Se on yleensä 150 ℃ tai 175 ℃. Laitteen suunnittelun työolosuhteissa on vältettävä tämän lämpötilan ylittämistä ja jätettävä tietty marginaali.

TSTG: varastointilämpötila-alue

Nämä kaksi parametria, TJ ja TSTG, kalibroivat laitteen työ- ja säilytysympäristön salliman liitoslämpötila-alueen. Tämä lämpötila-alue on asetettu täyttämään laitteen vähimmäiskäyttöikävaatimukset. Jos laitteen varmistetaan toimivan tällä lämpötila-alueella, sen käyttöikä pitenee huomattavasti.

2. Staattiset parametrit

MOSFET-testiolosuhteet ovat yleensä 2,5 V, 4,5 V ja 10 V.

V(BR)DSS: Tyhjennyslähteen läpilyöntijännite. Se viittaa maksiminielulähteen jännitteeseen, jonka kenttätransistori voi kestää, kun hilalähdejännite VGS on 0. Tämä on rajoittava parametri, ja kenttätransistoriin syötettävän käyttöjännitteen on oltava pienempi kuin V(BR) DSS. Sillä on positiiviset lämpötilaominaisuudet. Siksi tämän parametrin arvoa alhaisissa lämpötiloissa on pidettävä turvallisuusnäkökohtana.

△V(BR)DSS/△Tj: Viemärilähteen läpilyöntijännitteen lämpötilakerroin, yleensä 0,1V/℃

RDS(päällä): Tietyissä VGS-olosuhteissa (yleensä 10 V), liitoksen lämpötila ja tyhjennysvirta, maksimivastus nielun ja lähteen välillä, kun MOSFET on päällä. Se on erittäin tärkeä parametri, joka määrittää kulutetun virran, kun MOSFET käynnistetään. Tämä parametri yleensä kasvaa liitoksen lämpötilan noustessa. Siksi tämän parametrin arvoa korkeimmassa käyttöliittymän lämpötilassa tulisi käyttää häviön ja jännitehäviön laskemiseen.

VGS(th): käynnistysjännite (kynnysjännite). Kun ulkoisen hilan ohjausjännite VGS ylittää arvon VGS(th), nielu- ja lähdealueiden pintainversiokerrokset muodostavat yhdistetyn kanavan. Sovelluksissa hilajännitettä, kun ID on 1 mA tyhjennysoikosulkutilan alla, kutsutaan usein käynnistysjännitteeksi. Tämä parametri yleensä pienenee risteyksen lämpötilan noustessa

IDSS: kylläinen nielulähdevirta, nielulähdevirta, kun hilajännite VGS=0 ja VDS on tietty arvo. Yleensä mikroampeerin tasolla

IGSS: hilalähteen ohjausvirta tai käänteisvirta. Koska MOSFET-tuloimpedanssi on erittäin suuri, IGSS on yleensä nanoampeerin tasolla.

3. Dynaamiset parametrit

gfs: transkonduktanssi. Se viittaa nielun lähtövirran muutoksen suhteeseen hilalähteen jännitteen muutokseen. Se on mitta hilalähteen jännitteen kyvystä ohjata tyhjennysvirtaa. Katso kaaviosta gfs:n ja VGS:n välinen siirtosuhde.

Qg: Portin kokonaislatauskapasiteetti. MOSFET on jännitetyyppinen ohjauslaite. Ajoprosessi on hilajännitteen muodostusprosessi. Tämä saavutetaan lataamalla kapasitanssi hilalähteen ja hilan nielun välillä. Tätä näkökohtaa käsitellään yksityiskohtaisesti jäljempänä.

Qgs: Porttilähteen latauskapasiteetti

Qgd: portilta viemäriin -maksu (ottaen huomioon Millerin vaikutus). MOSFET on jännitetyyppinen ohjauslaite. Ajoprosessi on hilajännitteen muodostusprosessi. Tämä saavutetaan lataamalla kapasitanssi hilalähteen ja hilan nielun välillä.

Td(on): johtavuuden viiveaika. Aika siitä, kun tulojännite nousee 10 prosenttiin, kunnes VDS laskee 90 prosenttiin sen amplitudista

Tr: nousuaika, aika, jolloin lähtöjännite VDS laskee 90 %:sta 10 %:iin sen amplitudista

Td(off): Katkaisuviive, aika siitä, kun tulojännite laskee 90 prosenttiin siihen, kun VDS nousee 10 prosenttiin sammutusjännitteestään

Tf: Putoamisaika, aika, jolloin lähtöjännite VDS nousee 10 %:sta 90 %:iin sen amplitudista

Ciss: Tulokasitanssi, oikosulje nielu ja lähde ja mittaa portin ja lähteen välinen kapasitanssi AC-signaalilla. Ciss = CGD + CGS (CDS oikosulku). Sillä on suora vaikutus laitteen käynnistys- ja sammutusviiveisiin.

Kustannukset: Lähtökapasitanssi, oikosulje portti ja lähde sekä mittaa nielun ja lähteen välinen kapasitanssi AC-signaalilla. Coss = CDS + CGD

Crss: Käänteinen lähetyskapasitanssi. Kun lähde on kytketty maahan, nielun ja portin välinen mitattu kapasitanssi Crss = CGD. Yksi tärkeimmistä kytkimien parametreista on nousu- ja laskuaika. Crss = CGD

Useimmat valmistajat jakavat MOSFETin elektrodien välisen kapasitanssin ja MOSFET-indusoituneen kapasitanssin tulokapasitanssiin, lähtökapasitanssiin ja takaisinkytkentäkapasitanssiin. Annetut arvot koskevat kiinteää nielu-lähdejännitettä. Nämä kapasitanssit muuttuvat nielulähteen jännitteen muuttuessa, ja kapasitanssin arvolla on rajoitettu vaikutus. Tulokasitanssin arvo antaa vain likimääräisen indikaation ohjainpiirin vaatimasta latauksesta, kun taas hilalataustiedot ovat hyödyllisempiä. Se ilmaisee energiamäärän, jonka portin on ladattava saavuttaakseen tietyn portin ja lähteen välisen jännitteen.

4. Lumivyöryn ominaisuusparametrit

Lumivyöryn ominaisuusparametri on osoitus MOSFETin kyvystä kestää ylijännitettä off-tilassa. Jos jännite ylittää nielulähteen rajajännitteen, laite on lumivyörytilassa.

EAS: Yhden pulssin lumivyöryn hajoamisenergia. Tämä on rajaparametri, joka ilmaisee suurimman lumivyöryn murtumisenergian, jonka MOSFET voi kestää.

IAR: lumivyöryvirta

KORVA: Toistuva lumivyöryjen hajoamisenergia

5. In vivo -diodiparametrit

IS: Jatkuva suurin vapaakäyntivirta (lähteestä)

ISM: pulssin suurin vapaakäyntivirta (lähteestä)

VSD: jännitehäviö eteenpäin

Trr: käänteinen palautumisaika

QRr: Käänteisen maksun palautus

Ton: Eteenpäin johtamisaika. (Periaatteessa mitätön)

WINSOK MOSFET:n lumivyöryjen murtumisen ominaisparametrit

MOSFETin käynnistysaika ja sammutusajan määritelmä

Hakuprosessin aikana on usein otettava huomioon seuraavat ominaisuudet:

1. V (BR) DSS:n positiiviset lämpötilakertoimet. Tämä ominaisuus, joka eroaa bipolaarisista laitteista, tekee niistä luotettavampia, kun normaalit käyttölämpötilat nousevat. Mutta sinun on myös kiinnitettävä huomiota sen luotettavuuteen matalan lämpötilan kylmäkäynnistyksen aikana.

2. V(GS)th:n negatiiviset lämpötilakertoimet. Portin kynnyspotentiaali pienenee jossain määrin risteyksen lämpötilan noustessa. Jotkut säteilyt alentavat myös tätä kynnyspotentiaalia, mahdollisesti jopa alle 0-potentiaalin. Tämä ominaisuus edellyttää, että insinöörit kiinnittävät huomiota MOSFETien häiriöihin ja vääriin laukaisuihin näissä tilanteissa, erityisesti MOSFET-sovelluksissa, joissa on alhainen kynnyspotentiaali. Tästä ominaisuudesta johtuen on joskus tarpeen suunnitella hilaohjaimen off-jännitepotentiaali negatiiviseen arvoon (viitaten N-tyyppiin, P-tyyppiin ja niin edelleen) häiriöiden ja väärän liipaisun välttämiseksi.

3.VDSon/RDSo:n positiiviset lämpötilakertoimet. Ominaisuus, että VDSon/RDSon kasvaa hieman liitoslämpötilan noustessa, mahdollistaa MOSFETien suoran käytön rinnakkain. Bipolaariset laitteet ovat tässä suhteessa päinvastaisia, joten niiden rinnakkaiskäytöstä tulee melko monimutkaista. RDSon kasvaa myös hieman ID:n kasvaessa. Tämä ominaisuus ja liitoksen ja pinnan RDSonin positiiviset lämpötilaominaisuudet mahdollistavat MOSFETin välttämisen toissijaisen rikkoutumisen, kuten bipolaaristen laitteiden. On kuitenkin huomattava, että tämän ominaisuuden vaikutus on melko rajallinen. Kun sitä käytetään rinnakkain, työntö-veto- tai muissa sovelluksissa, et voi täysin luottaa tämän ominaisuuden itsesäätelyyn. Joitakin perustoimenpiteitä tarvitaan edelleen. Tämä ominaisuus selittää myös sen, että johtavuushäviöt kasvavat korkeissa lämpötiloissa. Siksi tappioita laskettaessa on kiinnitettävä erityistä huomiota parametrien valintaan.

4. ID:n negatiiviset lämpötilakertoimen ominaisuudet, MOSFET-parametrien ymmärtäminen ja sen pääominaisuudet ID laskevat merkittävästi liitoslämpötilan noustessa. Tämän ominaisuuden vuoksi on usein tarpeen ottaa huomioon sen ID-parametrit korkeissa lämpötiloissa suunnittelun aikana.

5. Lumivyörykyvyn IER/EAS:n negatiiviset lämpötilakertoimet. Kun risteyksen lämpötila nousee, vaikka MOSFET:ssä on suurempi V(BR)DSS, on huomattava, että EAS vähenee merkittävästi. Toisin sanoen sen kyky kestää lumivyöryjä korkeissa lämpötiloissa on paljon heikompi kuin normaaleissa lämpötiloissa.

6. MOSFETin parasiittisen diodin johtavuus ja käänteinen palautumiskyky eivät ole parempia kuin tavallisten diodien. Sitä ei odoteta käytettävän suunnittelussa silmukan päävirtakantajana. Estodiodit kytketään usein sarjaan kehon loisdiodit mitätöimiseksi, ja muita rinnakkaisia diodeja käytetään muodostamaan piirin sähköinen kantoaalto. Sitä voidaan kuitenkin pitää kantajana lyhytaikaisen johtumisen tai joidenkin pienten virtavaatimusten, kuten synkronisen tasasuuntauksen, tapauksessa.

7. Nopea nielupotentiaalin nousu voi aiheuttaa hilakäytön virheliipaisua, joten tämä mahdollisuus on otettava huomioon suurissa dVDS/dt-sovelluksissa (korkeataajuiset nopeat kytkentäpiirit).