Teho-MOSFET-parametrien selitys

VDSS:n suurin tyhjennyslähteen jännite

Kun porttilähde on oikosulussa, nielulähteen jänniteluokitus (VDSS) on suurin jännite, joka voidaan syöttää nielulähteeseen ilman lumivyöryä. Lämpötilasta riippuen todellinen lumivyöryn läpilyöntijännite voi olla pienempi kuin nimellinen VDSS. Katso V(BR)DSS:n yksityiskohtainen kuvaus kohdasta Sähköstaattinen

Katso V(BR)DSS:n yksityiskohtainen kuvaus kohdasta Sähköstaattiset ominaisuudet.

VGS:n suurin portin lähteen jännite

VGS-jännite on suurin jännite, joka voidaan käyttää portin lähdenapojen välillä. Tämän jännitteen asettamisen päätarkoitus on estää liiallisen jännitteen aiheuttamat vauriot hilaoksidille. Todellinen jännite, jonka hilaoksidi voi kestää, on paljon suurempi kuin nimellisjännite, mutta se vaihtelee valmistusprosessin mukaan.

Todellinen hilaoksidi kestää paljon suurempia jännitteitä kuin nimellisjännite, mutta tämä vaihtelee valmistusprosessin mukaan, joten VGS:n pitäminen nimellisjännitteen sisällä varmistaa sovelluksen luotettavuuden.

ID - Jatkuva vuotovirta

ID määritellään suurimmaksi sallituksi jatkuvaksi tasavirraksi suurimmassa nimellisliitoslämpötilassa TJ(max) ja putken pintalämpötilassa 25°C tai korkeammalla. Tämä parametri on liitoksen ja kotelon välisen nimellislämpövastuksen, RθJC, ja kotelon lämpötilan funktio:

Kytkentähäviöt eivät sisälly ID:hen, ja putken pintalämpötilaa on vaikea pitää 25°C:ssa (Tcase) käytännön käyttöä varten. Siksi todellinen kytkentävirta kovakytkettävissä sovelluksissa on yleensä alle puolet ID-luokittelusta @ TC = 25°C, yleensä välillä 1/3 - 1/4. täydentäviä.

Lisäksi ID tietyssä lämpötilassa voidaan arvioida, jos käytetään lämpövastusta JA, mikä on realistisempi arvo.

IDM - Impulssin tyhjennysvirta

Tämä parametri heijastaa pulssivirran määrää, jonka laite pystyy käsittelemään, mikä on paljon suurempi kuin jatkuva tasavirta. IDM:n määrittelyn tarkoitus on: linjan ohminen alue. Tietylle hilalähteen jännitteelleMOSFETjohtaa suurimmalla tyhjennysvirralla

nykyinen. Kuten kuvasta näkyy, tietyllä hilalähdejännitteellä, jos toimintapiste sijaitsee lineaarisella alueella, nieluvirran kasvu nostaa nielulähdejännitettä, mikä lisää johtavuushäviöitä. Pitkäaikainen käyttö suurella teholla johtaa laitteen vikaantumiseen. Tästä syystä

Siksi nimellinen IDM on asetettava alueen alapuolelle tyypillisillä hilakäyttöjännitteillä. Alueen rajapiste on Vgs:n ja käyrän leikkauspisteessä.

Siksi virrantiheyden yläraja on asetettava, jotta siru ei kuumene liikaa ja palaa loppuun. Tällä pyritään olennaisesti estämään liiallinen virran kulkeminen pakkausjohtojen läpi, koska joissain tapauksissa koko sirun "heikoin yhteys" ei ole siru, vaan pakettijohdot.

Ottaen huomioon IDM:n termisten vaikutusten rajoitukset, lämpötilan nousu riippuu pulssin leveydestä, pulssien välisestä aikavälistä, lämmön hajaantumisesta, RDS(on) -toiminnosta sekä pulssivirran aaltomuodosta ja amplitudista. Pelkästään se, että pulssivirta ei ylitä IDM-rajaa, ei takaa, että liitoslämpötila

ei ylitä suurinta sallittua arvoa. Pulssivirran alaisen liitoksen lämpötila voidaan arvioida viittaamalla termisten ja mekaanisten ominaisuuksien käsittelyyn transienttilämpöresistanssista.

PD - Kanavan sallittu kokonaistehohäviö

Kanavan sallittu kokonaistehohäviö kalibroi suurimman tehohäviön, jonka laite voi haihtua, ja se voidaan ilmaista suurimman liitoslämpötilan ja lämpövastuksen funktiona kotelon lämpötilassa 25 °C.

TJ, TSTG - Käyttö- ja säilytysympäristön lämpötila-alue

Nämä kaksi parametria kalibroivat laitteen käyttö- ja säilytysympäristön salliman liitoslämpötila-alueen. Tämä lämpötila-alue on asetettu vastaamaan laitteen vähimmäiskäyttöikää. Varmistamalla, että laite toimii tällä lämpötila-alueella, pidentää sen käyttöikää huomattavasti.

EAS-Single Pulse Avalanche Breakdown Energy

 

Jos jännitteen ylitys (yleensä vuotovirrasta ja hajainduktanssista johtuen) ei ylitä läpilyöntijännitettä, laitteeseen ei tapahdu lumivyöryä, joten se ei tarvitse kykyä häivyttää lumivyöryä. Lumivyöryn läpilyöntienergia kalibroi ohimenevän ylityksen, jonka laite sietää.

Lumivyöryn läpilyöntienergia määrittelee ohimenevän ylitysjännitteen turvallisen arvon, jonka laite voi sietää, ja se riippuu energiamäärästä, joka on haihdutettava lumivyöryn tapahtumiseksi.

Laite, joka määrittelee lumivyöryenergian luokituksen, määrittelee yleensä myös EAS-luokituksen, joka on merkitykseltään samanlainen kuin UIS-luokitus, ja määrittää, kuinka paljon käänteisen lumivyöryn murtumisenergiaa laite voi turvallisesti absorboida.

L on induktanssiarvo ja iD on induktorissa kulkeva huippuvirta, joka muunnetaan äkillisesti nieluvirraksi mittauslaitteessa. Induktorin yli syntyvä jännite ylittää MOSFETin läpilyöntijännitteen ja johtaa lumivyöryyn. Kun lumivyöry tapahtuu, induktorissa oleva virta kulkee MOSFET-laitteen läpi, vaikkaMOSFETon pois päältä. Induktoriin varastoitunut energia on samanlainen kuin hajakelaan varastoitunut energia, jonka MOSFET hajottaa.

Kun MOSFETit kytketään rinnan, läpilyöntijännitteet ovat tuskin samat laitteiden välillä. Yleensä tapahtuu, että yksi laite kokee ensimmäisenä lumivyöryn, ja kaikki myöhemmät lumivyöryn murtumisvirrat (energia) kulkevat tämän laitteen läpi.

EAR - Toistuvan lumivyöryn energia

Toistuvan lumivyöryn energiasta on tullut "alan standardi", mutta ilman taajuuden, muiden häviöiden ja jäähdytyksen määrää asettamatta tällä parametrilla ei ole merkitystä. Lämmön hajaantuminen (jäähdytys) hallitsee usein toistuvaa lumivyöryenergiaa. On myös vaikea ennustaa lumivyöryn aiheuttaman energian määrää.

On myös vaikea ennustaa lumivyöryn aiheuttaman energian määrää.

EAR-luokituksen todellinen tarkoitus on kalibroida toistuva lumivyöryn murtumisenergia, jonka laite kestää. Tämä määritelmä edellyttää, että taajuudella ei ole rajoituksia, jotta laite ei ylikuumene, mikä on realistista kaikissa laitteissa, joissa voi tapahtua lumivyöryä.

On hyvä idea mitata käytössä olevan laitteen tai jäähdytyselementin lämpötila, jotta näet, onko MOSFET-laite ylikuumentunut laitteen suunnittelun varmentamisen aikana, erityisesti laitteissa, joissa on todennäköistä, että lumivyöry tapahtuu.

IAR - Avalanche Breakdown Current

Joillakin laitteilla sirun nykyisen reunan taipumus lumivyöryn rikkoutumisen aikana edellyttää, että lumivyöryvirran IAR on rajoitettu. Tällä tavalla lumivyöryvirrasta tulee "pieni teksti" lumivyöryn murtumisenergiamääritelmässä; se paljastaa laitteen todellisen kyvyn.

Osa II Staattinen sähköinen karakterisointi

V(BR)DSS: tyhjennyslähteen läpilyöntijännite (tuhojännite)

V(BR)DSS (kutsutaan joskus VBDSS:ksi) on nielulähteen jännite, jolla nielun läpi kulkeva virta saavuttaa tietyn arvon tietyssä lämpötilassa ja hilalähteen ollessa oikosulussa. Nielulähteen jännite on tässä tapauksessa lumivyöryn läpilyönnin jännite.

V(BR)DSS on positiivinen lämpötilakerroin, ja matalissa lämpötiloissa V(BR)DSS on pienempi kuin nielulähteen jännitteen maksimiarvo 25 °C:ssa. -50 °C:ssa V(BR)DSS on pienempi kuin nielulähteen jännitteen enimmäisarvo -50 °C:ssa. -50 °C:ssa V(BR)DSS on noin 90 % nielulähteen enimmäisjännitteestä 25 °C:ssa.

VGS(th), VGS(off): Kynnysjännite

VGS(th) on jännite, jolla lisätty hilalähdejännite voi aiheuttaa sen, että nielussa alkaa olla virtaa tai virta katoaa, kun MOSFET sammutetaan, ja testausolosuhteet (tyhjennysvirta, nielulähdejännite, liitoskohta lämpötila) on myös määritelty. Normaalisti kaikilla MOS-gate-laitteilla on erilaisia

kynnysjännitteet ovat erilaisia. Siksi VGS(th):n vaihteluväli on määritelty. VGS(th) on negatiivinen lämpötilakerroin, kun lämpötila nousee,MOSFETkäynnistyy suhteellisen alhaisella hilalähdejännitteellä.

RDS(päällä): On-resistanssi

RDS(on) on nielulähteen resistanssi mitattuna tietyllä nieluvirralla (yleensä puolet ID-virrasta), hilalähteen jännitteellä ja 25 °C:ssa. RDS(on) on nielulähteen resistanssi mitattuna tietyllä nieluvirralla (yleensä puolet ID-virrasta), hilalähdejännitteellä ja 25 °C:ssa.

IDSS: nollahilajännitteen tyhjennysvirta

IDSS on vuotovirta nielun ja lähteen välillä tietyllä nielulähdejännitteellä, kun hilalähteen jännite on nolla. Koska vuotovirta kasvaa lämpötilan myötä, IDSS on määritetty sekä huone- että korkeissa lämpötiloissa. Vuotovirrasta johtuva tehohäviö voidaan laskea kertomalla IDSS nielulähteiden välisellä jännitteellä, joka on yleensä mitätön.

IGSS - Gate Source Leakage Current

IGSS on vuotovirta, joka kulkee portin läpi tietyllä hilalähteen jännitteellä.

Osa III Dynaamiset sähköiset ominaisuudet

Ciss: Tulokasitanssi

Hilan ja lähteen välinen kapasitanssi mitattuna AC-signaalilla oikosulkemalla nielu lähteeseen on tulokapasitanssi; Ciss muodostetaan kytkemällä hilan nielukapasitanssi Cgd ja hilalähdekapasitanssi Cgs rinnan tai Ciss = Cgs + Cgd. Laite kytkeytyy päälle, kun tulokapasitanssi on ladattu kynnysjännitteeseen, ja sammuu, kun se puretaan tiettyyn arvoon. Siksi ohjainpiirillä ja Cissillä on suora vaikutus laitteen käynnistys- ja sammutusviiveeseen.

Coss: Lähtökapasitanssi

Lähtökapasitanssi on nielun ja lähteen välinen kapasitanssi, joka mitataan AC-signaalilla, kun hilalähde on oikosulussa, Coss muodostetaan rinnakkaisemalla nielu-lähdekapasitanssi Cds ja hila-nopeutuskapasitanssi Cgd, tai Coss = Cds + Cgd. Pehmeäkytkentäsovelluksissa Coss on erittäin tärkeä, koska se voi aiheuttaa resonanssia piirissä.

Crss: Käänteinen siirtokapasitanssi

Kapasitanssi, joka mitataan nielun ja hilan välillä, kun lähde on maadoitettu, on käänteisen siirtokapasitanssi. Käänteinen siirtokapasitanssi vastaa hilan nielukapasitanssia, Cres = Cgd, ja sitä kutsutaan usein Millerin kapasitanssiksi, joka on yksi tärkeimmistä parametreista kytkimen nousu- ja laskuajoille.

Se on tärkeä parametri kytkennän nousu- ja laskuajoille, ja se vaikuttaa myös sammutusviiveeseen. Kapasitanssi pienenee nielujännitteen kasvaessa, erityisesti lähtökapasitanssi ja käänteinen siirtokapasitanssi.

Qgs, Qgd ja Qg: Gate Charge

Hilavarausarvo heijastaa kondensaattoriin liittimien väliin tallennettua varausta. Koska kondensaattorin varaus muuttuu jännitteen mukaan kytkentähetkellä, hilavarauksen vaikutus otetaan usein huomioon hilaohjainpiirejä suunniteltaessa.

Qgs on varaus 0:sta ensimmäiseen käännepisteeseen, Qgd on osuus ensimmäisestä käännepisteestä toiseen (kutsutaan myös "Miller"-varaukseksi) ja Qg on osuus 0:sta pisteeseen, jossa VGS on yhtä suuri kuin tietty veto. jännite.

Vuotovirran ja vuotolähteen jännitteen muutoksilla on suhteellisen pieni vaikutus hilavarausarvoon, eikä hilavaraus muutu lämpötilan mukaan. Testiolosuhteet on määritelty. Hilavarauksen kaavio on esitetty tietolomakkeessa, mukaan lukien vastaavat hilavarauksen vaihtelukäyrät kiinteälle vuotovirralle ja vaihtelevalle vuotolähteen jännitteelle.

Vastaavat hilavarauksen vaihtelukäyrät kiinteälle nieluvirralle ja vaihtelevalle nielulähdejännitteelle sisältyvät tietolehtiin. Kaaviossa tasannejännite VGS(pl) kasvaa vähemmän virran kasvaessa (ja pienenee virran pienentyessä). Tasannejännite on myös verrannollinen kynnysjännitteeseen, joten erilainen kynnysjännite tuottaa erilaisen tasannejännitteen.

jännite.

Seuraava kaavio on yksityiskohtaisempi ja sitä sovelletaan:

td(on): On-time-viiveaika

On-time-viiveaika on aika siitä, kun hilalähteen jännite nousee 10 prosenttiin hilakäyttöjännitteestä siihen, kun vuotovirta nousee 10 prosenttiin määritetystä virrasta.

td(off): Off-viiveaika

Katkaisuviive on aika, joka kuluu siitä, kun hilalähteen jännite putoaa 90 prosenttiin hilan käyttöjännitteestä, siihen, kun vuotovirta laskee 90 prosenttiin määritetystä virrasta. Tämä näyttää viiveen, joka koettiin ennen virran siirtämistä kuormaan.

tr: nousuaika

Nousuaika on aika, joka kuluu tyhjennysvirran kohoamiseen 10 %:sta 90 %:iin.

tf: Laskeva aika

Pudotusaika on aika, joka kuluu tyhjennysvirran putoamiseen 90 %:sta 10 %:iin.