Objašnjenje svakog parametra MOSFET-a snage

VDSS maksimalni napon odvod-izvor

S kratko spojenim izvorom vrata, nazivni napon odvoda-izvora (VDSS) je maksimalni napon koji se može primijeniti na izvor odvoda bez lavinskog kvara. Ovisno o temperaturi, stvarni napon lavinskog proboja može biti niži od nazivnog VDSS. Za detaljan opis V(BR)DSS, pogledajte Elektrostatički

Za detaljan opis V(BR)DSS, pogledajte Elektrostatičke karakteristike.

VGS maksimalni napon izvora izlaza

VGS nazivni napon je maksimalni napon koji se može primijeniti između polova izvora vrata. Glavna svrha postavljanja ove vrijednosti napona je spriječiti oštećenje oksida vrata uzrokovano previsokim naponom. Stvarni napon koji oksidna vrata mogu izdržati puno je veći od nazivnog napona, ali će varirati ovisno o procesu proizvodnje.

Stvarni oksid gejta može izdržati puno više napone od nazivnog napona, ali to će varirati s proizvodnim procesom, tako da će održavanje VGS-a unutar nazivnog napona osigurati pouzdanost aplikacije.

ID - Kontinuirana struja curenja

ID se definira kao najveća dopuštena trajna istosmjerna struja pri maksimalnoj nazivnoj temperaturi spoja, TJ(max), i temperaturi površine cijevi od 25°C ili višoj. Ovaj parametar je funkcija nazivnog toplinskog otpora između spoja i kućišta, RθJC, i temperature kućišta:

Preklopni gubici nisu uključeni u ID i teško je održavati temperaturu površine cijevi na 25°C (Tcase) za praktičnu upotrebu. Stoga je stvarna sklopna struja u aplikacijama s tvrdim sklopkama obično manja od polovice ID nazivne vrijednosti pri TC = 25°C, obično u rasponu od 1/3 do 1/4. komplementarni.

Dodatno, ID na određenoj temperaturi može se procijeniti ako se koristi toplinski otpor JA, što je realnija vrijednost.

IDM - Impulsna odvodna struja

Ovaj parametar odražava količinu impulsne struje koju uređaj može podnijeti, a koja je puno veća od kontinuirane istosmjerne struje. Svrha definiranja IDM je: omsko područje voda. Za određeni napon gate-source,MOSFETprovodi s prisutnom maksimalnom strujom odvoda

trenutni. Kao što je prikazano na slici, za dati napon gejt-izvor, ako se radna točka nalazi u linearnom području, povećanje struje odvoda podiže napon odvod-izvor, što povećava gubitke vodljivosti. Dugotrajni rad pri visokoj snazi ​​rezultirat će kvarom uređaja. Iz ovog razloga

Stoga, nominalni IDM treba postaviti ispod regije na tipičnim pogonskim naponima vrata. Granična točka regije je na sjecištu Vgs i krivulje.

Stoga je potrebno postaviti gornju granicu gustoće struje kako bi se spriječilo da se čip pregrije i pregori. Ovo je u biti da bi se spriječio pretjerani protok struje kroz paketne vodove, budući da u nekim slučajevima "najslabija veza" na cijelom čipu nije čip, već paketni vodovi.

Uzimajući u obzir ograničenja toplinskih učinaka na IDM, povećanje temperature ovisi o širini impulsa, vremenskom intervalu između impulsa, rasipanju topline, RDS(on) te valnom obliku i amplitudi impulsne struje. Jednostavno uvjeravanje da impulsna struja ne premašuje IDM ograničenje ne jamči temperaturu spoja

ne prelazi najveću dopuštenu vrijednost. Temperatura spoja pod impulsnom strujom može se procijeniti pozivanjem na raspravu o prijelaznom toplinskom otporu u Toplinskim i mehaničkim svojstvima.

PD - Ukupna dopuštena disipacija snage kanala

Ukupna dopuštena disipacija snage kanala kalibrira maksimalnu disipaciju snage koju uređaj može rasipati i može se izraziti kao funkcija maksimalne temperature spoja i toplinskog otpora pri temperaturi kućišta od 25°C.

TJ, TSTG - Raspon temperature okoline za rad i skladištenje

Ova dva parametra kalibriraju temperaturni raspon spoja koji dopušta radna okolina uređaja i okruženje za pohranu. Ovaj temperaturni raspon postavljen je tako da zadovolji minimalni vijek trajanja uređaja. Osiguravanje da uređaj radi unutar ovog temperaturnog raspona znatno će produžiti njegov vijek trajanja.

EAS-Energija proboja lavine jednog impulsa

 

Ako prekoračenje napona (obično zbog struje curenja i lutajućeg induktiviteta) ne premaši probojni napon, uređaj neće biti podvrgnut lavinskom proboju i stoga mu nije potrebna sposobnost raspršivanja lavinskog proboja. Energija sloma lavine kalibrira prijelazno prekoračenje koje uređaj može tolerirati.

Energija lavinskog sloma definira sigurnu vrijednost prijelaznog prekoračenja napona koju uređaj može tolerirati, a ovisi o količini energije koja se mora raspršiti da bi došlo do lavinskog sloma.

Uređaj koji definira ocjenu energije sloma u slučaju lavine obično definira i ocjenu EAS, koja je po značenju slična ocjeni UIS, i definira koliko energije obrnutog sloma u slučaju lavine uređaj može sigurno apsorbirati.

L je vrijednost induktiviteta, a iD je vršna struja koja teče kroz induktor, koja se naglo pretvara u struju odvoda u mjernom uređaju. Napon generiran na induktoru premašuje probojni napon MOSFET-a i rezultirat će lavinskim slomom. Kada dođe do lavinskog kvara, struja u induktoru teći će kroz MOSFET uređaj iakoMOSFETje isključen. Energija pohranjena u induktoru slična je energiji pohranjenoj u zalutalom induktoru i koju rasipa MOSFET.

Kada su MOSFET-ovi spojeni paralelno, probojni naponi jedva da su identični među uređajima. Ono što se obično događa je da jedan uređaj prvi doživi lavinski kvar i sve naredne struje (energija) lavinskog kvara teku kroz taj uređaj.

EAR - Energija ponavljajuće lavine

Energija ponavljajuće lavine postala je "industrijski standard", ali bez podešavanja frekvencije, ostalih gubitaka i količine hlađenja ovaj parametar nema nikakvog značaja. Stanje disipacije topline (hlađenja) često upravlja energijom ponavljajuće lavine. Također je teško predvidjeti razinu energije generirane slomom lavine.

Također je teško predvidjeti razinu energije generirane slomom lavine.

Pravo značenje EAR ocjene je kalibracija ponovljene energije kvara lavine koju uređaj može izdržati. Ova definicija pretpostavlja da ne postoji ograničenje frekvencije kako se uređaj ne bi pregrijao, što je realno za svaki uređaj kod kojeg može doći do lavinskog kvara.

Dobra je ideja izmjeriti temperaturu uređaja u radu ili hladnjaka kako biste vidjeli grije li se MOSFET uređaj pregrijan tijekom provjere dizajna uređaja, posebno za uređaje kod kojih je vjerojatno da će doći do lavinskog kvara.

IAR - Avalanche Breakdown Struja

Za neke uređaje, tendencija ruba postavljene struje na čipu tijekom lavinskog kvara zahtijeva ograničenje IAR-a lavinske struje. Na taj način, struja lavine postaje "sitni otisak" specifikacije energije sloma lavine; otkriva pravu sposobnost uređaja.

Dio II Statička električna karakterizacija

V(BR)DSS: Napon proboja odvod-izvor (napon razaranja)

V(BR)DSS (ponekad zvan VBDSS) je napon odvod-izvor pri kojem struja koja teče kroz odvod doseže određenu vrijednost pri određenoj temperaturi i s kratko spojenim izvorom vrata. Napon odvod-izvor u ovom slučaju je napon lavinskog proboja.

V(BR)DSS je pozitivan temperaturni koeficijent, a na niskim temperaturama V(BR)DSS je manji od maksimalnog nazivnog napona odvod-izvor na 25°C. Na -50°C, V(BR)DSS je manji od maksimalnog nazivnog napona odvod-izvor na -50°C. Na -50°C, V(BR)DSS je približno 90% maksimalnog nazivnog napona odvod-izvor na 25°C.

VGS(th), VGS(off): Napon praga

VGS(th) je napon pri kojem dodani napon izvora vrata može uzrokovati da odvod počne imati struju ili da struja nestane kada se MOSFET isključi, i uvjeti za ispitivanje (struja odvoda, napon izvora odvoda, spoj temperatura) također su navedene. Normalno, svi MOS gate uređaji imaju različite

naponi praga bit će različiti. Stoga je specificiran raspon varijacije VGS(th). VGS(th) je negativan temperaturni koeficijent, kada temperatura raste,MOSFETće se uključiti pri relativno niskom naponu izvora vrata.

RDS (uključeno): Otpor uključen

RDS(on) je otpor odvod-izvor izmjeren pri specifičnoj odvodnoj struji (obično polovici ID struje), naponu vrata-izvora i 25°C. RDS(on) je otpor odvod-izvor izmjeren pri specifičnoj struji odvoda (obično polovici ID struje), naponu izlaz-izvor i 25°C.

IDSS: odvodna struja napona nulte kapije

IDSS je struja curenja između odvoda i izvora pri određenom naponu odvod-izvor kada je napon vrata-izvor jednak nuli. Budući da struja curenja raste s temperaturom, IDSS je određen i za sobnu i za visoku temperaturu. Rasipanje snage zbog struje curenja može se izračunati množenjem IDSS-a s naponom između izvora odvoda, koji je obično zanemariv.

IGSS - Gate Source Leakage Current

IGSS je struja curenja koja teče kroz vrata pri određenom naponu izvora vrata.

Dio III Dinamičke električne karakteristike

Ciss : Ulazni kapacitet

Kapacitet između vrata i sorsa, izmjeren AC signalom kratkim spajanjem odvoda na sors, je ulazni kapacitet; Ciss se formira paralelnim povezivanjem odvodnog kapaciteta vrata, Cgd, i izvora izlaza, Cgs, paralelnim ili Ciss = Cgs + Cgd. Uređaj se uključuje kada se ulazni kapacitet napuni do napona praga, a isključuje se kada se isprazni do određene vrijednosti. Stoga, pogonski krug i Ciss imaju izravan utjecaj na kašnjenje uključivanja i isključivanja uređaja.

Coss: Izlazni kapacitet

Izlazna kapacitivnost je kapacitivnost između odvoda i sorsa izmjerena AC signalom kada je sors gejta kratko spojen, Coss se formira paralelnim spajanjem odvodno-izvornog kapaciteta Cds i gejt-odvodnog kapaciteta Cgd, ili Coss = Cds + Cgd. Za aplikacije s mekim preklapanjem, Coss je vrlo važan jer može izazvati rezonanciju u krugu.

Crss : Obrnuti prijenosni kapacitet

Kapacitivnost izmjerena između odvoda i vrata s uzemljenim izvorom je kapacitivnost obrnutog prijenosa. Kapacitivnost obrnutog prijenosa ekvivalentna je odvodnom kapacitetu vrata, Cres = Cgd, i često se naziva Millerovom kapacitivnošću, što je jedan od najvažnijih parametara za vrijeme porasta i pada prekidača.

To je važan parametar za vrijeme porasta i pada preklapanja, a također utječe na vrijeme odgode isključivanja. Kapacitet se smanjuje kako napon odvoda raste, posebno izlazni kapacitet i kapacitet obrnutog prijenosa.

Qgs, Qgd i Qg: Gate Charge

Vrijednost naboja vrata odražava naboj pohranjen na kondenzatoru između terminala. Budući da se naboj na kondenzatoru mijenja s naponom u trenutku prebacivanja, učinak naboja vrata često se razmatra pri projektiranju pogonskih krugova vrata.

Qgs je naboj od 0 do prve točke infleksije, Qgd je dio od prve do druge točke infleksije (koji se naziva i "Millerov" naboj), a Qg je dio od 0 do točke gdje je VGS jednak određenom pogonu napon.

Promjene u struji curenja i naponu izvora curenja imaju relativno mali učinak na vrijednost naboja vrata, a naboj se ne mijenja s temperaturom. Navedeni su uvjeti ispitivanja. Grafikon naboja vrata prikazan je u podatkovnoj tablici, uključujući odgovarajuće krivulje varijacije naboja vrata za fiksnu struju curenja i promjenjivi napon izvora curenja.

Odgovarajuće krivulje varijacije naboja vrata za fiksnu struju odvoda i promjenjivi napon izvora odvoda uključene su u podatkovne tablice. Na grafikonu, napon platoa VGS(pl) manje se povećava s povećanjem struje (i opada s smanjenjem struje). Napon platoa također je proporcionalan naponu praga, tako da će različiti napon praga proizvesti drugačiji napon platoa.

napon.

Sljedeći dijagram je detaljniji i primijenjen:

td(on) : vrijeme odgode uključivanja

Vrijeme odgode uključivanja je vrijeme od kada izvorni napon vrata poraste na 10% pogonskog napona vrata do trenutka kada struja curenja poraste na 10% specificirane struje.

td(off) : Vrijeme odgode isključenja

Vrijeme odgode isključivanja je vrijeme koje je proteklo od trenutka kada napon izvora ulaza padne na 90% pogonskog napona vrata do trenutka kada struja curenja padne na 90% specificirane struje. Ovo pokazuje kašnjenje do kojeg dolazi prije prijenosa struje na opterećenje.

tr : Vrijeme porasta

Vrijeme porasta je vrijeme koje je potrebno da struja odvoda poraste s 10% na 90%.

tf : Vrijeme pada

Vrijeme pada je vrijeme koje je potrebno da struja odvoda padne s 90% na 10%.