Auswahl des richtigen Transistors: Verständnis der Niederfrequenz-MOSFET-Parameter

Silo, pensamiento y obra literaria. Conferencia. (Dezember 2018).

Anonim

Auswahl des richtigen Transistors: Verständnis der Niederfrequenz-MOSFET-Parameter


Dieser Artikel gibt einen Überblick über verschiedene Eigenschaften und Spezifikationen, die für den Niederfrequenz-MOSFET-Betrieb relevant sind.

Zugehörige Informationen

  • Verständnis von Drain-Source-Widerstand im MOSFET-Ein-Zustand
  • MOSFET-Kanallängenmodulation

Angenommen, Sie entwerfen eine Motorsteuerungsschaltung oder einen Relaistreiber oder eine Verpolschutzschaltung oder einen Ausgangspuffer für einen Operationsverstärker. Sie erkennen, dass Sie einen MOSFET verwenden möchten, und natürlich richten Sie Ihren Browser auf die Seite Ihres Lieblingshändlers. Das Problem ist, dass Sie eine Menge von MOSFETs finden werden - wenn Sie die größeren Verteiler verwenden, werden Sie Tausende von Teilenummern sehen. Wie finden Sie überhaupt das für Ihre Anwendung am besten geeignete Gerät "Related Information")? Mehr Widerstand bedeutet mehr Verlustleistung, daher suchen wir im Allgemeinen nach Geräten, die einen geringeren Durchlasswiderstand haben. Wenn jedoch Miniaturisierung ein wichtiges Konstruktionsziel ist, müssen Sie berücksichtigen, dass ein niedrigerer Durchlasswiderstand einem größeren FET entspricht.

Grenzspannung

Ein MOSFET leitet keinen signifikanten Strom, bis V GS -ie, die an das Gate angelegte Spannung relativ zu der an die Source angelegten Spannung über einem bestimmten Wert liegt, der als Schwellenspannung bezeichnet wird. Sie müssen sicherstellen, dass die Schwellenspannung Ihres FET niedriger ist als die Ausgangsspannung Ihrer Treiberschaltung.

Wie es normalerweise bei physikalischen Phänomenen der Fall ist, ist die MOSFET-Leitung keine "An / Aus" -Sache. Der FET erreicht keine maximale Leistung, sobald das Gate die Schwellenspannung um einige Millivolt überschreitet:

Mit freundlicher Genehmigung von Vishay Siliconix. Zeichnung entnommen aus diesem Datenblatt ; der betreffende FET hat eine maximale Schwellenspannung von 2, 5 V.

Wenn Sie auf relativ niedrige Treiberspannungen beschränkt sind, können Sie die Leistungsdiagramme überprüfen und versuchen, festzustellen, welche Teile toleranter gegenüber niedrigen V GS sind .

Die Höchstwerte

Es ist gut, zu versuchen, die Leistung zu optimieren, indem Sie einen MOSFET mit geeigneten Schwelleneigenschaften und niedrigem Einschaltwiderstand wählen, aber es ist auch wichtig, dass Sie das Gerät nicht zerstören oder ernsthaft schwächen, und hier kommen die "Maxes" zum Einsatz abspielen.

Max Drain-Source-Spannung und Gate-Source-Spannung

Dies sind die höchsten Spannungen, die sicher über die Drain- und Source-Pins und über die Gate- und Source-Pins angelegt werden können. Für die Drain-Source-Spannung beziehen wir uns auf den Aus-Zustand (im Ein-Zustand ist die Drain-Source-Spannung niedrig, weil der Kanalwiderstand niedrig ist). Die maximale Gate-Source-Spezifikation wird mit positiven und negativen Spannungen angegeben, so dass die Vorrichtung in dem Ein-Zustand oder dem Aus-Zustand sein könnte.

Denken Sie daran, dass dies nicht die maximale Drain- Spannung und die maximale Gate- Spannung ist: Die Source muss nicht geerdet sein, daher ist die Drain-Source-Spannung nicht immer die gleiche wie die Drain-Spannung und die Gate-Source-Spannung ist nicht immer dieselbe als die Gate-Spannung.

Max. Ableitstrom

Im Zusammenhang mit niederfrequenten Parametern bezieht sich dies auf den maximalen Dauerstrom, den das Gerät aushalten kann. (Der maximale transiente Strom ist signifikant höher.) Diese Spezifikation ist nicht ganz so einfach, wie Sie vielleicht denken, da sie direkt auf dem aktuellen Fluss (dh der Menge an Strom, die das Gerät physikalisch tolerieren kann) oder auf der Menge von Strom, der eine ausreichende Verlustleistung erzeugen würde, was zu inakzeptabel hohen Sperrschichttemperaturen führen würde. Im letzteren Fall hängt der tatsächliche maximale Drain-Strom von thermischen Bedingungen ab.

Max. Verlustleistung

Diese Spezifikation ist nicht besonders hilfreich, da die Verlustleistung ein Gerät nicht direkt beschädigt. Das eigentliche Problem ist die Temperatur, und die Beziehung zwischen Verlustleistung und Temperatur ist sehr variabel und nicht leicht genau vorherzusagen. Alles, was dazu beiträgt, die Wärme vom Gerät wegzubewegen - thermische Durchkontaktierungen, Kupferrohre, Kühlkörper, Lüfter - lässt das Gerät mehr Leistung ableiten, ohne zu überhitzen.

Temperatureffekte

Temperaturänderungen führen zu Veränderungen in fast allem anderen. Die folgenden Diagramme zeigen einige Beispiele dafür, wie die Temperatur die elektrischen Parameter des MOSFET beeinflussen kann.

Variation der Schwellenspannung gegenüber der Temperatur. Aus diesem Vishay-Datenblatt entnommen .

Entnommen aus diesem Diodes Inc. Datenblatt .

Mehr Strom bedeutet mehr Verlustleistung und dies wiederum bringt das Gerät näher zu seiner maximalen Sperrschichttemperatur. Somit nimmt der zulässige Drain-Strom ab, wenn die Umgebungstemperatur ansteigt. Diagramm aus dieser App-Notiz von NXP / Nexperia.

Fazit

In diesem Artikel wurden die niederfrequenten MOSFET-Eigenschaften beschrieben, die eine wichtige Rolle bei der Geräteauswahl spielen. Im nächsten Artikel werden wir dynamische Parameter betrachten, die heutzutage besonders wichtig sind, weil wir FETs so oft als Schalt-Controller (z. B. in Schaltreglern, LED-Dimmern, Audio-Verstärkern) anstelle von linearen Controllern verwenden.