הסבר על כל פרמטר של MOSFETs כוח

מתח מקור ניקוז מרבי VDSS

כאשר מקור השער מקוצר, דירוג מתח מקור הניקוז (VDSS) הוא המתח המרבי שניתן להפעיל על מקור הניקוז ללא התמוטטות מפולת. בהתאם לטמפרטורה, מתח התמוטטות המפולת בפועל עשוי להיות נמוך מה-VDSS המדורג. לתיאור מפורט של V(BR)DSS, ראה אלקטרוסטטי

לתיאור מפורט של V(BR)DSS, ראה מאפיינים אלקטרוסטטיים.

מתח מקור שער מקסימלי של VGS

דירוג המתח VGS הוא המתח המרבי שניתן להפעיל בין עמודי מקור השער. המטרה העיקרית של הגדרת דירוג מתח זה היא למנוע נזק לתחמוצת השער הנגרם ממתח מוגזם. המתח בפועל שתחמוצת השער יכולה לעמוד בו גבוה בהרבה מהמתח המדורג, אך ישתנה עם תהליך הייצור.

תחמוצת השער בפועל יכולה לעמוד במתחים גבוהים בהרבה מהמתח המדורג, אך זה ישתנה עם תהליך הייצור, כך ששמירה על ה-VGS בתוך המתח המדורג תבטיח את אמינות היישום.

מזהה - זרם דליפה מתמשך

ID מוגדר כזרם DC הרציף המרבי המותר בטמפרטורת הצומת המדורגת המקסימלית, TJ(max), וטמפרטורת פני הצינור של 25°C ומעלה. פרמטר זה הוא פונקציה של ההתנגדות התרמית המדורגת בין הצומת למארז, RθJC, וטמפרטורת המארז:

הפסדי מיתוג אינם כלולים בתעודת הזהות וקשה לשמור על טמפרטורת פני הצינור ב-25 מעלות צלזיוס (Tcase) לשימוש מעשי. לכן, זרם המיתוג בפועל ביישומי מיתוג קשה הוא בדרך כלל פחות ממחצית מדרוג הזיהוי @ TC = 25°C, בדרך כלל בטווח של 1/3 עד 1/4. מַשׁלִים.

בנוסף, ניתן להעריך את המזהה בטמפרטורה ספציפית אם משתמשים בהתנגדות תרמית JA, שהיא ערך ריאלי יותר.

IDM - Impulse Drain Current

פרמטר זה משקף את כמות הזרם הדופק שהמכשיר יכול להתמודד איתו, שהיא הרבה יותר גבוהה מזרם DC רציף. מטרת הגדרת IDM היא: האזור האוהמי של הקו. עבור מתח מסוים של מקור שער, הMOSFETמוליך עם זרם ניקוז מרבי קיים

נוֹכְחִי. כפי שמוצג באיור, עבור מתח מקור נתון, אם נקודת ההפעלה ממוקמת באזור הליניארי, עלייה בזרם הניקוז מעלה את מתח המקור הניקוז, מה שמגדיל את הפסדי ההולכה. פעולה ממושכת בעוצמה גבוהה תגרום לכשל במכשיר. מסיבה זו

לכן, יש להגדיר את ה-IDM הנומינלי מתחת לאזור במתחי כונן שער טיפוסיים. נקודת החיתוך של האזור נמצאת במפגש של Vgs והעקומה.

לכן, יש להגדיר גבול צפיפות זרם עליון כדי למנוע מהשבב להתחמם מדי ולהישרף. זה בעצם כדי למנוע זרימת זרם מוגזמת דרך מובילי החבילה, מכיוון שבמקרים מסוימים "החיבור החלש ביותר" בכל השבב אינו השבב, אלא מובילי החבילה.

בהתחשב במגבלות ההשפעות התרמיות על ה-IDM, עליית הטמפרטורה תלויה ברוחב הפולסים, מרווח הזמן בין הפולסים, פיזור החום, RDS(on) וצורת הגל ומשרעת זרם הפולס. סיפוק פשוט שזרם הדופק אינו חורג ממגבלת ה-IDM אינו מבטיח שטמפרטורת הצומת

אינו חורג מהערך המרבי המותר. ניתן להעריך את טמפרטורת הצומת תחת זרם פועם על ידי התייחסות לדיון בהתנגדות תרמית חולפת במאפיינים תרמיים ומכאניים.

PD - פיזור כוח ערוץ כולל

פיזור כוח ערוץ מותר מכייל את פיזור ההספק המרבי שניתן להפיץ על ידי המכשיר וניתן לבטא אותו כפונקציה של טמפרטורת הצומת המקסימלית וההתנגדות התרמית בטמפרטורת המארז של 25°C.

TJ, TSTG - טווח טמפרטורות סביבה הפעלה ואחסון

שני פרמטרים אלו מכיילים את טווח טמפרטורת הצומת המותרת על ידי סביבות ההפעלה והאחסון של המכשיר. טווח טמפרטורות זה מוגדר כך שיעמוד בחיי ההפעלה המינימליים של המכשיר. הבטחה שהמכשיר פועל בטווח טמפרטורות זה יאריך מאוד את חיי הפעולה שלו.

EAS-Single Pulse Avalanche Breakdown Energy

 

אם חריגת המתח (בדרך כלל עקב זרם דליפה והשראות תועה) לא תעלה על מתח הפריצה, המכשיר לא יעבור התמוטטות מפולת ולכן אינו זקוק ליכולת לפזר התמוטטות מפולת. אנרגיית התמוטטות המפולת מכייל את החריגה החולפת שהמכשיר יכול לסבול.

אנרגיית התמוטטות של מפולת מגדירה את הערך הבטוח של מתח החפירה החולף שמכשיר יכול לסבול, ותלויה בכמות האנרגיה שצריכה להתפזר כדי שתתרחש התמוטטות מפולת.

מכשיר המגדיר דירוג אנרגטי של התמוטטות מפולת מגדיר בדרך כלל גם דירוג EAS, שדומה במשמעותו לדירוג UIS, ומגדיר כמה אנרגיית פירוק מפולת הפוכה המכשיר יכול לספוג בבטחה.

L הוא ערך השראות ו-iD הוא שיא הזרם הזורם במשרן, המומר בפתאומיות לזרם ניקוז במכשיר המדידה. המתח שנוצר על פני המשרן חורג ממתח הפירוק של MOSFET ויגרום להתמוטטות מפולת. כאשר מתרחשת התמוטטות מפולת, הזרם במשרן יזרום דרך התקן MOSFET למרות שהMOSFETכבוי. האנרגיה המאוחסנת במשרן דומה לאנרגיה האצורה במשרן התועה ומתפזרת על ידי ה-MOSFET.

כאשר MOSFETs מחוברים במקביל, מתחי הפירוק כמעט ולא זהים בין מכשירים. מה שקורה בדרך כלל הוא שמכשיר אחד הוא הראשון שחווה התמוטטות מפולת וכל זרמי התמוטטות המפולת הבאים (אנרגיה) זורמים דרך המכשיר הזה.

EAR - אנרגיה של מפולת חוזרת

אנרגיית המפולת החוזרת הפכה ל"תקן תעשייתי", אך ללא הגדרת התדירות, הפסדים האחרים וכמות הקירור, אין לפרמטר זה משמעות. מצב פיזור החום (הקירור) שולט לעתים קרובות באנרגיית המפולת החוזרת. קשה גם לחזות את רמת האנרגיה שנוצרת מפירוק מפולת.

קשה גם לחזות את רמת האנרגיה שנוצרת מפירוק מפולת.

המשמעות האמיתית של דירוג EAR היא לכייל את אנרגיית פירוק המפולת החוזרת שהמכשיר יכול לעמוד בה. הגדרה זו מניחה שאין הגבלה על התדירות כדי שהמכשיר לא יתחמם יתר על המידה, וזה ריאלי עבור כל מכשיר שבו עלולה להתרחש התמוטטות מפולת.

זה רעיון טוב למדוד את הטמפרטורה של המכשיר בפעולה או גוף הקירור כדי לראות אם מכשיר ה-MOSFET מתחמם יתר על המידה במהלך אימות עיצוב המכשיר, במיוחד עבור מכשירים שבהם סביר להתרחש התמוטטות מפולת.

IAR - Avalanche Breakdown Current

עבור מכשירים מסוימים, הנטייה של קצה הזרם שנקבע על השבב במהלך התמוטטות מפולת מחייבת שה-IAR של זרם המפולת יוגבל. בדרך זו, זרם המפולת הופך ל"אותיות הקטנות" של מפרט אנרגיית פירוק המפולת; זה חושף את היכולת האמיתית של המכשיר.

חלק ב' אפיון חשמל סטטי

V(BR)DSS: מתח פירוק מקור ניקוז (מתח הרס)

V(BR)DSS (לפעמים נקרא VBDSS) הוא מתח מקור הניקוז שבו הזרם הזורם דרך הניקוז מגיע לערך מסוים בטמפרטורה מסוימת ועם מקור השער מקוצר. מתח מקור הניקוז במקרה זה הוא מתח התמוטטות המפולת.

V(BR)DSS הוא מקדם טמפרטורה חיובי, ובטמפרטורות נמוכות V(BR)DSS נמוך מהדירוג המרבי של מתח מקור הניקוז ב-25°C. ב-50°C, V(BR)DSS נמוך מהדירוג המרבי של מתח מקור הניקוז ב-50°C. ב-50 מעלות צלזיוס, V(BR)DSS הוא כ-90% מהדירוג המרבי של מתח מקור הניקוז ב-25 מעלות צלזיוס.

VGS(th), VGS(off): מתח סף

VGS(th) הוא המתח שבו מתח מקור השער הנוסף יכול לגרום לניקוז להתחיל לקבל זרם, או לזרם להיעלם כאשר ה-MOSFET כבוי, והתנאים לבדיקה (זרם ניקוז, מתח מקור ניקוז, צומת טמפרטורה) מצוינים גם כן. בדרך כלל, לכל מכשירי שער MOS יש שונה

מתחי הסף יהיו שונים. לכן, טווח הווריאציה של VGS(th) מצוין.VGS(th) הוא מקדם טמפרטורה שלילי, כאשר הטמפרטורה עולה,MOSFETיידלק במתח מקור שער נמוך יחסית.

RDS(מופעל): התנגדות להפעלה

RDS(on) היא התנגדות מקור הניקוז הנמדדת בזרם ניקוז מסוים (בדרך כלל מחצית מזרם המזהה), מתח מקור השער ו-25 מעלות צלזיוס. RDS(on) הוא התנגדות מקור הניקוז הנמדדת בזרם ניקוז מסוים (בדרך כלל מחצית מזרם ה-ID), מתח מקור השער ו-25 מעלות צלזיוס.

IDSS: זרם ניקוז מתח אפס שער

IDSS הוא זרם הדליפה בין הניקוז למקור במתח מקור ניקוז מסוים כאשר מתח השער-מקור הוא אפס. מכיוון שזרם הדליפה עולה עם הטמפרטורה, IDSS מצוין הן בטמפרטורות החדר והן בטמפרטורות גבוהות. ניתן לחשב את פיזור ההספק עקב זרם דליפה על ידי הכפלת ה-IDSS במתח בין מקורות הניקוז, שהוא לרוב זניח.

IGSS - זרם דליפת מקור שער

IGSS הוא זרם הדליפה הזורם דרך השער במתח מקור שער ספציפי.

חלק ג' מאפיינים חשמליים דינמיים

Ciss: קיבול קלט

הקיבול בין השער למקור, הנמדד עם אות AC על ידי קיצור הניקוז למקור, הוא קיבול הכניסה; Ciss נוצר על ידי חיבור קיבול ניקוז השער, Cgd, וקיבול מקור השער, Cgs, במקביל, או Ciss = Cgs + Cgd. המכשיר מופעל כאשר קיבול הכניסה נטען למתח סף, ונכבה כאשר הוא נפרק לערך מסוים. לכן, למעגל הנהג ול-Ciss יש השפעה ישירה על עיכוב ההפעלה והכיבוי של המכשיר.

Coss: קיבול פלט

קיבול המוצא הוא הקיבול בין הניקוז למקור הנמדד עם אות AC כאשר מקור השער מקוצר, Coss נוצר על ידי הקבלה בין קיבול ה-Drain-source Cds לבין קיבול ה-gate-drain Cgd, או Coss = Cds + Cgd. עבור יישומי מיתוג רך, Coss חשוב מאוד מכיוון שהוא עלול לגרום לתהודה במעגל.

Crss : קיבול העברה הפוכה

הקיבול הנמדד בין הניקוז לשער כשהמקור מקורקע הוא קיבול ההעברה ההפוכה. קיבול ההעברה ההפוכה שווה ערך לקיבול ה-gate drain, Cres = Cgd, ולעיתים נקרא קיבול Miller, שהוא אחד הפרמטרים החשובים ביותר לזמני העלייה והירידה של מתג.

זהו פרמטר חשוב לזמני העלייה והירידה של המיתוג, ומשפיע גם על זמן ההשהיה לכיבוי. הקיבול יורד ככל שמתח הניקוז עולה, במיוחד קיבול המוצא וקיבול ההעברה ההפוכה.

Qgs, Qgd ו-Qg: טעינת שער

ערך טעינת השער משקף את המטען המאוחסן על הקבל שבין המסופים. מכיוון שהמטען על הקבל משתנה עם המתח ברגע המיתוג, השפעת טעינת השער נחשבת לעתים קרובות בעת תכנון מעגלי הנהג של השער.

Qgs הוא המטען מ-0 לנקודת הפיתול הראשונה, Qgd הוא החלק מנקודת הפיתול הראשונה לשניה (נקרא גם מטען "מילר"), ו-Qg הוא החלק מ-0 עד לנקודה שבה VGS שווה כונן ספציפי מֶתַח.

לשינויים בזרם הדליפה ובמתח מקור הדליפה יש השפעה קטנה יחסית על ערך טעינת השער, ומטען השער אינו משתנה עם הטמפרטורה. תנאי הבדיקה מפורטים. גרף של טעינת השער מוצג בגיליון הנתונים, כולל עקומות שונות של טעינת השער עבור זרם דליפה קבוע ומתח מקור דליפה משתנה.

עקומות שינוי טעינת השער המתאימות עבור זרם ניקוז קבוע ומתח מקור ניקוז משתנה כלולות בגיליונות הנתונים. בגרף, מתח הרמה VGS(pl) עולה פחות עם עליית הזרם (ופוחת עם ירידה בזרם). מתח הרמה גם הוא פרופורציונלי למתח הסף, כך שמתח סף שונה יפיק מתח רמה שונה.

מֶתַח.

התרשים הבא מפורט ומיושם יותר:

td(on): זמן השהייה בזמן

זמן ההשהיה בזמן ההפעלה הוא הזמן שבו מתח מקור השער עולה ל-10% ממתח הנעת השער ועד לעלייה של זרם הדליפה ל-10% מהזרם שצוין.

td(off): זמן השהיית כיבוי

זמן ההשהיה לכיבוי הוא הזמן שחלף מרגע שמתח מקור השער יורד ל-90% ממתח הנעת השער ועד לירידה של זרם הדליפה ל-90% מהזרם שצוין. זה מראה את ההשהיה שחווה לפני העברת הזרם לעומס.

tr : זמן עלייה

זמן העלייה הוא הזמן שלוקח לזרם הניקוז לעלות מ-10% ל-90%.

tf : זמן נפילה

זמן הנפילה הוא הזמן שלוקח לזרם הניקוז לרדת מ-90% ל-10%.