"MOSFET" הוא הקיצור של Metal Oxide Semicoductor Field Effect Transistor. מדובר במכשיר העשוי משלושה חומרים: מתכת, תחמוצת (SiO2 או SiN) ומוליך למחצה. MOSFET הוא אחד המכשירים הבסיסיים ביותר בתחום המוליכים למחצה. בין אם זה בעיצוב IC או יישומי מעגל ברמת הלוח, זה נרחב מאוד. הפרמטרים העיקריים של MOSFET כוללים ID, IDM, VGSS, V(BR)DSS, RDS(on), VGS(th) וכו'. האם אתה מכיר את אלה? חברת OLUKEY, כ-winsok טייוואנית בינונית-גבוהה-מתח בינוני ונמוךMOSFETספק שירות סוכן, בעל צוות ליבה עם כמעט 20 שנות ניסיון להסביר לך בפירוט את הפרמטרים השונים של MOSFET!
תיאור המשמעות של פרמטרי MOSFET
1. פרמטרים קיצוניים:
מזהה: זרם מקור ניקוז מרבי. זה מתייחס לזרם המרבי המותר לעבור בין הניקוז למקור כאשר טרנזיסטור אפקט השדה פועל כרגיל. זרם הפעולה של טרנזיסטור אפקט השדה לא יעלה על ID. פרמטר זה יורד ככל שטמפרטורת הצומת עולה.
IDM: זרם מקור ניקוז מרבי פולס. פרמטר זה יקטן ככל שטמפרטורת הצומת תגדל, משקף התנגדות פגיעה וקשור גם לזמן הדופק. אם פרמטר זה קטן מדי, המערכת עלולה להיות בסיכון להתמוטט על ידי זרם במהלך בדיקת OCP.
PD: הספק מרבי מתפזר. זה מתייחס לפיזור הספק המקסימלי של מקור הניקוז המותר מבלי לפגוע בביצועים של טרנזיסטור אפקט השדה. בשימוש, צריכת החשמל בפועל של ה-FET צריכה להיות פחותה מזו של ה-PDSM ולהשאיר מרווח מסוים. פרמטר זה יורד בדרך כלל ככל שטמפרטורת הצומת עולה
VDSS: עמידה במתח מרבי של מקור ניקוז. מתח מקור הניקוז כאשר זרם הניקוז הזורם מגיע לערך מסוים (מזנק בחדות) תחת טמפרטורה מסוימת וקצר חשמלי של מקור השער. מתח מקור הניקוז במקרה זה נקרא גם מתח התמוטטות מפולת. ל-VDSS יש מקדם טמפרטורה חיובי. ב-50°C, VDSS הוא בערך 90% מזה ב-25°C. בשל הקצבה שנותרה בדרך כלל בייצור רגיל, מתח התמוטטות המפולת של MOSFET תמיד גדול מהמתח הנקוב הנומינלי.
OLUKEYטיפים חמים: כדי להבטיח אמינות המוצר, בתנאי העבודה הגרועים ביותר, מומלץ שמתח העבודה לא יעלה על 80~90% מהערך המדורג.
VGSS: עמידה במתח מרבי של מקור שער. זה מתייחס לערך VGS כאשר הזרם ההפוך בין השער למקור מתחיל לעלות בחדות. חריגה מערך מתח זה יגרום לפירוק דיאלקטרי של שכבת תחמוצת השער, שהיא התמוטטות הרסנית ובלתי הפיכה.
TJ: טמפרטורת צומת פעולה מקסימלית. זה בדרך כלל 150 ℃ או 175 ℃. בתנאי העבודה של עיצוב המכשיר, יש צורך להימנע ממעבר לטמפרטורה זו ולהשאיר שוליים מסוימים.
TSTG: טווח טמפרטורת אחסון
שני פרמטרים אלה, TJ ו-TSTG, מכיילים את טווח טמפרטורת הצומת המותרת על ידי סביבת העבודה והאחסון של המכשיר. טווח טמפרטורות זה מוגדר לעמוד בדרישות חיי ההפעלה המינימליות של המכשיר. אם מובטח שהמכשיר יפעל בטווח טמפרטורות זה, חיי העבודה שלו יוארכו מאוד.
2. פרמטרים סטטיים
תנאי בדיקת MOSFET הם בדרך כלל 2.5V, 4.5V ו-10V.
V(BR)DSS: מתח פירוק מקור ניקוז. זה מתייחס למתח מקור הניקוז המקסימלי שטרנזיסטור אפקט השדה יכול לעמוד בו כאשר מתח מקור השער VGS הוא 0. זהו פרמטר מגביל, ומתח הפעולה המופעל על טרנזיסטור אפקט השדה חייב להיות נמוך מ-V(BR) DSS. יש לו מאפייני טמפרטורה חיוביים. לכן, יש לקחת את הערך של פרמטר זה בתנאי טמפרטורה נמוכים כשיקול בטיחותי.
△V(BR)DSS/△Tj: מקדם טמפרטורה של מתח פירוק מקור ניקוז, בדרך כלל 0.1V/℃
RDS(מופעל): בתנאים מסוימים של VGS (בדרך כלל 10V), טמפרטורת צומת וזרם ניקוז, ההתנגדות המקסימלית בין ניקוז למקור כאשר ה-MOSFET מופעל. זהו פרמטר חשוב מאוד שקובע את הכוח הנצרך כאשר ה-MOSFET מופעל. פרמטר זה גדל בדרך כלל ככל שטמפרטורת הצומת עולה. לכן, יש להשתמש בערך של פרמטר זה בטמפרטורת צומת ההפעלה הגבוהה ביותר לחישוב האובדן ונפילת המתח.
VGS(th): מתח הפעלה (מתח סף). כאשר מתח בקרת השער החיצוני VGS עולה על VGS(th), שכבות היפוך פני השטח של אזורי הניקוז והמקור יוצרות תעלה מחוברת. ביישומים, מתח השער כאשר המזהה שווה ל-1 mA במצב קצר בניקוז נקרא לעתים קרובות מתח הדלקה. פרמטר זה יורד בדרך כלל ככל שטמפרטורת הצומת עולה
IDSS: זרם מקור ניקוז רווי, זרם מקור ניקוז כאשר מתח השער VGS=0 ו-VDS הוא ערך מסוים. בדרך כלל ברמת המיקרואמפר
IGSS: זרם כונן מקור שער או זרם הפוך. מכיוון שעכבת הכניסה של MOSFET גדולה מאוד, IGSS הוא בדרך כלל ברמת ננו-מגבר.
3. פרמטרים דינמיים
gfs: טרנסמוליכות. זה מתייחס ליחס בין השינוי בזרם הפלט של הניקוז לשינוי במתח מקור השער. זהו מדד ליכולתו של מתח מקור השער לשלוט בזרם הניקוז. נא להסתכל בתרשים ליחסי ההעברה בין gfs ל-VGS.
Qg: קיבולת טעינה כוללת של שער. MOSFET הוא מכשיר הנעה מסוג מתח. תהליך ההנעה הוא תהליך הקמת מתח השער. זה מושג על ידי טעינת הקיבול בין מקור השער לניקוז השער. היבט זה יידון בהרחבה להלן.
Qgs: קיבולת טעינה של מקור שער
Qgd: טעינת שער לניקוז (בהתחשב באפקט מילר). MOSFET הוא מכשיר הנעה מסוג מתח. תהליך ההנעה הוא תהליך הקמת מתח השער. זה מושג על ידי טעינת הקיבול בין מקור השער לניקוז השער.
Td(on): זמן עיכוב הולכה. הזמן מרגע שמתח הכניסה עולה ל-10% ועד ש-VDS יורד ל-90% מהמשרעת שלו
Tr: זמן עלייה, הזמן שבו מתח המוצא VDS יורד מ-90% ל-10% מהמשרעת שלו
Td(off): זמן השהיית כיבוי, הזמן מרגע שמתח הכניסה יורד ל-90% ועד לעלייה של VDS ל-10% ממתח הכיבוי שלו
Tf: זמן נפילה, הזמן שבו מתח המוצא VDS יעלה מ-10% ל-90% מהמשרעת שלו
Ciss: קיבול כניסה, קצר את הניקוז והמקור, ומדוד את הקיבול בין השער למקור עם אות AC. Ciss= CGD + CGS (קצר ב-CDS). יש לה השפעה ישירה על עיכובי ההדלקה והכיבוי של המכשיר.
Coss: קיבול פלט, קצר את השער ואת המקור, ומדוד את הקיבול בין הניקוז למקור עם אות AC. Coss = CDS +CGD
Crss: קיבול שידור הפוך. כשהמקור מחובר לאדמה, הקיבול הנמדד בין הניקוז לשער Crss=CGD. אחד הפרמטרים החשובים למתגים הוא זמן העלייה והירידה. Crss=CGD
הקיבול הבין-אלקטרודה והקיבול המושרה של MOSFET של MOSFET מחולקים לקיבול קלט, קיבול מוצא וקיבול משוב על ידי רוב היצרנים. הערכים המצוינים הם עבור מתח ניקוז למקור קבוע. קיבולים אלה משתנים ככל שמתח מקור הניקוז משתנה, ולערך הקיבול יש השפעה מוגבלת. ערך קיבול הקלט נותן רק אינדיקציה משוערת של הטעינה הנדרשת על ידי מעגל הנהג, בעוד שמידע הטעינה בשער שימושי יותר. הוא מציין את כמות האנרגיה שעל השער לטעון כדי להגיע למתח מסוים של שער למקור.
4. פרמטרים אופייניים של התמוטטות מפולת
הפרמטר המאפיין של התמוטטות מפולת הוא אינדיקטור ליכולתו של ה-MOSFET לעמוד במתח יתר במצב כבוי. אם המתח חורג מהמתח המגביל למקור הניקוז, המכשיר יהיה במצב של מפולת.
EAS: אנרגיית פירוק מפולת חד פעמית. זהו פרמטר גבול, המציין את אנרגיית פירוק המפולת המקסימלית שה-MOSFET יכול לעמוד בה.
IAR: זרם מפולת
EAR: אנרגיית פירוק מפולת חוזרת ונשנית
5. פרמטרים של דיודות In vivo
IS: זרם גלגל חופשי מרבי מתמשך (מהמקור)
ISM: זרם גלגל חופשי מרבי דופק (מהמקור)
VSD: נפילת מתח קדימה
Trr: זמן התאוששות הפוך
Qrr: שחזור טעינה הפוכה
טון: זמן הולכה קדימה. (בעיקרון זניח)
הגדרת זמן הפעלה וזמן כיבוי של MOSFET
במהלך תהליך הבקשה, לעתים קרובות יש לקחת בחשבון את המאפיינים הבאים:
1. מאפייני מקדם טמפרטורה חיוביים של V (BR) DSS. מאפיין זה, השונה ממכשירים דו-קוטביים, הופך אותם לאמינים יותר ככל שטמפרטורות ההפעלה הרגילות עולות. אבל אתה גם צריך לשים לב לאמינות שלה במהלך התחלות קרות בטמפרטורה נמוכה.
2. מאפייני מקדם טמפרטורה שליליים של V(GS)th. פוטנציאל סף השער יקטן במידה מסוימת ככל שטמפרטורת הצומת תגדל. קרינה מסוימת גם תפחית את פוטנציאל הסף הזה, אולי אפילו מתחת לפוטנציאל 0. תכונה זו מחייבת מהנדסים לשים לב להפרעות ולהפעלה כוזבת של MOSFETs במצבים אלה, במיוחד עבור יישומי MOSFET עם פוטנציאל סף נמוך. בשל מאפיין זה, לעיתים יש צורך לתכנן את פוטנציאל המתח של נהג השער לערך שלילי (הכוונה ל-N-type, P-type וכן הלאה) כדי למנוע הפרעות והפעלת שווא.
3. מאפייני מקדם טמפרטורה חיוביים של VDSon/RDSo. המאפיין ש-VDSon/RDSon גדל מעט ככל שטמפרטורת הצומת עולה מאפשר להשתמש ישירות ב-MOSFET במקביל. מכשירים דו-קוטביים הם בדיוק ההיפך בהקשר זה, כך שהשימוש בהם במקביל הופך מסובך למדי. RDSon גם יגדל מעט ככל שהזיהוי עולה. מאפיין זה ומאפייני הטמפרטורה החיוביים של צומת ו-RDSon פני השטח מאפשרים ל-MOSFET למנוע התמוטטות משנית כמו התקנים דו-קוטביים. עם זאת, יש לציין כי ההשפעה של תכונה זו מוגבלת למדי. בשימוש במקביל, דחיפה או יישומים אחרים, אינך יכול לסמוך לחלוטין על הוויסות העצמי של תכונה זו. עדיין נדרשים כמה צעדים בסיסיים. מאפיין זה מסביר גם שהפסדי הולכה נעשים גדולים יותר בטמפרטורות גבוהות. לכן, יש להקדיש תשומת לב מיוחדת לבחירת הפרמטרים בעת חישוב הפסדים.
4. מאפייני מקדם הטמפרטורה השליליים של ID, הבנה של פרמטרי MOSFET והמאפיינים העיקריים שלו ID יקטן באופן משמעותי ככל שטמפרטורת הצומת תגדל. מאפיין זה גורם לרוב לשקול את פרמטרי הזיהוי שלו בטמפרטורות גבוהות במהלך התכנון.
5. מאפייני מקדם טמפרטורה שליליים של יכולת מפולת IER/EAS. לאחר עליית טמפרטורת הצומת, למרות של-MOSFET יהיה V(BR)DSS גדול יותר, יש לציין שה-EAS יופחת באופן משמעותי. כלומר, יכולתו לעמוד בפני מפולות שלגים בתנאי טמפרטורה גבוהים חלשה בהרבה מזו שבטמפרטורות רגילות.
6. יכולת ההולכה וביצועי ההתאוששות ההפוכה של הדיודה הטפילית ב-MOSFET אינם טובים יותר משל דיודות רגילות. הוא לא צפוי לשמש כמוביל הזרם הראשי בלולאה בתכנון. דיודות חסימה מחוברות לרוב בסדרה כדי לבטל את תוקף הדיודות הטפיליות בגוף, ודיודות מקבילות נוספות משמשות ליצירת מעגל חשמלי. עם זאת, זה יכול להיחשב כנשא במקרה של הולכה לטווח קצר או כמה דרישות זרם קטנות כגון תיקון סינכרוני.
7. העלייה המהירה של פוטנציאל הניקוז עלולה לגרום להפעלה מזויפת של כונן השער, ולכן יש לשקול אפשרות זו ביישומי dVDS/dt גדולים (מעגלי מיתוג מהירים בתדר גבוה).
זמן פרסום: 13 בדצמבר 2023
