Hur mycket kan du om MOSFET-parametrar? OLUKEY analyserar det åt dig

"MOSFET" är en förkortning av Metal Oxide Semicoductor Field Effect Transistor. Det är en enhet gjord av tre material: metall, oxid (SiO2 eller SiN) och halvledare. MOSFET är en av de mest grundläggande enheterna inom halvledarområdet. Oavsett om det är i IC-design eller kretsapplikationer på kortnivå, är det mycket omfattande. Huvudparametrarna för MOSFET inkluderar ID, IDM, VGSS, V(BR)DSS, RDS(on), VGS(th), etc. Känner du till dessa? OLUKEY Company, som en winsok taiwanesisk mellan-till-high-end medel- och lågspänningMOSFETagent tjänsteleverantör, har ett kärnteam med nästan 20 års erfarenhet för att förklara för dig i detalj de olika parametrarna för MOSFET!

Bild: WINSOK MOSFETWSG03N10 specifikationsblad

Beskrivning av innebörden av MOSFET-parametrar

1. Extrema parametrar:

ID: Maximal drain-source-ström. Det hänvisar till den maximala ström som tillåts passera mellan avloppet och källan när fälteffekttransistorn fungerar normalt. Driftströmmen för fälteffekttransistorn bör inte överstiga ID. Denna parameter minskar när korsningstemperaturen ökar.

IDM: Maximal pulsad drain-source-ström. Denna parameter kommer att minska när korsningstemperaturen ökar, vilket reflekterar ett slagmotstånd och är också relaterad till pulstiden. Om denna parameter är för liten kan systemet riskera att brytas ned av ström under OCP-testning.

PD: Maximal effektförlust. Det hänvisar till den maximala effektförlusten från källan som tillåts utan att försämra prestandan hos fälteffekttransistorn. När den används bör den faktiska strömförbrukningen för FET vara mindre än den för PDSM och lämna en viss marginal. Denna parameter minskar i allmänhet när korsningstemperaturen ökar

VDSS: Maximal drain-source motstå spänning. Drain-source-spänningen när den strömmande drain-strömmen når ett specifikt värde (stiger kraftigt) under en specifik temperatur och gate-source-kortslutning. Drain-source-spänningen i detta fall kallas även lavinbrytningsspänning. VDSS har en positiv temperaturkoefficient. Vid -50°C är VDSS ungefär 90% av det vid 25°C. På grund av den utsläppsrätt som vanligtvis lämnas vid normal produktion, är lavinbrytningsspänningen för MOSFET alltid större än den nominella märkspänningen.

OLUKEYVarma tips: För att säkerställa produktens tillförlitlighet, under de värsta arbetsförhållandena, rekommenderas att arbetsspänningen inte överstiger 80~90% av det nominella värdet.

VGSS: Maximal gate-source tål spänning. Det hänvisar till VGS-värdet när backströmmen mellan gate och källa börjar öka kraftigt. Om detta spänningsvärde överskrids kommer det att orsaka dielektrisk nedbrytning av gateoxidskiktet, vilket är ett destruktivt och irreversibelt nedbrytning.

TJ: Maximal driftövergångstemperatur. Det är vanligtvis 150 ℃ eller 175 ℃. Under arbetsförhållandena för enhetsdesign är det nödvändigt att undvika att överskrida denna temperatur och lämna en viss marginal.

TSTG: lagringstemperaturintervall

Dessa två parametrar, TJ och TSTG, kalibrerar korsningstemperaturområdet som tillåts av enhetens arbets- och lagringsmiljö. Detta temperaturområde är inställt för att uppfylla enhetens minimikrav för livslängd. Om enheten säkerställs att fungera inom detta temperaturområde kommer dess livslängd att förlängas avsevärt.

2. Statiska parametrar

MOSFET-testförhållanden är i allmänhet 2,5V, 4,5V och 10V.

V(BR)DSS: Drain-source genombrottsspänning. Det hänvisar till den maximala drain-source-spänningen som fälteffekttransistorn kan motstå när gate-source-spänningen VGS är 0. Detta är en begränsande parameter, och arbetsspänningen som appliceras på fälteffekttransistorn måste vara mindre än V(BR) DSS. Den har positiva temperaturegenskaper. Därför bör värdet på denna parameter under låga temperaturförhållanden tas som ett säkerhetsövervägande.

△V(BR)DSS/△Tj: Temperaturkoefficient för strömavbrottsspänning, vanligtvis 0,1V/℃

RDS(on): Under vissa förhållanden för VGS (vanligtvis 10V), kopplingstemperatur och dräneringsström, det maximala motståndet mellan drain och source när MOSFET är påslagen. Det är en mycket viktig parameter som bestämmer strömförbrukningen när MOSFET slås på. Denna parameter ökar i allmänhet när korsningstemperaturen ökar. Därför bör värdet på denna parameter vid den högsta driftsövergångstemperaturen användas för beräkning av förlust och spänningsfall.

VGS(th): startspänning (tröskelspänning). När den externa grindens styrspänning VGS överstiger VGS(th), bildar ytinversionsskikten i kollektor- och emitterregionerna en ansluten kanal. I applikationer kallas grindspänningen när ID är lika med 1 mA under kortslutningstillståndet för avloppet ofta för startspänning. Denna parameter minskar i allmänhet när korsningstemperaturen ökar

IDSS: mättad drain-source-ström, drain-source-strömmen när gate-spänningen VGS=0 och VDS är ett visst värde. Generellt på mikroampnivå

IGSS: gate-source drivström eller backström. Eftersom MOSFET-ingångsimpedansen är mycket stor ligger IGSS i allmänhet på nanoamp-nivån.

3. Dynamiska parametrar

gfs: transkonduktans. Det hänvisar till förhållandet mellan förändringen i drain-utgångsström och förändringen i gate-source-spänning. Det är ett mått på gate-source-spänningens förmåga att styra dräneringsström. Se diagrammet för överföringsförhållandet mellan gfs och VGS.

Qg: Total grindladdningskapacitet. MOSFET är en drivenhet av spänningstyp. Drivprocessen är etableringsprocessen för grindspänning. Detta uppnås genom att ladda kapacitansen mellan gate source och gate drain. Denna aspekt kommer att diskuteras i detalj nedan.

Qgs: Gate source laddningskapacitet

Qgd: gate-to-drain-laddning (med hänsyn till Miller-effekten). MOSFET är en drivenhet av spänningstyp. Drivprocessen är etableringsprocessen för grindspänning. Detta uppnås genom att ladda kapacitansen mellan gate source och gate drain.

Td(on): ledningsfördröjningstid. Tiden från det att inspänningen stiger till 10 % tills VDS sjunker till 90 % av dess amplitud

Tr: stigtid, tiden för utspänningen VDS att sjunka från 90 % till 10 % av dess amplitud

Td(off): Avstängningsfördröjningstid, tiden från det att ingångsspänningen sjunker till 90 % tills VDS stiger till 10 % av sin avstängningsspänning

Tf: Falltid, tiden för utspänningen VDS att stiga från 10 % till 90 % av dess amplitud

Ciss: Ingångskapacitans, kortslut drain och source, och mät kapacitansen mellan gate och source med en AC-signal. Ciss= CGD + CGS (CDS-kortslutning). Det har en direkt inverkan på enhetens start- och avstängningsfördröjningar.

Coss: Utgångskapacitans, kortslut gate och source, och mät kapacitansen mellan drain och source med en AC-signal. Coss = CDS +CGD

Crss: Omvänd transmissionskapacitans. Med källan ansluten till jord, den uppmätta kapacitansen mellan avloppet och grinden Crss=CGD. En av de viktiga parametrarna för switchar är stig- och falltiden. Crss=CGD

Interelektrodkapacitansen och MOSFET-inducerad kapacitans hos MOSFET är uppdelad i ingångskapacitans, utgångskapacitans och återkopplingskapacitans av de flesta tillverkare. De angivna värdena är för en fast dränering-till-källa-spänning. Dessa kapacitanser ändras när drain-source-spänningen ändras, och värdet på kapacitansen har en begränsad effekt. Ingångskapacitansvärdet ger endast en ungefärlig indikation på den laddning som krävs av drivkretsen, medan grindladdningsinformationen är mer användbar. Den indikerar mängden energi som grinden måste ladda för att nå en specifik gate-to-source-spänning.

4. Parametrar för lavinnedbrytning

Den karakteristiska parametern för lavinbrott är en indikator på MOSFET:s förmåga att motstå överspänning i avstängt tillstånd. Om spänningen överstiger dräneringskällans gränsspänning kommer enheten att vara i lavintillstånd.

EAS: Enkelpuls lavinnedbrytningsenergi. Detta är en gränsparameter som indikerar den maximala lavinnedbrytningsenergin som MOSFET kan motstå.

IAR: lavinström

EAR: Upprepad lavinnedbrytningsenergi

5. In vivo diodparametrar

IS: Kontinuerlig maximal frihjulsström (från källan)

ISM: puls maximal frihjulsström (från källan)

VSD: framåtspänningsfall

Trr: omvänd återhämtningstid

Qrr: Återställning av omvänd laddning

Ton: Framåtledningstid. (I princip försumbar)

WINSOK MOSFET-karakteristiska parametrar för lavinbrott

MOSFET starttid och avstängningstid definition

Under ansökningsprocessen måste följande egenskaper ofta beaktas:

1. Positiva temperaturkoefficientegenskaper för V (BR) DSS. Denna egenskap, som skiljer sig från bipolära enheter, gör dem mer tillförlitliga när normala driftstemperaturer ökar. Men du måste också vara uppmärksam på dess tillförlitlighet under lågtemperatur kallstarter.

2. Negativa temperaturkoefficientegenskaper för V(GS)th. Grindtröskelpotentialen kommer att minska i viss utsträckning när korsningstemperaturen ökar. Viss strålning kommer också att minska denna tröskelpotential, möjligen till och med under 0 potential. Denna funktion kräver att ingenjörer uppmärksammar störningar och falsk triggning av MOSFET:er i dessa situationer, särskilt för MOSFET-applikationer med låga tröskelpotentialer. På grund av denna egenskap är det ibland nödvändigt att designa avspänningspotentialen hos grinddrivaren till ett negativt värde (avser N-typ, P-typ och så vidare) för att undvika störningar och falsk triggning.

3. Positiva temperaturkoefficientegenskaper hos VDSon/RDSo. Karakteristiken att VDSon/RDSon ökar något när korsningstemperaturen ökar gör det möjligt att direkt använda MOSFETs parallellt. Bipolära enheter är precis motsatsen i detta avseende, så deras parallellanvändning blir ganska komplicerad. RDSon kommer också att öka något när ID ökar. Denna egenskap och de positiva temperaturegenskaperna hos korsning och yt-RDSon gör att MOSFET undviker sekundärt sammanbrott som bipolära enheter. Det bör dock noteras att effekten av denna funktion är ganska begränsad. När den används parallellt, push-pull eller andra applikationer kan du inte helt lita på självregleringen av denna funktion. Vissa grundläggande åtgärder behövs fortfarande. Denna egenskap förklarar också att ledningsförlusterna blir större vid höga temperaturer. Därför bör särskild uppmärksamhet ägnas åt valet av parametrar vid beräkning av förluster.

4. De negativa temperaturkoefficientegenskaperna för ID, förståelse av MOSFET-parametrar och dess huvudkarakteristika ID kommer att minska avsevärt när korsningstemperaturen ökar. Denna egenskap gör det ofta nödvändigt att beakta dess ID-parametrar vid höga temperaturer under design.

5. Negativa temperaturkoefficientegenskaper för lavinkapacitet IER/EAS. Efter att korsningstemperaturen ökar, även om MOSFET kommer att ha en större V(BR)DSS, bör det noteras att EAS kommer att reduceras avsevärt. Det vill säga att dess förmåga att motstå laviner under höga temperaturförhållanden är mycket svagare än den vid normala temperaturer.

6. Ledningsförmågan och omvänd återhämtningsprestanda för parasitdioden i MOSFET är inte bättre än för vanliga dioder. Den förväntas inte användas som huvudströmbärare i slingan i designen. Blockeringsdioder kopplas ofta i serie för att ogiltigförklara parasitdioderna i kroppen, och ytterligare parallella dioder används för att bilda en elektrisk kretsbärare. Den kan dock betraktas som en bärare vid kortvarig ledning eller några små strömkrav såsom synkron likriktning.

7. Den snabba ökningen av drain-potentialen kan orsaka falsk triggning av grinddriften, så denna möjlighet måste övervägas i stora dVDS/dt-applikationer (högfrekventa snabbväxlingskretsar).