Uitleg van elke parameter van vermogens-MOSFET's

VDSS Maximale afvoerbronspanning

Als de poortbron is kortgesloten, is de drain-source-spanning (VDSS) de maximale spanning die op de drain-source kan worden toegepast zonder lawine-uitval. Afhankelijk van de temperatuur kan de werkelijke lawinedoorslagspanning lager zijn dan de nominale VDSS. Zie Elektrostatisch voor een gedetailleerde beschrijving van V(BR)DSS

Zie Elektrostatische kenmerken voor een gedetailleerde beschrijving van V(BR)DSS.

VGS Maximale poortbronspanning

De VGS-spanningswaarde is de maximale spanning die kan worden toegepast tussen de gate-bronpolen. Het belangrijkste doel van het instellen van deze spanning is het voorkomen van schade aan de poortoxide veroorzaakt door te hoge spanning. De werkelijke spanning waartegen het poortoxide bestand is, is veel hoger dan de nominale spanning, maar zal variëren afhankelijk van het fabricageproces.

Het daadwerkelijke poortoxide kan veel hogere spanningen weerstaan ​​dan de nominale spanning, maar dit zal variëren afhankelijk van het fabricageproces. Door de VGS binnen de nominale spanning te houden, wordt de betrouwbaarheid van de toepassing gegarandeerd.

ID - Continue lekstroom

ID wordt gedefinieerd als de maximaal toegestane continue gelijkstroom bij de maximale nominale junctietemperatuur, TJ(max), en buisoppervlaktetemperatuur van 25°C of hoger. Deze parameter is een functie van de nominale thermische weerstand tussen de kruising en de behuizing, RθJC, en de temperatuur van de behuizing:

Schakelverliezen zijn niet opgenomen in de ID en het is voor praktisch gebruik moeilijk om de oppervlaktetemperatuur van de buis op 25°C (Tcase) te houden. Daarom is de werkelijke schakelstroom bij hard-switching-toepassingen gewoonlijk minder dan de helft van de ID-waarde bij TC = 25°C, meestal in het bereik van 1/3 tot 1/4. complementair.

Bovendien kan de ID bij een specifieke temperatuur worden geschat als thermische weerstand JA wordt gebruikt, wat een realistischere waarde is.

IDM - Impulsafvoerstroom

Deze parameter weerspiegelt de hoeveelheid gepulseerde stroom die het apparaat aankan, wat veel hoger is dan continue gelijkstroom. Het doel van het definiëren van IDM is: het ohmse gebied van de lijn. Voor een bepaalde poortbronspanning is deMOSFETgeleidt met een maximale afvoerstroom aanwezig

huidig. Zoals weergegeven in de figuur, verhoogt een toename van de afvoerstroom voor een gegeven poort-bronspanning, als het werkpunt zich in het lineaire gebied bevindt, de afvoer-bronspanning, waardoor de geleidingsverliezen toenemen. Langdurig gebruik op hoog vermogen zal leiden tot apparaatstoringen. Om deze reden

Daarom moet de nominale IDM worden ingesteld onder het gebied bij typische poortaandrijfspanningen. Het afkappunt van het gebied bevindt zich op het snijpunt van Vgs en de curve.

Daarom moet er een bovengrens voor de stroomdichtheid worden ingesteld om te voorkomen dat de chip te heet wordt en doorbrandt. Dit is in wezen bedoeld om overmatige stroom door de pakketleidingen te voorkomen, aangezien in sommige gevallen de "zwakste verbinding" op de gehele chip niet de chip is, maar de pakketleidingen.

Gezien de beperkingen van thermische effecten op de IDM, is de temperatuurstijging afhankelijk van de pulsbreedte, het tijdsinterval tussen pulsen, de warmtedissipatie, de RDS(aan) en de golfvorm en amplitude van de pulsstroom. Het simpelweg vaststellen dat de pulsstroom de IDM-limiet niet overschrijdt, garandeert niet dat de junctietemperatuur

de maximaal toegestane waarde niet overschrijdt. De junctietemperatuur onder gepulseerde stroom kan worden geschat door te verwijzen naar de bespreking van tijdelijke thermische weerstand in Thermische en mechanische eigenschappen.

PD - Totaal toegestane kanaalvermogensdissipatie

Totaal toegestane kanaalvermogensdissipatie kalibreert de maximale vermogensdissipatie die door het apparaat kan worden gedissipeerd en kan worden uitgedrukt als een functie van de maximale junctietemperatuur en thermische weerstand bij een behuizingstemperatuur van 25°C.

TJ, TSTG - Omgevingstemperatuurbereik tijdens gebruik en opslag

Deze twee parameters kalibreren het junctietemperatuurbereik dat is toegestaan ​​door de bedrijfs- en opslagomgeving van het apparaat. Dit temperatuurbereik is ingesteld om te voldoen aan de minimale levensduur van het apparaat. Door ervoor te zorgen dat het apparaat binnen dit temperatuurbereik werkt, wordt de levensduur aanzienlijk verlengd.

EAS-Single Pulse Lawine-afbraakenergie

 

Als de spanningsoverschrijding (meestal als gevolg van lekstroom en zwerfinductie) de doorslagspanning niet overschrijdt, zal het apparaat geen lawine-uitval ondergaan en heeft het daarom niet de mogelijkheid nodig om lawine-uitval te dissiperen. De lawine-doorslagenergie kalibreert de tijdelijke overschrijding die het apparaat kan verdragen.

Lawine-doorslagenergie definieert de veilige waarde van de voorbijgaande doorschietspanning die een apparaat kan verdragen, en is afhankelijk van de hoeveelheid energie die moet worden afgevoerd om een ​​lawine-doorslag te laten optreden.

Een apparaat dat een lawine-energieclassificatie definieert, definieert meestal ook een EAS-classificatie, die qua betekenis vergelijkbaar is met de UIS-classificatie, en definieert hoeveel omgekeerde lawine-energie het apparaat veilig kan absorberen.

L is de inductantiewaarde en iD is de piekstroom die in de inductor vloeit, die abrupt wordt omgezet in afvoerstroom in het meetapparaat. De spanning die over de inductor wordt gegenereerd, overschrijdt de MOSFET-doorslagspanning en zal resulteren in een lawine-doorslag. Wanneer een lawine-inslag optreedt, zal de stroom in de inductor door het MOSFET-apparaat stromen, ook al loopt de stroom in de inductor door het MOSFET-apparaatMOSFETstaat uit. De energie die is opgeslagen in de inductor is vergelijkbaar met de energie die is opgeslagen in de verdwaalde inductor en wordt gedissipeerd door de MOSFET.

Wanneer MOSFET's parallel worden aangesloten, zijn de doorslagspanningen nauwelijks identiek tussen apparaten. Wat meestal gebeurt, is dat één apparaat als eerste een lawine-inslag ervaart en dat alle daaropvolgende lawine-doorslagstromen (energie) door dat apparaat stromen.

OOR - Energie van zich herhalende lawine

De energie van herhaalde lawines is een "industriestandaard" geworden, maar zonder de frequentie, andere verliezen en de hoeveelheid koeling in te stellen, heeft deze parameter geen betekenis. De warmtedissipatie (koeling) toestand bepaalt vaak de repetitieve lawine-energie. Het is ook moeilijk om het energieniveau te voorspellen dat wordt gegenereerd door een lawine.

Het is ook moeilijk om het energieniveau te voorspellen dat wordt gegenereerd door een lawine.

De echte betekenis van de EAR-classificatie is het kalibreren van de herhaalde lawine-energie die het apparaat kan weerstaan. Deze definitie veronderstelt dat er geen beperking is op de frequentie, zodat het apparaat niet oververhit raakt, wat realistisch is voor elk apparaat waar lawine-instortingen kunnen optreden.

Het is een goed idee om tijdens de verificatie van het apparaatontwerp de temperatuur van het apparaat of het koellichaam te meten om te zien of het MOSFET-apparaat oververhit raakt, vooral bij apparaten waarbij de kans op lawine-uitval bestaat.

IAR - Lawine-doorbraakstroom

Voor sommige apparaten vereist de neiging van de stroomrand op de chip tijdens lawine-uitval dat de lawinestroom-IAR beperkt wordt. Op deze manier wordt de lawinestroom de "kleine lettertjes" van de specificatie van de lawine-energiespecificatie; het onthult de ware mogelijkheden van het apparaat.

Deel II Statische elektrische karakterisering

V(BR)DSS: Doorslagspanning van afvoerbron (vernietigingsspanning)

V(BR)DSS (ook wel VBDSS genoemd) is de drain-source-spanning waarbij de stroom die door de drain vloeit een specifieke waarde bereikt bij een specifieke temperatuur en met kortsluiting van de gate-source. De drain-source-spanning is in dit geval de lawine-doorslagspanning.

V(BR)DSS is een positieve temperatuurcoëfficiënt en bij lage temperaturen is V(BR)DSS minder dan de maximale nominale spanning van de drain-source bij 25°C. Bij -50°C is V(BR)DSS lager dan de maximale nominale spanning van de drain-source bij -50°C. Bij -50°C bedraagt ​​V(BR)DSS ongeveer 90% van de maximale drain-source-spanning bij 25°C.

VGS(th), VGS(uit): drempelspanning

VGS(th) is de spanning waarbij de toegevoegde poortbronspanning ervoor kan zorgen dat de drain stroom begint te krijgen, of dat de stroom verdwijnt wanneer de MOSFET wordt uitgeschakeld, en de voorwaarden voor het testen (drainstroom, drain source-spanning, junctie temperatuur) zijn ook gespecificeerd. Normaal gesproken hebben alle MOS-poortapparaten verschillende

drempelspanningen zullen anders zijn. Daarom is het variatiebereik van VGS(th) gespecificeerd. VGS(th) is een negatieve temperatuurcoëfficiënt, wanneer de temperatuur stijgt, deMOSFETzal inschakelen bij een relatief lage poortbronspanning.

RDS(aan): Aan-weerstand

RDS(aan) is de drain-source-weerstand gemeten bij een specifieke drain-stroom (meestal de helft van de ID-stroom), gate-source-spanning en 25°C. De RDS(aan) is de drain-source-weerstand gemeten bij een specifieke drain-stroom (meestal de helft van de ID-stroom), gate-source-spanning en 25°C.

IDSS: nulpoortspanningsafvoerstroom

IDSS is de lekstroom tussen de drain en de source bij een specifieke drain-source-spanning wanneer de gate-source-spanning nul is. Omdat de lekstroom toeneemt met de temperatuur, wordt IDSS gespecificeerd bij zowel kamer- als hoge temperaturen. De vermogensdissipatie als gevolg van lekstroom kan worden berekend door de IDSS te vermenigvuldigen met de spanning tussen de afvoerbronnen, die meestal verwaarloosbaar is.

IGSS - Gate Source-lekstroom

IGSS is de lekstroom die door de poort vloeit bij een specifieke poortbronspanning.

Deel III Dynamische elektrische kenmerken

Ciss: Ingangscapaciteit

De capaciteit tussen de poort en de bron, gemeten met een AC-signaal door de afvoer naar de bron te kortsluiten, is de ingangscapaciteit; Ciss wordt gevormd door de gate-draincapaciteit, Cgd, en de gate-sourcecapaciteit, Cgs, parallel te verbinden, of Ciss = Cgs + Cgd. Het apparaat wordt ingeschakeld wanneer de ingangscapaciteit wordt opgeladen tot een drempelspanning, en wordt uitgeschakeld wanneer deze wordt ontladen tot een bepaalde waarde. Daarom hebben het stuurcircuit en Ciss een directe invloed op de in- en uitschakelvertraging van het apparaat.

Coss: uitgangscapaciteit

De uitgangscapaciteit is de capaciteit tussen de drain en de source, gemeten met een AC-signaal wanneer de gate-source wordt kortgesloten. Coss wordt gevormd door de drain-source-capaciteit Cds parallel te schakelen met de gate-drain-capaciteit Cgd, of Coss = Cds + Cgd. Voor soft-switching-toepassingen is Coss erg belangrijk omdat dit resonantie in het circuit kan veroorzaken.

Crss: omgekeerde overdrachtscapaciteit

De capaciteit gemeten tussen de drain en de gate terwijl de source geaard is, is de omgekeerde overdrachtscapaciteit. De omgekeerde overdrachtscapaciteit is equivalent aan de gate-draincapaciteit, Cres = Cgd, en wordt vaak de Miller-capaciteit genoemd, wat een van de belangrijkste parameters is voor de stijg- en daaltijden van een schakelaar.

Het is een belangrijke parameter voor de stijg- en daaltijden van het schakelen en heeft ook invloed op de uitschakelvertragingstijd. De capaciteit neemt af naarmate de afvoerspanning toeneemt, vooral de uitgangscapaciteit en de omgekeerde overdrachtscapaciteit.

Qgs, Qgd en Qg: Gate Charge

De poortladingswaarde weerspiegelt de lading die is opgeslagen op de condensator tussen de klemmen. Omdat de lading op de condensator verandert met de spanning op het moment van schakelen, wordt vaak rekening gehouden met het effect van poortlading bij het ontwerpen van poortaandrijfcircuits.

Qgs is de lading van 0 tot het eerste buigpunt, Qgd is het deel van het eerste tot het tweede buigpunt (ook wel de "Miller" -lading genoemd), en Qg is het deel van 0 tot het punt waar VGS gelijk is aan een specifieke aandrijving spanning.

Veranderingen in lekstroom en lekbronspanning hebben een relatief klein effect op de poortladingswaarde, en de poortlading verandert niet met de temperatuur. De testomstandigheden zijn gespecificeerd. Op het gegevensblad wordt een grafiek van de poortlading weergegeven, inclusief de overeenkomstige poortladingvariatiecurven voor vaste lekstroom en variërende lekbronspanning.

De overeenkomstige poortladingsvariatiecurven voor vaste afvoerstroom en variërende afvoerbronspanning zijn opgenomen in de gegevensbladen. In de grafiek neemt de plateauspanning VGS(pl) minder toe bij toenemende stroom (en neemt af bij afnemende stroom). De plateauspanning is ook evenredig met de drempelspanning, dus een andere drempelspanning zal een andere plateauspanning produceren.

spanning.

Het volgende diagram is gedetailleerder en toegepast:

td(on): vertragingstijd bij inschakeling

De inschakelvertragingstijd is de tijd vanaf het moment waarop de poortbronspanning stijgt tot 10% van de poortaandrijfspanning tot het moment waarop de lekstroom stijgt tot 10% van de gespecificeerde stroom.

td(off) : Uitschakelvertragingstijd

De uitschakelvertragingstijd is de tijd die verstrijkt vanaf het moment dat de poortbronspanning daalt tot 90% van de poortaandrijfspanning tot het moment waarop de lekstroom daalt tot 90% van de gespecificeerde stroom. Dit toont de vertraging die wordt ervaren voordat de stroom wordt overgedragen naar de belasting.

tr: Stijgtijd

De stijgtijd is de tijd die nodig is voordat de afvoerstroom stijgt van 10% naar 90%.

tf: Dalende tijd

De valtijd is de tijd die nodig is voordat de afvoerstroom daalt van 90% naar 10%.