"MOSFET" is de afkorting van Metal Oxide Semicoductor Field Effect Transistor. Het is een apparaat gemaakt van drie materialen: metaal, oxide (SiO2 of SiN) en halfgeleider. MOSFET is een van de meest basale apparaten op het gebied van halfgeleiders. Of het nu gaat om IC-ontwerp of circuittoepassingen op bordniveau, het is zeer uitgebreid. De belangrijkste parameters van MOSFET zijn ID, IDM, VGSS, V(BR)DSS, RDS(on), VGS(th), enz. Kent u deze? OLUKEY Company, als een Taiwanese winsok midden- tot hoge-end midden- en laagspanningslijnMOSFETagent service provider, heeft een kernteam met bijna 20 jaar ervaring om u de verschillende parameters van MOSFET in detail uit te leggen!
Beschrijving van de betekenis van MOSFET-parameters
1. Extreme parameters:
ID: Maximale afvoerbronstroom. Het verwijst naar de maximale stroom die mag passeren tussen de drain en de source wanneer de veldeffecttransistor normaal werkt. De bedrijfsstroom van de veldeffecttransistor mag de ID niet overschrijden. Deze parameter neemt af naarmate de junctietemperatuur toeneemt.
IDM: Maximale gepulseerde afvoerbronstroom. Deze parameter zal afnemen naarmate de junctietemperatuur toeneemt, wat een weerspiegeling is van de slagvastheid en is ook gerelateerd aan de pulstijd. Als deze parameter te klein is, loopt het systeem mogelijk het risico te worden onderbroken door stroom tijdens OCP-tests.
PD: Maximaal gedissipeerd vermogen. Het verwijst naar de maximale vermogensdissipatie van de drain-source die is toegestaan zonder de prestaties van de veldeffecttransistor te verslechteren. Bij gebruik moet het werkelijke stroomverbruik van de FET lager zijn dan dat van de PDSM en een bepaalde marge overlaten. Deze parameter neemt in het algemeen af naarmate de junctietemperatuur toeneemt
VDSS: Maximale weerstand tegen spanning. De drain-source-spanning wanneer de stromende drain-stroom een specifieke waarde bereikt (sterk stijgt) onder een specifieke temperatuur en gate-source-kortsluiting. De drain-source-spanning wordt in dit geval ook wel lawine-doorslagspanning genoemd. VDSS heeft een positieve temperatuurcoëfficiënt. Bij -50°C bedraagt de VDSS ongeveer 90% van die bij 25°C. Vanwege de ruimte die normaal gesproken overblijft bij normale productie, is de lawine-doorslagspanning van MOSFET altijd groter dan de nominale nominale spanning.
OLUKEYWarme tips: om de betrouwbaarheid van het product te garanderen, wordt onder de slechtste werkomstandigheden aanbevolen dat de werkspanning niet hoger is dan 80 ~ 90% van de nominale waarde.
VGSS: Maximale weerstandsspanning van de poortbron. Het verwijst naar de VGS-waarde wanneer de tegenstroom tussen poort en bron scherp begint te stijgen. Het overschrijden van deze spanningswaarde zal diëlektrische doorslag van de poortoxidelaag veroorzaken, wat een destructieve en onomkeerbare doorslag is.
TJ: Maximale operationele junctietemperatuur. Meestal is het 150℃ of 175℃. Onder de werkomstandigheden van het apparaatontwerp is het noodzakelijk om overschrijding van deze temperatuur te voorkomen en een bepaalde marge over te laten.
TSTG: bereik opslagtemperatuur
Deze twee parameters, TJ en TSTG, kalibreren het junctietemperatuurbereik dat is toegestaan door de werk- en opslagomgeving van het apparaat. Dit temperatuurbereik is ingesteld om te voldoen aan de minimale levensduurvereisten van het apparaat. Als ervoor wordt gezorgd dat het apparaat binnen dit temperatuurbereik werkt, wordt de levensduur ervan aanzienlijk verlengd.
2. Statische parameters
MOSFET-testomstandigheden zijn over het algemeen 2,5 V, 4,5 V en 10 V.
V(BR)DSS: Doorslagspanning van drain-source. Het verwijst naar de maximale drain-source-spanning die de veldeffecttransistor kan weerstaan wanneer de gate-source-spanning VGS 0 is. Dit is een beperkende parameter en de aan de veldeffecttransistor toegevoerde bedrijfsspanning moet kleiner zijn dan V(BR) DSS. Het heeft positieve temperatuurkenmerken. Daarom moet de waarde van deze parameter bij lage temperaturen als veiligheidsoverweging worden beschouwd.
△V(BR)DSS/△Tj: temperatuurcoëfficiënt van de doorslagspanning van de afvoerbron, doorgaans 0,1V/℃
RDS(aan): Onder bepaalde omstandigheden van VGS (meestal 10V), junctietemperatuur en afvoerstroom, de maximale weerstand tussen afvoer en bron wanneer de MOSFET is ingeschakeld. Het is een zeer belangrijke parameter die het stroomverbruik bepaalt wanneer de MOSFET wordt ingeschakeld. Deze parameter neemt in het algemeen toe naarmate de junctietemperatuur toeneemt. Daarom moet de waarde van deze parameter bij de hoogste operationele junctietemperatuur worden gebruikt voor de berekening van verlies en spanningsval.
VGS(th): inschakelspanning (drempelspanning). Wanneer de externe poortbesturingsspanning VGS VGS(th) overschrijdt, vormen de oppervlakte-inversielagen van de drain- en source-gebieden een verbonden kanaal. In toepassingen wordt de poortspanning wanneer ID gelijk is aan 1 mA onder de drain-kortsluitingstoestand vaak de inschakelspanning genoemd. Deze parameter neemt in het algemeen af naarmate de junctietemperatuur toeneemt
IDSS: verzadigde drain-source-stroom, de drain-source-stroom wanneer de poortspanning VGS=0 en VDS een bepaalde waarde heeft. Over het algemeen op microampèreniveau
IGSS: gate-source aandrijfstroom of tegenstroom. Omdat de MOSFET-ingangsimpedantie erg groot is, bevindt IGSS zich doorgaans op het niveau van nanoampère.
3. Dynamische parameters
gfs: transconductantie. Het verwijst naar de verhouding tussen de verandering in de drain-uitgangsstroom en de verandering in de gate-source-spanning. Het is een maatstaf voor het vermogen van de poortbronspanning om de afvoerstroom te regelen. Bekijk het diagram voor de overdrachtsrelatie tussen gfs en VGS.
Qg: Totale laadcapaciteit van de poort. MOSFET is een spanningsaandrijfapparaat. Het aandrijfproces is het totstandbrengingsproces van poortspanning. Dit wordt bereikt door de capaciteit tussen gate source en gate drain op te laden. Dit aspect zal hieronder in detail worden besproken.
Qgs: Laadcapaciteit van de poortbron
Qgd: gate-to-drain-lading (rekening houdend met het Miller-effect). MOSFET is een spanningsaandrijfapparaat. Het aandrijfproces is het totstandbrengingsproces van poortspanning. Dit wordt bereikt door de capaciteit tussen gate source en gate drain op te laden.
Td(on): geleidingsvertragingstijd. De tijd vanaf het moment dat de ingangsspanning stijgt tot 10% totdat VDS daalt tot 90% van zijn amplitude
Tr: stijgtijd, de tijd waarin de uitgangsspanning VDS daalt van 90% naar 10% van zijn amplitude
Td(off): Uitschakelvertragingstijd, de tijd vanaf het moment dat de ingangsspanning daalt tot 90% tot het moment waarop VDS stijgt tot 10% van de uitschakelspanning
Tf: Fall time, de tijd waarin de uitgangsspanning VDS stijgt van 10% naar 90% van zijn amplitude
Ciss: Ingangscapaciteit, kortsluiting van de afvoer en de bron, en meet de capaciteit tussen de poort en de bron met een AC-signaal. Ciss= CGD + CGS (CDS-kortsluiting). Het heeft een directe invloed op de in- en uitschakelvertragingen van het apparaat.
Coss: Uitgangscapaciteit, sluit de poort en de bron kort en meet de capaciteit tussen de afvoer en de bron met een AC-signaal. Coss = CDS+CGD
Crss: omgekeerde transmissiecapaciteit. Als de bron op aarde is aangesloten, is de gemeten capaciteit tussen de drain en de gate Crss=CGD. Een van de belangrijke parameters voor schakelaars is de stijg- en daaltijd. Crss=CGD
De interelektrodecapaciteit en MOSFET-geïnduceerde capaciteit van MOSFET worden door de meeste fabrikanten onderverdeeld in ingangscapaciteit, uitgangscapaciteit en feedbackcapaciteit. De vermelde waarden gelden voor een vaste drain-to-source-spanning. Deze capaciteiten veranderen naarmate de drain-source-spanning verandert, en de waarde van de capaciteit heeft een beperkt effect. De ingangscapaciteitswaarde geeft slechts een benaderende indicatie van het opladen dat vereist is door het stuurcircuit, terwijl de poortlaadinformatie nuttiger is. Het geeft de hoeveelheid energie aan die de poort moet opladen om een specifieke poort-naar-bronspanning te bereiken.
4. Karakteristieke parameters voor lawine-analyse
De lawine-doorslagkarakteristieke parameter is een indicator van het vermogen van de MOSFET om overspanning in de uit-stand te weerstaan. Als de spanning de grensspanning van de afvoerbron overschrijdt, bevindt het apparaat zich in een lawinetoestand.
EAS: Lawine-energie met één puls. Dit is een limietparameter die de maximale lawine-doorslagenergie aangeeft die de MOSFET kan weerstaan.
IAR: lawinestroom
OOR: Herhaalde lawine-afbraakenergie
5. In vivo diodeparameters
IS: Continue maximale vrijloopstroom (van bron)
ISM: puls maximale vrijloopstroom (van bron)
VSD: voorwaartse spanningsval
Trr: omgekeerde hersteltijd
Qrr: Herstel van omgekeerde kosten
Ton: Voorwaartse geleidingstijd. (Eigenlijk verwaarloosbaar)
MOSFET-inschakeltijd en uitschakeltijddefinitie
Tijdens het sollicitatieproces moet vaak rekening worden gehouden met de volgende kenmerken:
1. Positieve temperatuurcoëfficiëntkarakteristieken van V (BR) DSS. Deze eigenschap, die verschilt van bipolaire apparaten, maakt ze betrouwbaarder naarmate de normale bedrijfstemperatuur stijgt. Maar u moet ook letten op de betrouwbaarheid ervan tijdens koude starts bij lage temperaturen.
2. Negatieve temperatuurcoëfficiëntkarakteristieken van V(GS)th. De poortdrempelpotentiaal zal tot op zekere hoogte afnemen naarmate de junctietemperatuur toeneemt. Sommige straling zal dit drempelpotentieel ook verlagen, mogelijk zelfs tot onder 0 potentieel. Deze functie vereist dat ingenieurs in deze situaties aandacht besteden aan de interferentie en valse triggering van MOSFET's, vooral voor MOSFET-toepassingen met lage drempelpotentialen. Vanwege dit kenmerk is het soms nodig om de off-voltage potentiaal van de gate-driver op een negatieve waarde te ontwerpen (verwijzend naar N-type, P-type enzovoort) om interferentie en valse triggering te voorkomen.
3. Positieve temperatuurcoëfficiëntkarakteristieken van VDSon/RDSo. De eigenschap dat VDSon/RDSon iets toeneemt naarmate de junctietemperatuur stijgt, maakt het mogelijk om MOSFET's direct parallel te gebruiken. Bipolaire apparaten zijn in dit opzicht precies het tegenovergestelde, dus het parallel gebruik ervan wordt behoorlijk ingewikkeld. RDSon zal ook iets toenemen naarmate de ID toeneemt. Deze eigenschap en de positieve temperatuurkarakteristieken van junctie en oppervlakte-RDSon zorgen ervoor dat MOSFET secundaire doorslag zoals bipolaire apparaten kan voorkomen. Er moet echter worden opgemerkt dat het effect van deze functie vrij beperkt is. Bij parallel gebruik, push-pull of andere toepassingen kunt u niet volledig vertrouwen op de zelfregulering van deze functie. Er zijn nog steeds enkele fundamentele maatregelen nodig. Deze eigenschap verklaart ook dat geleidingsverliezen groter worden bij hoge temperaturen. Daarom moet speciale aandacht worden besteed aan de selectie van parameters bij het berekenen van verliezen.
4. De negatieve temperatuurcoëfficiëntkarakteristieken van ID, het begrip van MOSFET-parameters en de belangrijkste kenmerken ervan ID zullen aanzienlijk afnemen naarmate de junctietemperatuur stijgt. Deze eigenschap maakt het vaak nodig om tijdens het ontwerp rekening te houden met de ID-parameters ervan bij hoge temperaturen.
5. Negatieve temperatuurcoëfficiëntkarakteristieken van lawinevermogen IER/EAS. Nadat de junctietemperatuur is gestegen, moet worden opgemerkt dat, hoewel de MOSFET een grotere V(BR)DSS zal hebben, de EAS aanzienlijk zal worden verminderd. Dat wil zeggen dat het vermogen om lawines te weerstaan bij hoge temperaturen veel zwakker is dan dat bij normale temperaturen.
6. Het geleidingsvermogen en de omgekeerde herstelprestaties van de parasitaire diode in de MOSFET zijn niet beter dan die van gewone diodes. Er wordt niet verwacht dat deze in het ontwerp zal worden gebruikt als de belangrijkste stroomdrager in de lus. Blokkeerdiodes worden vaak in serie geschakeld om de parasitaire diodes in het lichaam buiten werking te stellen, en extra parallelle diodes worden gebruikt om een elektrische circuitdrager te vormen. Het kan echter worden beschouwd als een drager in het geval van kortetermijngeleiding of enkele kleine stroomvereisten zoals synchrone gelijkrichting.
7. De snelle stijging van het drainpotentiaal kan een valse triggering van de poortaandrijving veroorzaken, dus deze mogelijkheid moet in overweging worden genomen bij grote dVDS/dt-toepassingen (hoogfrequente snelle schakelcircuits).
Posttijd: 13 december 2023
