Explicación de cada parámetro de MOSFET de potencia

Tensión máxima drenaxe-fonte VDSS

Coa fonte de porta en cortocircuito, a tensión nominal da fonte de drenaxe (VDSS) é a tensión máxima que se pode aplicar á fonte de drenaxe sen que se produza unha avalancha. Dependendo da temperatura, a tensión de avalancha real pode ser inferior á VDSS nominal. Para unha descrición detallada de V(BR)DSS, consulte Electrostática

Para unha descrición detallada de V(BR)DSS, consulte Características electrostáticas.

Tensión máxima da fonte de porta VGS

A tensión nominal VGS é a tensión máxima que se pode aplicar entre os polos da fonte da porta. O obxectivo principal de establecer esta clasificación de tensión é evitar danos ao óxido da porta causados por unha tensión excesiva. A tensión real que pode soportar o óxido de porta é moito maior que a tensión nominal, pero variará segundo o proceso de fabricación.

O óxido de porta real pode soportar tensións moito máis altas que a tensión nominal, pero isto variará segundo o proceso de fabricación, polo que manter o VGS dentro da tensión nominal garantirá a fiabilidade da aplicación.

ID - Corrente de fuga continua

ID defínese como a corrente continua continua máxima permitida á máxima temperatura nominal de unión, TJ(máx.) e a temperatura da superficie do tubo de 25 °C ou superior. Este parámetro é unha función da resistencia térmica nominal entre a unión e a caixa, RθJC, e a temperatura da caixa:

As perdas de conmutación non están incluídas no ID e é difícil manter a temperatura da superficie do tubo a 25 °C (Tcase) para uso práctico. Polo tanto, a corrente de conmutación real en aplicacións de conmutación dura adoita ser inferior á metade da clasificación ID @ TC = 25 °C, normalmente no rango de 1/3 a 1/4. complementario.

Ademais, pódese estimar o ID a unha temperatura específica se se utiliza a resistencia térmica JA, que é un valor máis realista.

IDM - Corrente de drenaxe de impulso

Este parámetro reflicte a cantidade de corrente pulsada que pode manexar o dispositivo, que é moito maior que a corrente continua continua. O propósito de definir IDM é: a rexión óhmica da liña. Para unha determinada tensión de porta-fonte, oMOSFETconduce cunha corrente de drenaxe máxima presente

actual. Como se mostra na figura, para unha determinada tensión de fonte-porta, se o punto de operación está situado na rexión lineal, un aumento da corrente de drenaxe aumenta a tensión de drenaxe-fonte, o que aumenta as perdas de condución. O funcionamento prolongado a alta potencia producirá un fallo do dispositivo. Por este motivo

Polo tanto, o IDM nominal debe establecerse por debaixo da rexión a tensións de accionamento de porta típicas. O punto de corte da rexión está na intersección de Vgs e a curva.

Polo tanto, é necesario establecer un límite superior de densidade de corrente para evitar que o chip se quente demasiado e se queime. Isto é esencialmente para evitar o fluxo de corrente excesivo a través dos cables do paquete, xa que nalgúns casos a "conexión máis débil" de todo o chip non é o chip, senón os cables do paquete.

Considerando as limitacións dos efectos térmicos sobre o IDM, o aumento da temperatura depende do ancho do pulso, do intervalo de tempo entre os pulsos, da disipación de calor, do RDS(on) e da forma de onda e amplitude da corrente do pulso. Simplemente satisfacer que a corrente de pulso non supera o límite IDM non garante que a temperatura da unión

non supere o valor máximo permitido. A temperatura da unión baixo corrente pulsada pódese estimar facendo referencia á discusión da resistencia térmica transitoria en Propiedades térmicas e mecánicas.

PD - Disipación de potencia total permitida da canle

A disipación de potencia total permitida da canle calibra a disipación de potencia máxima que pode disipar o dispositivo e pode expresarse en función da temperatura máxima da unión e da resistencia térmica a unha temperatura da caixa de 25 °C.

TJ, TSTG - Rango de temperatura ambiente de funcionamento e almacenamento

Estes dous parámetros calibran o rango de temperatura de unión permitido polos ambientes operativos e de almacenamento do dispositivo. Este intervalo de temperatura está configurado para cumprir a vida útil mínima do dispositivo. Asegurar que o dispositivo funcione dentro deste intervalo de temperatura prolongará moito a súa vida útil.

EAS-Single Pulse Avalanche Breakdown Energy

Se o exceso de tensión (normalmente debido á corrente de fuga e á inductancia perdida) non supera a tensión de avaría, o dispositivo non sufrirá avarías por avalancha e, polo tanto, non necesitará a capacidade de disipar a avalancha. A enerxía de descomposición da avalancha calibra o exceso transitorio que pode tolerar o dispositivo.

A enerxía de avalancha define o valor seguro da tensión de sobrecarga transitoria que pode tolerar un dispositivo e depende da cantidade de enerxía que se debe disipar para que se produza a avalancha.

Un dispositivo que define unha clasificación de enerxía de avalancha normalmente tamén define unha clasificación EAS, que ten un significado similar á clasificación de UIS, e define canta enerxía de avalancha inversa pode absorber o dispositivo con seguridade.

L é o valor da inductancia e iD é a corrente de pico que flúe no indutor, que se converte bruscamente en corrente de drenaxe no dispositivo de medida. A tensión xerada a través do indutor supera a tensión de avaría do MOSFET e provocará a avalancha. Cando se produce a avalancha, a corrente no indutor atravesará o dispositivo MOSFET aínda que oMOSFETestá apagado. A enerxía almacenada no indutor é semellante á enerxía almacenada no indutor parásito e disipada polo MOSFET.

Cando os MOSFET están conectados en paralelo, as tensións de avaría apenas son idénticas entre os dispositivos. O que adoita suceder é que un dispositivo é o primeiro en experimentar unha avaría de avalancha e todas as correntes de avalancha posteriores (enerxía) flúen por ese dispositivo.

EAR - Enerxía de avalancha repetida

A enerxía da avalancha repetitiva converteuse nun "estándar da industria", pero sen establecer a frecuencia, outras perdas e a cantidade de arrefriamento, este parámetro non ten significado. A condición de disipación de calor (arrefriamento) adoita gobernar a enerxía de avalancha repetitiva. Tamén é difícil predecir o nivel de enerxía xerada pola avalancha.

Tamén é difícil predecir o nivel de enerxía xerada pola avalancha.

O verdadeiro significado da clasificación EAR é calibrar a enerxía de avalancha repetida que pode soportar o dispositivo. Esta definición presupón que non hai limitación de frecuencia para que o dispositivo non se sobrequente, o que é realista para calquera dispositivo onde se poida producir unha avaría por avalancha.

É unha boa idea medir a temperatura do dispositivo en funcionamento ou do disipador de calor para ver se o dispositivo MOSFET se está sobreenriquecendo durante a verificación do deseño do dispositivo, especialmente para os dispositivos nos que é probable que se produza unha avalancha.

IAR - Corrente de avalancha

Para algúns dispositivos, a tendencia do bordo actual definido no chip durante a avaría da avalancha require que se limite a IAR de corrente de avalancha. Deste xeito, a corrente de avalancha convértese na "letra pequena" da especificación de enerxía de avalancha; revela a verdadeira capacidade do dispositivo.

Parte II Caracterización eléctrica estática

V(BR)DSS: voltaxe de avaría de drenaxe-fonte (tensión de destrución)

V(BR)DSS (ás veces chamado VBDSS) é a tensión da fonte de drenaxe á que a corrente que circula polo drenaxe alcanza un valor específico a unha temperatura específica e coa fonte de porta en cortocircuito. A tensión drenaxe-fonte neste caso é a tensión de ruptura de avalancha.

V(BR)DSS é un coeficiente de temperatura positivo, e a baixas temperaturas V(BR)DSS é menor que a clasificación máxima da tensión da fonte de drenaxe a 25 °C. A -50 °C, V(BR)DSS é inferior á clasificación máxima da tensión da fonte de drenaxe a -50 °C. A -50 °C, V(BR)DSS é aproximadamente o 90 % da tensión máxima nominal da fonte de drenaxe a 25 °C.

VGS(th), VGS(off): Tensión límite

VGS(th) é a tensión á que a tensión da fonte de porta engadida pode facer que o drenaxe comece a ter corrente ou que a corrente desapareza cando se desactiva o MOSFET e as condicións para a proba (corrente de drenaxe, tensión da fonte de drenaxe, unión). temperatura) tamén se especifican. Normalmente, todos os dispositivos de porta MOS teñen diferentes

as tensións de limiar serán diferentes. Polo tanto, especifícase o rango de variación de VGS(th). VGS(th) é un coeficiente de temperatura negativo, cando a temperatura aumenta, oMOSFETacenderá a unha tensión de fonte de porta relativamente baixa.

RDS(on): On-resistance

RDS(on) é a resistencia da fonte de drenaxe medida a unha corrente de drenaxe específica (xeralmente a metade da corrente ID), a tensión da fonte de porta e 25 °C. O RDS(on) é a resistencia da fonte de drenaxe medida a unha corrente de drenaxe específica (xeralmente a metade da corrente ID), a tensión da fonte de porta e 25 °C.

IDSS: corrente de drenaxe de tensión de porta cero

IDSS é a corrente de fuga entre o drenaxe e a fonte a unha tensión de drenaxe-fonte específica cando a tensión de porta-fonte é cero. Dado que a corrente de fuga aumenta coa temperatura, o IDSS especifícase tanto a temperatura ambiente como a altas. A disipación de enerxía debida á corrente de fuga pódese calcular multiplicando o IDSS pola tensión entre as fontes de drenaxe, que normalmente é insignificante.

IGSS - Corrente de fuga da fonte de porta

IGSS é a corrente de fuga que atravesa a porta a unha tensión de fonte de porta específica.

Parte III Características eléctricas dinámicas

Ciss: capacidade de entrada

A capacitancia entre a porta e a fonte, medida cun sinal de CA mediante o cortocircuito do drenaxe á fonte, é a capacitancia de entrada; Ciss fórmase conectando a capacidade de drenaxe da porta, Cgd, e a capacidade da fonte da porta, Cgs, en paralelo, ou Ciss = Cgs + Cgd. O dispositivo acéndese cando a capacitancia de entrada se carga a unha tensión de limiar e apágase cando se descarga a un determinado valor. Polo tanto, o circuíto do controlador e Ciss teñen un impacto directo no atraso de aceso e apagado do dispositivo.

Coss: capacitancia de saída

A capacitancia de saída é a capacitancia entre o drenaxe e a fonte medida cun sinal de CA cando a fonte de porta está en cortocircuito, Coss fórmase colocando en paralelo a capacitancia da fonte de drenaxe Cds e a capacidade de drenaxe da porta Cgd, ou Coss = Cds + Cgd. Para aplicacións de conmutación suave, Coss é moi importante porque pode causar resonancia no circuíto.

Crss: Capacidade de transferencia inversa

A capacitancia medida entre o sumidoiro e a porta coa fonte conectada a terra é a capacitancia de transferencia inversa. A capacitancia de transferencia inversa é equivalente á capacitancia de drenaxe da porta, Cres = Cgd, e a miúdo chámase capacitancia de Miller, que é un dos parámetros máis importantes para os tempos de subida e baixada dun interruptor.

É un parámetro importante para os tempos de subida e baixada de conmutación, e tamén afecta o tempo de atraso de apagado. A capacitancia diminúe a medida que aumenta a tensión de drenaxe, especialmente a capacitancia de saída e a capacitancia de transferencia inversa.

Qgs, Qgd e Qg: carga de porta

O valor de carga da porta reflicte a carga almacenada no capacitor entre os terminais. Dado que a carga do capacitor cambia coa tensión no momento da conmutación, o efecto da carga da porta adoita considerarse ao deseñar circuítos de controlador de porta.

Qgs é a carga desde 0 ata o primeiro punto de inflexión, Qgd é a parte do primeiro ao segundo punto de inflexión (tamén chamada carga "Miller") e Qg é a parte de 0 ata o punto onde VGS é igual a unha unidade específica. tensión.

Os cambios na corrente de fuga e na tensión da fonte de fuga teñen un efecto relativamente pequeno sobre o valor de carga da porta e a carga da porta non cambia coa temperatura. Especifícanse as condicións da proba. Na folla de datos móstrase un gráfico da carga da porta, incluíndo as curvas de variación da carga da porta correspondentes para a corrente de fuga fixa e a tensión da fonte de fuga variable.

As curvas de variación de carga de porta correspondentes para a corrente de drenaxe fixa e a tensión de fonte de drenaxe variable están incluídas nas follas de datos. No gráfico, a tensión meseta VGS(pl) aumenta menos ao aumentar a corrente (e diminúe ao diminuír a corrente). A tensión de meseta tamén é proporcional á tensión de limiar, polo que unha tensión de limiar diferente producirá unha tensión de meseta diferente.

tensión.

O seguinte diagrama é máis detallado e aplicado:

td(on): tempo de atraso no tempo

O tempo de atraso de activación é o tempo desde que a tensión da fonte da porta aumenta ata o 10% da tensión da unidade da porta ata que a corrente de fuga aumenta ata o 10% da corrente especificada.

td(off): tempo de atraso de apagado

O tempo de atraso de apagado é o tempo transcorrido desde que a tensión da fonte da porta cae ata o 90% da tensión da unidade da porta ata que a corrente de fuga cae ata o 90% da corrente especificada. Isto mostra o atraso experimentado antes de que a corrente se transfira á carga.

tr: Tempo de subida

O tempo de subida é o tempo que tarda a corrente de drenaxe en subir do 10% ao 90%.

tf: Tempo de caída

O tempo de caída é o tempo que tarda a corrente de drenaxe en caer do 90% ao 10%.