Hvor mye kan du om MOSFET-parametere? OLUKEY analyserer det for deg

"MOSFET" er forkortelsen for Metal Oxide Semicoductor Field Effect Transistor. Det er en enhet laget av tre materialer: metall, oksid (SiO2 eller SiN) og halvleder. MOSFET er en av de mest grunnleggende enhetene innen halvlederfeltet. Enten det er i IC-design eller kretsapplikasjoner på kortnivå, er det veldig omfattende. Hovedparametrene til MOSFET inkluderer ID, IDM, VGSS, V(BR)DSS, RDS(on), VGS(th), etc. Kjenner du disse? OLUKEY Company, som en winsok taiwansk mid-to-high-end medium og lav spenningMOSFETagent tjenesteleverandør, har et kjerneteam med nesten 20 års erfaring for å forklare deg i detalj de ulike parametrene til MOSFET!

Figur: WINSOK MOSFETWSG03N10 spesifikasjonsark

Beskrivelse av betydningen av MOSFET-parametere

1. Ekstreme parametere:

ID: Maksimal dren-kildestrøm. Det refererer til den maksimale strømmen som tillates å passere mellom avløpet og kilden når felteffekttransistoren fungerer normalt. Driftsstrømmen til felteffekttransistoren bør ikke overstige ID. Denne parameteren synker når overgangstemperaturen øker.

IDM: Maksimal pulsert drain-source-strøm. Denne parameteren vil avta når overgangstemperaturen øker, noe som reflekterer en slagmotstand og er også relatert til pulstiden. Hvis denne parameteren er for liten, kan systemet risikere å bli brutt ned av strøm under OCP-testing.

PD: Maksimal effekt tapt. Det refererer til maksimalt tillatt drain-source effekttap uten å forringe ytelsen til felteffekttransistoren. Når den brukes, bør det faktiske strømforbruket til FET være mindre enn PDSM og gi en viss margin. Denne parameteren synker generelt når overgangstemperaturen øker

VDSS: Maksimal avløpskildemotstandsspenning. Drain-source-spenningen når den flytende avløpsstrømmen når en bestemt verdi (stiger kraftig) under en bestemt temperatur og gate-source-kortslutning. Drain-source spenningen i dette tilfellet kalles også skredbruddspenning. VDSS har en positiv temperaturkoeffisient. Ved -50 °C er VDSS omtrent 90 % av det ved 25 °C. På grunn av kvoten som vanligvis er igjen i normal produksjon, er skredbruddspenningen til MOSFET alltid større enn den nominelle merkespenningen.

OLUKEYVarme tips: For å sikre produktets pålitelighet, under de verste arbeidsforholdene, anbefales det at arbeidsspenningen ikke overstiger 80~90% av nominell verdi.

VGSS: Maksimal gate-source tåle spenning. Det refererer til VGS-verdien når reversstrømmen mellom gate og kilde begynner å øke kraftig. Overskridelse av denne spenningsverdien vil føre til dielektrisk sammenbrudd av portoksidlaget, som er en destruktiv og irreversibel sammenbrudd.

TJ: Maksimal driftstemperatur. Det er vanligvis 150 ℃ eller 175 ℃. Under arbeidsforholdene for enhetsdesign er det nødvendig å unngå å overskride denne temperaturen og etterlate en viss margin.

TSTG: lagringstemperaturområde

Disse to parameterne, TJ og TSTG, kalibrerer overgangstemperaturområdet tillatt av enhetens arbeids- og lagringsmiljø. Dette temperaturområdet er satt til å oppfylle minimumskravene til enhetens levetid. Hvis enheten er sikret å fungere innenfor dette temperaturområdet, vil levetiden forlenges betydelig.

2. Statiske parametere

MOSFET-testforholdene er vanligvis 2,5V, 4,5V og 10V.

V(BR)DSS: Drain-source breakdown spenning. Det refererer til den maksimale drain-source-spenningen som felteffekttransistoren kan tåle når gate-sourcespenningen VGS er 0. Dette er en begrensende parameter, og driftsspenningen som påføres felteffekttransistoren må være mindre enn V(BR) DSS. Den har positive temperaturegenskaper. Derfor bør verdien av denne parameteren under lave temperaturforhold tas som en sikkerhetshensyn.

△V(BR)DSS/△Tj: Temperaturkoeffisient for avløpskildens sammenbruddsspenning, vanligvis 0,1V/℃

RDS(on): Under visse forhold for VGS (vanligvis 10V), koblingstemperatur og dreneringsstrøm, maksimal motstand mellom dren og kilde når MOSFET er slått på. Det er en svært viktig parameter som bestemmer strømforbruket når MOSFET-en slås på. Denne parameteren øker generelt når overgangstemperaturen øker. Derfor bør verdien av denne parameteren ved den høyeste driftstemperaturen brukes for beregning av tap og spenningsfall.

VGS(th): tenningsspenning (terskelspenning). Når den eksterne gate-kontrollspenningen VGS overstiger VGS(th), danner overflateinversjonslagene til avløps- og kildeområdene en tilkoblet kanal. I applikasjoner kalles portspenningen når ID er lik 1 mA under kortslutningstilstanden for avløpet ofte for innkoblingsspenning. Denne parameteren synker generelt når overgangstemperaturen øker

IDSS: mettet drain-source-strøm, drain-source-strømmen når portspenningen VGS=0 og VDS er en viss verdi. Vanligvis på mikroamp-nivå

IGSS: gate-source drivstrøm eller omvendt strøm. Siden MOSFET-inngangsimpedansen er veldig stor, er IGSS generelt på nanoamp-nivået.

3. Dynamiske parametere

gfs: transkonduktans. Det refererer til forholdet mellom endringen i dreneringsutgangsstrøm og endringen i gate-source spenning. Det er et mål på evnen til gate-source spenning til å kontrollere dreneringsstrøm. Vennligst se på diagrammet for overføringsforholdet mellom gfs og VGS.

Qg: Total gate ladekapasitet. MOSFET er en drivenhet av spenningstypen. Drivprosessen er etableringsprosessen for portspenning. Dette oppnås ved å lade kapasitansen mellom gate source og gate drain. Dette aspektet vil bli diskutert i detalj nedenfor.

Qgs: Gatekilde ladekapasitet

Qgd: gate-to-drain charge (tar hensyn til Miller-effekten). MOSFET er en drivenhet av spenningstypen. Drivprosessen er etableringsprosessen for portspenning. Dette oppnås ved å lade kapasitansen mellom gate source og gate drain.

Td(on): ledningsforsinkelsestid. Tiden fra inngangsspenningen stiger til 10 % til VDS synker til 90 % av amplituden

Tr: stigetid, tiden for utgangsspenningen VDS å falle fra 90 % til 10 % av dens amplitude

Td(off): Utkoblingsforsinkelse, tiden fra inngangsspenningen synker til 90 % til VDS stiger til 10 % av utkoblingsspenningen

Tf: Falltid, tiden for utgangsspenningen VDS å stige fra 10 % til 90 % av dens amplitude

Ciss: Inngangskapasitans, kortslutt drain og source, og mål kapasitansen mellom gate og source med et AC-signal. Ciss= CGD + CGS (CDS kortslutning). Det har en direkte innvirkning på forsinkelsene til å slå på og av enheten.

Coss: Utgangskapasitans, kortslutt gate og source, og mål kapasitansen mellom drain og source med et AC-signal. Coss = CDS +CGD

Crss: Omvendt overføringskapasitans. Med kilden koblet til jord, den målte kapasitansen mellom avløpet og porten Crss=CGD. En av de viktige parameterne for brytere er stige- og falltiden. Crss=CGD

Interelektrodekapasitansen og MOSFET-indusert kapasitans til MOSFET er delt inn i inngangskapasitans, utgangskapasitans og tilbakekoblingskapasitans av de fleste produsenter. Verdiene som er oppgitt er for en fast dren-til-kilde-spenning. Disse kapasitansene endres når drain-source spenningen endres, og verdien av kapasitansen har en begrenset effekt. Inngangskapasitansverdien gir bare en omtrentlig indikasjon på ladingen som kreves av driverkretsen, mens portladingsinformasjonen er mer nyttig. Den indikerer mengden energi porten må lade for å nå en spesifikk port-til-kilde-spenning.

4. Skredbrudd karakteristiske parametere

Den karakteristiske parameteren for skredbrudd er en indikator på MOSFETs evne til å motstå overspenning i av-tilstand. Hvis spenningen overskrider dreneringskildegrensespenningen, vil enheten være i skredtilstand.

EAS: Enkel puls skrednedbrytningsenergi. Dette er en grenseparameter, som indikerer den maksimale skrednedbrytingsenergien som MOSFET kan motstå.

IAR: skredstrøm

ØRE: Gjentatt snøskredenergi

5. In vivo diodeparametere

IS: Kontinuerlig maksimal frihjulsstrøm (fra kilden)

ISM: puls maksimal frihjulsstrøm (fra kilden)

VSD: foroverspenningsfall

Trr: reverseringstid

Qrr: Gjenoppretting av omvendt lading

Ton: Fremover ledningstid. (I utgangspunktet ubetydelig)

WINSOK MOSFET skredbrudd karakteristiske parametere

MOSFET slå-på-tid og slå-av-tidsdefinisjon

Under søknadsprosessen må følgende egenskaper ofte vurderes:

1. Positive temperaturkoeffisientegenskaper til V (BR) DSS. Denne egenskapen, som er forskjellig fra bipolare enheter, gjør dem mer pålitelige når normale driftstemperaturer øker. Men du må også være oppmerksom på dens pålitelighet under kaldstarter med lav temperatur.

2. Negative temperaturkoeffisientegenskaper til V(GS)th. Gateterskelpotensialet vil avta til en viss grad når krysstemperaturen øker. Noe stråling vil også redusere dette terskelpotensialet, muligens til og med under 0 potensial. Denne funksjonen krever at ingeniører tar hensyn til interferens og falsk utløsning av MOSFET-er i disse situasjonene, spesielt for MOSFET-applikasjoner med lavterskelpotensialer. På grunn av denne egenskapen er det noen ganger nødvendig å designe off-spenningspotensialet til portdriveren til en negativ verdi (refererer til N-type, P-type og så videre) for å unngå interferens og falsk utløsning.

3.Positive temperaturkoeffisientegenskaper til VDSon/RDSo. Karakteristikken om at VDSon/RDSon øker litt etter hvert som krysstemperaturen øker, gjør det mulig å bruke MOSFET-er direkte parallelt. Bipolare enheter er akkurat det motsatte i denne forbindelse, så bruken deres parallelt blir ganske komplisert. RDSon vil også øke litt etter hvert som ID øker. Denne karakteristikken og de positive temperaturegenskapene til koblings- og overflate RDSon gjør at MOSFET unngår sekundært sammenbrudd som bipolare enheter. Det skal imidlertid bemerkes at effekten av denne funksjonen er ganske begrenset. Når den brukes parallelt, push-pull eller andre applikasjoner, kan du ikke stole helt på selvreguleringen til denne funksjonen. Det er fortsatt behov for noen grunnleggende tiltak. Denne egenskapen forklarer også at ledningstapene blir større ved høye temperaturer. Derfor bør spesiell oppmerksomhet rettes mot valg av parametere ved beregning av tap.

4. De negative temperaturkoeffisientkarakteristikkene til ID, forståelse av MOSFET-parametere og dens hovedkarakteristikk ID vil avta betydelig ettersom overgangstemperaturen øker. Denne egenskapen gjør det ofte nødvendig å vurdere ID-parametrene ved høye temperaturer under design.

5. Negative temperaturkoeffisientegenskaper for skredkapasitet IER/EAS. Etter at overgangstemperaturen øker, selv om MOSFET vil ha en større V(BR)DSS, bør det bemerkes at EAS vil bli betydelig redusert. Det vil si at dens evne til å motstå snøskred under høye temperaturforhold er mye svakere enn ved normale temperaturer.

6. Ledningsevnen og revers gjenvinningsytelsen til den parasittiske dioden i MOSFET er ikke bedre enn for vanlige dioder. Den forventes ikke brukt som hovedstrømbærer i sløyfen i designet. Blokkeringsdioder er ofte koblet i serie for å ugyldiggjøre de parasittiske diodene i kroppen, og ekstra parallelle dioder brukes til å danne en elektrisk kretsbærer. Imidlertid kan den betraktes som en bærer ved kortvarig ledning eller noen små strømkrav som synkron likeretting.

7. Den raske økningen av dreneringspotensialet kan forårsake falsk utløsning av gate-stasjonen, så denne muligheten må vurderes i store dVDS/dt-applikasjoner (høyfrekvente hurtigsvitsjekretser).