Hva er fordelene med Power MOSFETs?

Hva er fordelene med Power MOSFETs?

Innleggstid: Des-05-2024
Power MOSFET-er har blitt den foretrukne enheten i moderne kraftelektronikkapplikasjoner, og revolusjonerer industrien med sine overlegne ytelsesegenskaper. Denne omfattende analysen utforsker de mange fordelene som gjør strøm-MOSFET-er uunnværlige i dagens elektroniske systemer.

1. Spenningskontrollert drift

I motsetning til bipolare junction transistorer (BJT-er) som er strømstyrte enheter, er strøm-MOSFET-er spenningsstyrte. Denne grunnleggende egenskapen gir flere betydelige fordeler:

  • Forenklede krav til portdrift
  • Lavere strømforbruk i styrekretsen
  • Raskere byttemuligheter
  • Ingen sekundære sammenbrudd bekymringer

Sammenligning av BJT- og MOSFET-portdrivkretser

Figur 1: Forenklede gatedrivkrav til MOSFET-er sammenlignet med BJT-er

2. Overlegen bytteytelse

Power MOSFET-er utmerker seg i høyfrekvenssvitsjeapplikasjoner, og tilbyr en rekke fordeler i forhold til tradisjonelle BJT-er:

Byttehastighetssammenligning mellom MOSFET og BJT

Figur 2: Sammenligning av byttehastighet mellom MOSFET og BJT

Parameter Strøm MOSFET BJT
Byttehastighet Veldig rask (ns rekkevidde) Moderat (μs rekkevidde)
Byttetap Lav Høy
Maksimal byttefrekvens >1 MHz ~100 kHz

3. Termiske egenskaper

Power MOSFET-er viser overlegne termiske egenskaper som bidrar til deres pålitelighet og ytelse:

Termiske egenskaper og temperaturkoeffisient

Figur 3: Temperaturkoeffisienten til RDS(på) i strøm-MOSFET-er

  • Positiv temperaturkoeffisient forhindrer termisk løping
  • Bedre strømdeling i parallelldrift
  • Høyere termisk stabilitet
  • Bredere sikkert operasjonsområde (SOA)

4. Lav motstand i tilstanden

Moderne strøm-MOSFET-er oppnår ekstremt lav motstand i tilstanden (RDS(on)), noe som fører til flere fordeler:

Historisk trend med RDS(on)-forbedring

Figur 4: Historisk forbedring i MOSFET RDS(on)

5. Parallellevne

Power MOSFET-er kan enkelt kobles parallelt for å håndtere høyere strømmer, takket være deres positive temperaturkoeffisient:

Parallell drift av MOSFET-er

Figur 5: Strømdeling i parallellkoblede MOSFET-er

6. Robusthet og pålitelighet

Power MOSFET-er tilbyr utmerket robusthet og pålitelighetsfunksjoner:

  • Ingen sekundært sammenbruddsfenomen
  • Inherent body diode for beskyttelse mot omvendt spenning
  • Utmerket snøskredevne
  • Høy dV/dt-kapasitet

Sammenligning av sikkert operasjonsområde

Figur 6: Safe Operating Area (SOA) sammenligning mellom MOSFET og BJT

7. Kostnadseffektivitet

Mens individuelle strøm-MOSFET-er kan ha en høyere startkostnad sammenlignet med BJT-er, resulterer deres generelle fordeler på systemnivå ofte i kostnadsbesparelser:

  • Forenklede drivkretser reduserer antallet komponenter
  • Høyere effektivitet reduserer kjølebehov
  • Høyere pålitelighet reduserer vedlikeholdskostnadene
  • Mindre størrelse muliggjør kompakt design

8. Fremtidige trender og forbedringer

Fordelene med strøm-MOSFET-er fortsetter å forbedres med teknologiske fremskritt:

Fremtidige trender innen MOSFET-teknologi

Figur 7: Evolusjon og fremtidige trender innen kraft MOSFET-teknologi


[javascript][/javascript]