"MOSFET" er forkortelsen for Metal Oxide Semicoductor Field Effect Transistor. Det er en enhed lavet af tre materialer: metal, oxid (SiO2 eller SiN) og halvleder. MOSFET er en af de mest basale enheder inden for halvlederområdet. Uanset om det er i IC-design eller kredsløbsapplikationer på bordniveau, er det meget omfattende. De vigtigste parametre i MOSFET omfatter ID, IDM, VGSS, V(BR)DSS, RDS(on), VGS(th), osv. Kender du disse? OLUKEY Company, som en winsok taiwansk mid-to-high-end medium og lav spændingMOSFETagent serviceudbyder, har et kerneteam med næsten 20 års erfaring til at forklare dig detaljeret de forskellige parametre i MOSFET!
Beskrivelse af betydningen af MOSFET-parametre
1. Ekstreme parametre:
ID: Maksimal dræn-kildestrøm. Det refererer til den maksimale strøm, der må passere mellem drænet og kilden, når felteffekttransistoren fungerer normalt. Driftsstrømmen for felteffekttransistoren bør ikke overstige ID. Denne parameter falder, når overgangstemperaturen stiger.
IDM: Maksimal pulseret drænkildestrøm. Denne parameter vil falde, når overgangstemperaturen stiger, hvilket afspejler en slagmodstand og er også relateret til pulstiden. Hvis denne parameter er for lille, kan systemet risikere at blive nedbrudt af strøm under OCP-test.
PD: Maksimal effekt afgivet. Det refererer til den maksimale dræn-kildeeffekttab, der er tilladt uden at forringe ydeevnen af felteffekttransistoren. Når det bruges, skal FET'ens faktiske strømforbrug være mindre end PDSM'ens og efterlade en vis margin. Denne parameter falder generelt, når overgangstemperaturen stiger
VDSS: Maksimal drænkildemodstandsspænding. Drain-source spændingen, når den strømmende drænstrøm når en bestemt værdi (stiger kraftigt) under en specifik temperatur og gate-source kortslutning. Drain-source spændingen i dette tilfælde kaldes også lavine-nedbrudsspænding. VDSS har en positiv temperaturkoefficient. Ved -50°C er VDSS ca. 90% af det ved 25°C. På grund af den kvote, der normalt efterlades i normal produktion, er lavinegennembrudsspændingen for MOSFET altid større end den nominelle nominelle spænding.
OLUKEYVarme tip: For at sikre produktets pålidelighed under de værste arbejdsforhold anbefales det, at arbejdsspændingen ikke overstiger 80~90% af den nominelle værdi.
VGSS: Maksimal gate-source modstå spænding. Det refererer til VGS-værdien, når den omvendte strøm mellem gate og kilde begynder at stige kraftigt. Overskridelse af denne spændingsværdi vil forårsage dielektrisk nedbrydning af gateoxidlaget, hvilket er et ødelæggende og irreversibelt nedbrud.
TJ: Maksimal driftsforbindelsestemperatur. Det er normalt 150 ℃ eller 175 ℃. Under arbejdsbetingelserne for enhedsdesign er det nødvendigt at undgå at overskride denne temperatur og efterlade en vis margen.
TSTG: opbevaringstemperaturområde
Disse to parametre, TJ og TSTG, kalibrerer overgangstemperaturområdet, der tillades af enhedens arbejds- og opbevaringsmiljø. Dette temperaturområde er indstillet til at opfylde enhedens minimumskrav til levetid. Hvis enheden er sikret at fungere inden for dette temperaturområde, vil dens levetid blive væsentligt forlænget.
2. Statiske parametre
MOSFET testbetingelser er generelt 2,5V, 4,5V og 10V.
V(BR)DSS: Drain-source gennembrudsspænding. Det refererer til den maksimale drain-source spænding, som felteffekttransistoren kan modstå, når gate-source spændingen VGS er 0. Dette er en begrænsende parameter, og driftsspændingen på felteffekttransistoren skal være mindre end V(BR) DSS. Det har positive temperaturegenskaber. Derfor bør værdien af denne parameter under lave temperaturforhold tages som en sikkerhedsovervejelse.
△V(BR)DSS/△Tj: Temperaturkoefficient for drænkilde-gennembrudsspænding, generelt 0,1V/℃
RDS(on): Under visse betingelser for VGS (normalt 10V), overgangstemperatur og drænstrøm, den maksimale modstand mellem afløb og kilde, når MOSFET er tændt. Det er en meget vigtig parameter, der bestemmer den strøm, der forbruges, når MOSFET er tændt. Denne parameter stiger generelt, når overgangstemperaturen stiger. Derfor bør værdien af denne parameter ved den højeste driftsforbindelsestemperatur bruges til beregning af tab og spændingsfald.
VGS(th): tændspænding (tærskelspænding). Når den eksterne gate-styrespænding VGS overstiger VGS(th), danner overfladeinversionslagene af dræn- og source-regionerne en forbundet kanal. I applikationer kaldes portspændingen, når ID er lig med 1 mA under drænkortslutningstilstanden, ofte tændspændingen. Denne parameter falder generelt, når overgangstemperaturen stiger
IDSS: mættet drain-source-strøm, drain-source-strømmen, når gate-spændingen VGS=0 og VDS er en vis værdi. Generelt på mikroamp niveau
IGSS: gate-source drevstrøm eller omvendt strøm. Da MOSFET-indgangsimpedansen er meget stor, er IGSS generelt i nanoamp-niveauet.
3. Dynamiske parametre
gfs: transkonduktans. Det refererer til forholdet mellem ændringen i drænudgangsstrøm og ændringen i gate-source spænding. Det er et mål for gate-source-spændingens evne til at styre drænstrøm. Se venligst diagrammet for overførselsforholdet mellem gfs og VGS.
Qg: Samlet gate-opladningskapacitet. MOSFET er en drivenhed af spændingstypen. Drivprocessen er etableringsprocessen for portspænding. Dette opnås ved at oplade kapacitansen mellem gate source og gate dræn. Dette aspekt vil blive diskuteret i detaljer nedenfor.
Qgs: Gate source opladningskapacitet
Qgd: gate-to-drain charge (under hensyntagen til Miller-effekten). MOSFET er en drivenhed af spændingstypen. Drivprocessen er etableringsprocessen for portspænding. Dette opnås ved at oplade kapacitansen mellem gate source og gate dræn.
Td(on): ledningsforsinkelsestid. Tiden fra indgangsspændingen stiger til 10 %, indtil VDS falder til 90 % af dens amplitude
Tr: stigetid, tiden for udgangsspændingen VDS at falde fra 90% til 10% af dens amplitude
Td(off): Slukningsforsinkelse, tiden fra indgangsspændingen falder til 90 %, til VDS stiger til 10 % af slukningsspændingen
Tf: Faldtid, tiden for udgangsspændingen VDS at stige fra 10 % til 90 % af dens amplitude
Ciss: Indgangskapacitans, kortslut dræn og source, og mål kapacitansen mellem gate og source med et AC-signal. Ciss= CGD + CGS (CDS kortslutning). Det har en direkte indflydelse på enhedens tænd- og slukforsinkelser.
Coss: Udgangskapacitans, kortslut gate og source, og mål kapacitansen mellem drænet og kilden med et AC-signal. Coss = CDS +CGD
Crss: Omvendt transmissionskapacitans. Med kilden forbundet til jord, den målte kapacitans mellem drænet og porten Crss=CGD. En af de vigtige parametre for switches er stige- og faldtiden. Crss=CGD
Interelektrodekapacitansen og MOSFET-induceret kapacitans af MOSFET er opdelt i input-kapacitans, output-kapacitans og feedback-kapacitans af de fleste producenter. De angivne værdier er for en fast dræn-til-kilde-spænding. Disse kapacitanser ændres efterhånden som drain-source spændingen ændres, og værdien af kapacitansen har en begrænset effekt. Indgangskapacitansværdien giver kun en omtrentlig indikation af den opladning, der kræves af driverkredsløbet, hvorimod gate-opladningsinformationen er mere nyttig. Det angiver mængden af energi, porten skal oplade for at nå en specifik port-til-kilde-spænding.
4. Karakteristiske parametre for lavinesammenbrud
Den karakteristiske parameter for lavinesammenbrud er en indikator for MOSFET'ens evne til at modstå overspænding i slukket tilstand. Hvis spændingen overstiger dræn-kildegrænsespændingen, vil enheden være i lavinetilstand.
EAS: Enkeltpuls lavinenedbrydningsenergi. Dette er en grænseparameter, der angiver den maksimale lavinenedbrydningsenergi, som MOSFET kan modstå.
IAR: lavinestrøm
ØRE: Gentagen lavinenedbrydningsenergi
5. In vivo diodeparametre
IS: Kontinuerlig maksimal friløbsstrøm (fra kilden)
ISM: puls maksimal friløbsstrøm (fra kilden)
VSD: fremadgående spændingsfald
Trr: omvendt restitutionstid
Qrr: Gendannelse af omvendt opladning
Ton: Fremadledningstid. (Dybest set ubetydelig)
MOSFET-tændingstid og sluk-tidsdefinition
Under ansøgningsprocessen skal følgende karakteristika ofte overvejes:
1. Positive temperaturkoefficientkarakteristika for V (BR) DSS. Denne egenskab, som adskiller sig fra bipolære enheder, gør dem mere pålidelige, når normale driftstemperaturer stiger. Men du skal også være opmærksom på dens pålidelighed under koldstart ved lav temperatur.
2. Negative temperaturkoefficientkarakteristika for V(GS)th. Gatetærskelpotentialet vil falde til en vis grad, efterhånden som overgangstemperaturen stiger. Noget stråling vil også reducere dette tærskelpotentiale, muligvis endda under 0 potentiale. Denne funktion kræver, at ingeniører er opmærksomme på interferens og falsk udløsning af MOSFET'er i disse situationer, især for MOSFET-applikationer med lave tærskelpotentialer. På grund af denne egenskab er det nogle gange nødvendigt at designe off-spændingspotentialet for gatedriveren til en negativ værdi (der henviser til N-type, P-type og så videre) for at undgå interferens og falsk udløsning.
3.Positive temperaturkoefficientegenskaber for VDSon/RDSo. Karakteristikken, at VDSon/RDSon stiger lidt, når krydstemperaturen stiger, gør det muligt direkte at bruge MOSFET'er parallelt. Bipolære enheder er lige det modsatte i denne henseende, så deres anvendelse parallelt bliver ret kompliceret. RDSon vil også stige lidt, efterhånden som ID stiger. Denne karakteristik og de positive temperaturkarakteristika for junction og overflade RDSon gør det muligt for MOSFET at undgå sekundært nedbrud som bipolære enheder. Det skal dog bemærkes, at effekten af denne funktion er ret begrænset. Når det bruges parallelt, push-pull eller andre applikationer, kan du ikke stole helt på selvreguleringen af denne funktion. Der er stadig behov for nogle grundlæggende foranstaltninger. Denne egenskab forklarer også, at ledningstab bliver større ved høje temperaturer. Derfor skal der lægges særlig vægt på udvælgelsen af parametre ved beregning af tab.
4. De negative temperaturkoefficientkarakteristika for ID, forståelse af MOSFET-parametre og dets hovedkarakteristika ID vil falde betydeligt, når overgangstemperaturen stiger. Denne egenskab gør det ofte nødvendigt at overveje dets ID-parametre ved høje temperaturer under design.
5. Negative temperaturkoefficientegenskaber for lavinekapacitet IER/EAS. Efter at overgangstemperaturen stiger, selvom MOSFET'en vil have en større V(BR)DSS, skal det bemærkes, at EAS vil være betydeligt reduceret. Det vil sige, at dens evne til at modstå laviner under høje temperaturforhold er meget svagere end ved normale temperaturer.
6. Ledningsevnen og omvendt gendannelsesydelse af parasitdioden i MOSFET er ikke bedre end almindelige dioder. Det forventes ikke at blive brugt som hovedstrømbærer i sløjfen i designet. Blokeringsdioder er ofte forbundet i serie for at ugyldiggøre de parasitære dioder i kroppen, og yderligere parallelle dioder bruges til at danne en elektrisk kredsløbsbærer. Det kan dog betragtes som en bærer i tilfælde af kortvarig ledning eller nogle små strømkrav såsom synkron ensretter.
7. Den hurtige stigning i dræningspotentialet kan forårsage falsk udløsning af gate-drevet, så denne mulighed skal overvejes i store dVDS/dt-applikationer (højfrekvente hurtige switching-kredsløb).
Indlægstid: 13. december 2023
