Hvad er fordelene ved Power MOSFET'er?

Power MOSFET'er er blevet den foretrukne enhed i moderne kraftelektronikapplikationer, hvilket revolutionerer industrien med deres overlegne ydeevneegenskaber. Denne omfattende analyse udforsker de mange fordele, der gør power MOSFET'er uundværlige i nutidens elektroniske systemer.

1. Spændingsstyret drift

I modsætning til bipolære junction transistorer (BJT'er), som er strømstyrede enheder, er strøm-MOSFET'er spændingsstyrede. Denne grundlæggende egenskab giver flere væsentlige fordele:

Forenklede krav til portdrev
Lavere strømforbrug i styrekredsløbet
Hurtigere omskiftningsmuligheder
Ingen sekundære nedbrydningsproblemer

Sammenligning af BJT- og MOSFET-gatedrevkredsløb

Figur 1: Forenklede gate-drevkrav for MOSFET'er sammenlignet med BJT'er

2. Overlegen skifteydelse

Power MOSFET'er udmærker sig i højfrekvente switching-applikationer og tilbyder adskillige fordele i forhold til traditionelle BJT'er:

Skiftehastighedssammenligning mellem MOSFET og BJT

Figur 2: Skiftehastighedssammenligning mellem MOSFET og BJT

Parameter	Strøm MOSFET	BJT
Skiftehastighed	Meget hurtig (ns rækkevidde)	Moderat (μs-område)
Skiftende tab	Lav	Høj
Maksimal koblingsfrekvens	>1 MHz	~100 kHz

3. Termiske egenskaber

Power MOSFET'er udviser overlegne termiske egenskaber, der bidrager til deres pålidelighed og ydeevne:

Termiske egenskaber og temperaturkoefficient

Figur 3: Temperaturkoefficient for RDS(on) i effekt-MOSFET'er

Positiv temperaturkoefficient forhindrer termisk løb
Bedre strømdeling i paralleldrift
Højere termisk stabilitet
Bredere sikkert operationsområde (SOA)

4. Lav modstand i tilstanden

Moderne power MOSFET'er opnår ekstremt lav on-state modstand (RDS(on)), hvilket fører til flere fordele:

Historisk tendens til RDS(on) forbedring

Figur 4: Historisk forbedring i MOSFET RDS(on)

5. Parallelle evne

Power MOSFET'er kan nemt tilsluttes parallelt for at håndtere højere strømme, takket være deres positive temperaturkoefficient:

Parallel drift af MOSFET'er

Figur 5: Strømdeling i parallelforbundne MOSFET'er

6. Robusthed og pålidelighed

Power MOSFET'er tilbyder fremragende robusthed og pålidelighedsfunktioner:

Intet sekundært nedbrudsfænomen
Indbygget kropsdiode til beskyttelse mod omvendt spænding
Fremragende lavinekapacitet
Høj dV/dt-kapacitet

Sammenligning af sikkert driftsområde

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

7. Omkostningseffektivitet

Mens individuelle power MOSFET'er kan have en højere startomkostning sammenlignet med BJT'er, resulterer deres overordnede fordele på systemniveau ofte i omkostningsbesparelser: