Spiegazione di ciascun parametro dei MOSFET di potenza

VDSS Massima tensione drain-source

Con la sorgente di gate in cortocircuito, la tensione nominale della sorgente di scarico (VDSS) è la tensione massima che può essere applicata alla sorgente di scarico senza rottura a valanga. A seconda della temperatura, la tensione di rottura effettiva in valanga può essere inferiore alla VDSS nominale. Per una descrizione dettagliata di V(BR)DSS, vedere Elettrostatico

Per una descrizione dettagliata di V(BR)DSS, vedere Caratteristiche elettrostatiche.

Tensione massima della sorgente di gate VGS

La tensione nominale VGS è la tensione massima che può essere applicata tra i poli della sorgente del gate. Lo scopo principale dell'impostazione di questa tensione nominale è prevenire danni all'ossido di gate causati da una tensione eccessiva. La tensione effettiva che l'ossido di gate può sopportare è molto superiore alla tensione nominale, ma varierà con il processo di produzione.

L'ossido di gate effettivo può sopportare tensioni molto più elevate rispetto alla tensione nominale, ma ciò varierà con il processo di produzione, quindi mantenere il VGS entro la tensione nominale garantirà l'affidabilità dell'applicazione.

ID - Corrente dispersa continua

L'ID è definito come la corrente CC continua massima consentita alla temperatura di giunzione nominale massima, TJ(max) e alla temperatura della superficie del tubo pari o superiore a 25°C. Questo parametro è funzione della resistenza termica nominale tra la giunzione e la custodia, RθJC, e della temperatura della custodia:

Le perdite di commutazione non sono incluse nell'ID ed è difficile mantenere la temperatura della superficie del tubo a 25°C (Tcase) per l'uso pratico. Pertanto, la corrente di commutazione effettiva nelle applicazioni a commutazione hardware è solitamente inferiore alla metà del valore ID a TC = 25°C, solitamente nell'intervallo da 1/3 a 1/4. complementare.

Inoltre, l'ID a una temperatura specifica può essere stimato se viene utilizzata la resistenza termica JA, che è un valore più realistico.

IDM - Corrente di scarico a impulso

Questo parametro riflette la quantità di corrente pulsata che il dispositivo può gestire, che è molto più elevata della corrente continua continua. Lo scopo della definizione dell'IDM è: la regione ohmica della linea. Per una certa tensione gate-source, ilMOSFETconduce con una corrente di drain massima presente

attuale. Come mostrato in figura, per una data tensione gate-source, se il punto operativo si trova nella regione lineare, un aumento della corrente drain aumenta la tensione drain-source, che aumenta le perdite di conduzione. Il funzionamento prolungato ad alta potenza causerà il guasto del dispositivo. Per questo motivo

Pertanto, l'IDM nominale deve essere impostato al di sotto della regione alle tipiche tensioni di pilotaggio del gate. Il punto di interruzione della regione si trova all'intersezione tra Vgs e la curva.

Pertanto, è necessario impostare un limite superiore di densità di corrente per evitare che il chip si surriscaldi troppo e si bruci. Ciò serve essenzialmente a prevenire un flusso eccessivo di corrente attraverso i conduttori del pacchetto, poiché in alcuni casi la "connessione più debole" sull'intero chip non è il chip, ma i conduttori del pacchetto.

Considerando le limitazioni degli effetti termici sull'IDM, l'aumento della temperatura dipende dall'ampiezza dell'impulso, dall'intervallo di tempo tra gli impulsi, dalla dissipazione del calore, dall'RDS(on), dalla forma d'onda e dall'ampiezza della corrente dell'impulso. Il semplice fatto di accertare che la corrente impulsiva non superi il limite IDM non garantisce la temperatura di giunzione

non superi il valore massimo consentito. La temperatura di giunzione sotto corrente pulsata può essere stimata facendo riferimento alla discussione sulla resistenza termica transitoria in Proprietà termiche e meccaniche.

PD - Dissipazione di potenza totale consentita del canale

La Dissipazione di Potenza Totale Ammissibile del Canale calibra la massima dissipazione di potenza che può essere dissipata dal dispositivo e può essere espressa in funzione della temperatura massima di giunzione e della resistenza termica ad una temperatura del case di 25°C.

TJ, TSTG - Intervallo di temperatura ambiente di funzionamento e conservazione

Questi due parametri calibrano l'intervallo di temperatura di giunzione consentito dagli ambienti operativi e di conservazione del dispositivo. Questo intervallo di temperatura è impostato per soddisfare la durata operativa minima del dispositivo. Garantire che il dispositivo funzioni entro questo intervallo di temperature ne prolungherà notevolmente la durata operativa.

EAS-Energia di rottura di valanghe a impulso singolo

 

Se il superamento della tensione (solitamente dovuto alla corrente di dispersione e all'induttanza parassita) non supera la tensione di rottura, il dispositivo non subirà un guasto a valanga e quindi non necessita della capacità di dissipare il guasto a valanga. L'energia di rottura della valanga calibra il superamento transitorio che il dispositivo può tollerare.

L'energia di rottura a valanga definisce il valore sicuro della tensione di superamento transitoria che un dispositivo può tollerare e dipende dalla quantità di energia che deve essere dissipata affinché si verifichi la rottura a valanga.

Un dispositivo che definisce una classificazione dell'energia di rottura da valanga di solito definisce anche una classificazione EAS, che ha un significato simile alla classificazione UIS, e definisce quanta energia di rottura da valanga inversa il dispositivo può assorbire in sicurezza.

L è il valore dell'induttanza e iD è la corrente di picco che scorre nell'induttore, che viene improvvisamente convertita in corrente di drenaggio nel dispositivo di misurazione. La tensione generata attraverso l'induttore supera la tensione di rottura del MOSFET e provocherà una rottura a valanga. Quando si verifica una rottura a valanga, la corrente nell'induttore scorrerà attraverso il dispositivo MOSFET anche se ilMOSFETè spento. L'energia immagazzinata nell'induttore è simile all'energia immagazzinata nell'induttore parassita e dissipata dal MOSFET.

Quando i MOSFET sono collegati in parallelo, le tensioni di rottura non sono quasi identiche tra i dispositivi. Ciò che di solito accade è che un dispositivo è il primo a subire la rottura della valanga e tutte le successive correnti di rottura della valanga (energia) fluiscono attraverso quel dispositivo.

EAR - Energia della valanga che si ripete

L'energia delle valanghe ripetitive è diventata uno "standard del settore", ma senza impostare la frequenza, le altre perdite e la quantità di raffreddamento, questo parametro non ha alcun significato. La condizione di dissipazione del calore (raffreddamento) spesso governa l'energia ripetitiva della valanga. È anche difficile prevedere il livello di energia generata dalla rottura di una valanga.

È anche difficile prevedere il livello di energia generata dalla rottura di una valanga.

Il vero significato della valutazione EAR è calibrare l'energia di rottura ripetuta di valanghe che il dispositivo può sopportare. Questa definizione presuppone che non vi sia alcuna limitazione di frequenza in modo che il dispositivo non si surriscaldi, il che è realistico per qualsiasi dispositivo in cui può verificarsi una rottura da valanga.

È una buona idea misurare la temperatura del dispositivo in funzione o del dissipatore di calore per vedere se il dispositivo MOSFET si sta surriscaldando durante la verifica del progetto del dispositivo, soprattutto per i dispositivi in ​​cui è probabile che si verifichi una rottura a valanga.

IAR - Corrente di rottura di valanghe

Per alcuni dispositivi, la tendenza del fronte di corrente impostato sul chip durante la rottura a valanga richiede che la corrente a valanga IAR sia limitata. In questo modo, la corrente di valanga diventa la "stampa fine" della specifica energetica di rottura della valanga; rivela la vera capacità del dispositivo.

Parte II Caratterizzazione elettrica statica

V(BR)DSS: tensione di rottura drain-source (tensione di distruzione)

V(BR)DSS (a volte chiamato VBDSS) è la tensione drain-source alla quale la corrente che scorre attraverso il drain raggiunge un valore specifico a una temperatura specifica e con la source gate in cortocircuito. La tensione drain-source in questo caso è la tensione di rottura a valanga.

V(BR)DSS è un coefficiente di temperatura positivo e, a basse temperature, V(BR)DSS è inferiore al valore nominale massimo della tensione drain-source a 25°C. A -50°C, V(BR)DSS è inferiore al valore nominale massimo della tensione drain-source a -50°C. A -50°C, V(BR)DSS è circa il 90% della tensione nominale massima drain-source a 25°C.

VGS(th), VGS(off): tensione di soglia

VGS(th) è la tensione alla quale la tensione della sorgente di gate aggiunta può far sì che il drain inizi ad avere corrente o che la corrente scompaia quando il MOSFET viene spento e le condizioni per il test (corrente di drain, tensione della source di drain, giunzione temperatura) sono inoltre specificati. Normalmente, tutti i dispositivi gate MOS hanno caratteristiche diverse

le tensioni di soglia saranno diverse. Pertanto, viene specificato l'intervallo di variazione di VGS(th). VGS(th) è un coefficiente di temperatura negativo, quando la temperatura aumenta, ilMOSFETsi accenderà a una tensione della sorgente di gate relativamente bassa.

RDS(on): resistenza attiva

RDS(on) è la resistenza drain-source misurata a una specifica corrente di drain (solitamente metà della corrente ID), tensione gate-source e 25°C. L'RDS(on) è la resistenza drain-source misurata a una specifica corrente di drain (solitamente metà della corrente ID), tensione gate-source e 25°C.

IDSS: corrente di drenaggio della tensione di gate zero

IDSS è la corrente di dispersione tra drain e source a una specifica tensione drain-source quando la tensione gate-source è zero. Poiché la corrente di dispersione aumenta con la temperatura, l'IDSS è specificato sia a temperatura ambiente che ad alta temperatura. La dissipazione di potenza dovuta alla corrente di dispersione può essere calcolata moltiplicando l'IDSS per la tensione tra le sorgenti di drain, che solitamente è trascurabile.

IGSS - Corrente di dispersione della sorgente di gate

IGSS è la corrente di dispersione che scorre attraverso il gate a una specifica tensione della sorgente di gate.

Parte III Caratteristiche Elettriche Dinamiche

Ciss: capacità di ingresso

La capacità tra il gate e la sorgente, misurata con un segnale CA cortocircuitando il drain verso la sorgente, è la capacità di ingresso; Ciss è formato collegando la capacità di drain del gate, Cgd, e la capacità di source del gate, Cgs, in parallelo, o Ciss = Cgs + Cgd. Il dispositivo si accende quando la capacità di ingresso viene caricata a una tensione di soglia e si spegne quando viene scaricata a un determinato valore. Pertanto, il circuito driver e Ciss hanno un impatto diretto sul ritardo di accensione e spegnimento del dispositivo.

Coss: capacità di uscita

La capacità di uscita è la capacità tra drain e source misurata con un segnale CA quando la source di gate è in cortocircuito, Coss è formato mettendo in parallelo la capacità drain-source Cds e la capacità gate-drain Cgd, o Coss = Cds + Cgd. Per le applicazioni di commutazione graduale, Coss è molto importante perché può causare risonanza nel circuito.

Crss: Capacità di trasferimento inverso

La capacità misurata tra drain e gate con la sorgente messa a terra è la capacità di trasferimento inverso. La capacità di trasferimento inverso è equivalente alla capacità di drain del gate, Cres = Cgd, ed è spesso chiamata capacità di Miller, che è uno dei parametri più importanti per i tempi di salita e discesa di un interruttore.

È un parametro importante per i tempi di salita e discesa della commutazione e influisce anche sul tempo di ritardo dello spegnimento. La capacità diminuisce all'aumentare della tensione di drain, in particolare la capacità di uscita e la capacità di trasferimento inverso.

Qgs, Qgd e Qg: Carica del cancello

Il valore della carica di gate riflette la carica immagazzinata sul condensatore tra i terminali. Poiché la carica sul condensatore cambia con la tensione nell'istante della commutazione, l'effetto della carica del gate viene spesso preso in considerazione quando si progettano i circuiti driver del gate.

Qgs è la carica da 0 al primo punto di flesso, Qgd è la porzione dal primo al secondo punto di flesso (chiamata anche carica "Miller") e Qg è la porzione da 0 al punto in cui VGS equivale a un'unità specifica voltaggio.

Le variazioni della corrente di dispersione e della tensione della sorgente di dispersione hanno un effetto relativamente piccolo sul valore della carica di gate e la carica di gate non cambia con la temperatura. Le condizioni di prova sono specificate. Nella scheda tecnica è mostrato un grafico della carica di gate, incluse le corrispondenti curve di variazione della carica di gate per corrente di dispersione fissa e tensione della sorgente di dispersione variabile.

Le corrispondenti curve di variazione della carica di gate per la corrente di drain fissa e la tensione della sorgente di drain variabile sono incluse nelle schede tecniche. Nel grafico, la tensione di plateau VGS(pl) aumenta meno all'aumentare della corrente (e diminuisce al diminuire della corrente). La tensione di plateau è anche proporzionale alla tensione di soglia, quindi una tensione di soglia diversa produrrà una tensione di plateau diversa.

voltaggio.

Il seguente diagramma è più dettagliato e applicato:

td(on): tempo di ritardo di attivazione

Il tempo di ritardo di attivazione è il tempo che intercorre da quando la tensione della sorgente di gate sale al 10% della tensione di pilotaggio del gate a quando la corrente di dispersione sale al 10% della corrente specificata.

td(off): tempo di ritardo della disattivazione

Il tempo di ritardo di spegnimento è il tempo trascorso da quando la tensione della sorgente di gate scende al 90% della tensione di comando del gate a quando la corrente di dispersione scende al 90% della corrente specificata. Ciò mostra il ritardo riscontrato prima che la corrente venga trasferita al carico.

tr: Tempo di salita

Il tempo di salita è il tempo necessario affinché la corrente di drain aumenti dal 10% al 90%.

tf: Tempo che cade

Il tempo di caduta è il tempo necessario affinché la corrente di drenaggio scenda dal 90% al 10%.