Quanto ne sai dei parametri MOSFET? OLUKEY lo analizza per te

"MOSFET" è l'abbreviazione di transistor a effetto di campo a semiconduttore a ossido di metallo. È un dispositivo composto da tre materiali: metallo, ossido (SiO2 o SiN) e semiconduttore. Il MOSFET è uno dei dispositivi più basilari nel campo dei semiconduttori. Che si tratti di progettazione di circuiti integrati o di applicazioni di circuiti a livello di scheda, è molto ampio. I parametri principali del MOSFET includono ID, IDM, VGSS, V(BR)DSS, RDS(on), VGS(th), ecc. Li conosci? OLUKEY Company, in quanto winsok taiwanese di fascia medio-alta e di media e bassa tensioneMOSFETfornitore di servizi di agente, ha un team principale con quasi 20 anni di esperienza per spiegarti in dettaglio i vari parametri del MOSFET!

Figura: scheda tecnica WINSOK MOSFETWSG03N10

Descrizione del significato dei parametri MOSFET

1. Parametri estremi:

ID: corrente massima drain-source. Si riferisce alla corrente massima consentita che passa tra il drain e la source quando il transistor ad effetto di campo funziona normalmente. La corrente operativa del transistor ad effetto di campo non deve superare l'ID. Questo parametro diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione.

IDM: corrente drain-source massima pulsata. Questo parametro diminuirà all'aumentare della temperatura di giunzione, riflettendo una resistenza all'impatto ed è anche correlato alla durata dell'impulso. Se questo parametro è troppo piccolo, il sistema potrebbe essere a rischio di guasto a causa della corrente durante il test OCP.

PD: Potenza massima dissipata. Si riferisce alla massima dissipazione di potenza drain-source consentita senza deteriorare le prestazioni del transistor ad effetto di campo. Quando utilizzato, il consumo energetico effettivo del FET dovrebbe essere inferiore a quello del PDSM e lasciare un certo margine. Questo parametro generalmente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione

VDSS: massima tensione di tenuta drain-source. La tensione drain-source quando la corrente drain circolante raggiunge un valore specifico (si impenna bruscamente) a una temperatura specifica e in un cortocircuito gate-source. La tensione drain-source in questo caso è anche chiamata tensione di rottura a valanga. VDSS ha un coefficiente di temperatura positivo. A -50°C, il VDSS è circa il 90% di quello a 25°C. A causa del margine solitamente lasciato nella normale produzione, la tensione di rottura a valanga del MOSFET è sempre maggiore della tensione nominale.

OLUKEYSuggerimenti caldi: per garantire l'affidabilità del prodotto, nelle peggiori condizioni di lavoro, si consiglia che la tensione di lavoro non superi l'80~90% del valore nominale.

VGSS: massima tensione di tenuta gate-source. Si riferisce al valore VGS quando la corrente inversa tra gate e source inizia ad aumentare bruscamente. Il superamento di questo valore di tensione provocherà la rottura dielettrica dello strato di ossido di gate, che è una rottura distruttiva e irreversibile.

TJ: temperatura massima di giunzione operativa. Di solito è 150 ℃ o 175 ℃. Nelle condizioni di lavoro di progettazione del dispositivo, è necessario evitare di superare questa temperatura e lasciare un certo margine.

TSTG: intervallo di temperatura di conservazione

Questi due parametri, TJ e TSTG, calibrano l'intervallo di temperatura di giunzione consentito dall'ambiente di lavoro e di conservazione del dispositivo. Questo intervallo di temperatura è impostato per soddisfare i requisiti minimi di durata operativa del dispositivo. Se si garantisce che il dispositivo funzioni entro questo intervallo di temperature, la sua durata operativa sarà notevolmente prolungata.

2. Parametri statici

Le condizioni di test MOSFET sono generalmente 2,5 V, 4,5 V e 10 V.

V(BR)DSS: tensione di rottura drain-source. Si riferisce alla massima tensione drain-source che il transistor ad effetto di campo può sopportare quando la tensione gate-source VGS è 0. Questo è un parametro limitante e la tensione operativa applicata al transistor ad effetto di campo deve essere inferiore a V(BR) DSS. Ha caratteristiche di temperatura positive. Pertanto, il valore di questo parametro in condizioni di bassa temperatura dovrebbe essere considerato come una considerazione di sicurezza.

△V(BR)DSS/△Tj: coefficiente di temperatura della tensione di rottura drain-source, generalmente 0,1 V/℃

RDS(on): in determinate condizioni di VGS (solitamente 10 V), temperatura di giunzione e corrente di drain, la resistenza massima tra drain e source quando il MOSFET è acceso. È un parametro molto importante che determina la potenza consumata quando il MOSFET è acceso. Questo parametro generalmente aumenta all'aumentare della temperatura di giunzione. Pertanto, il valore di questo parametro alla temperatura di giunzione operativa più alta dovrebbe essere utilizzato per il calcolo della perdita e della caduta di tensione.

VGS(th): tensione di accensione (tensione di soglia). Quando la tensione di controllo del gate esterno VGS supera VGS(th), gli strati di inversione superficiale delle regioni di drain e source formano un canale connesso. Nelle applicazioni, la tensione di gate quando ID è pari a 1 mA in condizioni di cortocircuito di drain è spesso chiamata tensione di accensione. Questo parametro generalmente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione

IDSS: corrente drain-source satura, la corrente drain-source quando la tensione di gate VGS=0 e VDS ha un determinato valore. Generalmente a livello di microampere

IGSS: corrente di pilotaggio gate-source o corrente inversa. Poiché l'impedenza di ingresso del MOSFET è molto elevata, l'IGSS è generalmente a livello di nanoampere.

3. Parametri dinamici

gfs: transconduttanza. Si riferisce al rapporto tra la variazione della corrente di uscita drain e la variazione della tensione gate-source. È una misura della capacità della tensione gate-source di controllare la corrente di drain. Si prega di consultare la tabella per il rapporto di trasferimento tra gfs e VGS.

Qg: Capacità di carica totale del gate. MOSFET è un dispositivo di pilotaggio del tipo a tensione. Il processo di guida è il processo di creazione della tensione di gate. Ciò si ottiene caricando la capacità tra gate source e gate drain. Questo aspetto verrà discusso in dettaglio di seguito.

Qgs: capacità di carica della sorgente gate

Qgd: tariffa gate-to-drain (tenendo conto dell'effetto Miller). MOSFET è un dispositivo di pilotaggio del tipo a tensione. Il processo di guida è il processo di creazione della tensione di gate. Ciò si ottiene caricando la capacità tra gate source e gate drain.

MOSFET del pacchetto WINSOK DFN3.3X3.3-8L

Td(on): tempo di ritardo di conduzione. Il tempo da quando la tensione di ingresso sale al 10% fino a quando il VDS scende al 90% della sua ampiezza

Tr: tempo di salita, tempo impiegato dalla tensione di uscita VDS per scendere dal 90% al 10% della sua ampiezza

Td(off): tempo di ritardo di spegnimento, il tempo da quando la tensione di ingresso scende al 90% a quando VDS sale al 10% della sua tensione di spegnimento

Tf: Tempo di caduta, tempo impiegato dalla tensione di uscita VDS per salire dal 10% al 90% della sua ampiezza

Ciss: capacità di ingresso, cortocircuitare drain e source e misurare la capacità tra gate e source con un segnale CA. Ciss= CGD + CGS (cortocircuito CDS). Ha un impatto diretto sui ritardi di accensione e spegnimento del dispositivo.

Coss: capacità di uscita, cortocircuitare gate e source e misurare la capacità tra drain e source con un segnale CA. Costo = CDS+CGD

Crss: capacità di trasmissione inversa. Con la sorgente collegata a terra, la capacità misurata tra drain e gate Crss=CGD. Uno dei parametri importanti per gli switch è il tempo di salita e discesa. Crs=CGD

La capacità interelettrodica e la capacità indotta dal MOSFET sono suddivise in capacità di ingresso, capacità di uscita e capacità di feedback dalla maggior parte dei produttori. I valori indicati si riferiscono a una tensione drain-to-source fissa. Queste capacità cambiano al variare della tensione drain-source e il valore della capacità ha un effetto limitato. Il valore della capacità di ingresso fornisce solo un'indicazione approssimativa della carica richiesta dal circuito di pilotaggio, mentre le informazioni sulla carica del gate sono più utili. Indica la quantità di energia che il gate deve caricare per raggiungere una specifica tensione gate-source.

4. Parametri caratteristici della rottura delle valanghe

Il parametro caratteristico della rottura a valanga è un indicatore della capacità del MOSFET di resistere alla sovratensione in stato spento. Se la tensione supera la tensione limite drain-source, il dispositivo si troverà in uno stato di valanga.

EAS: Energia di rottura da valanga a impulso singolo. Questo è un parametro limite, che indica la massima energia di rottura a valanga che il MOSFET può sopportare.

IAR: corrente di valanga

EAR: Energia di rottura di valanghe ripetute

5. Parametri del diodo in vivo

IS: corrente massima continua a ruota libera (dalla sorgente)

ISM: corrente massima di impulso a ruota libera (dalla sorgente)

VSD: caduta di tensione diretta

Trr: tempo di recupero inverso

Qrr: Recupero della carica inversa

Ton: tempo di conduzione in avanti. (Sostanzialmente trascurabile)

Parametri caratteristici della rottura a valanga del MOSFET WINSOK

Definizione del tempo di accensione e del tempo di spegnimento del MOSFET

Durante il processo di candidatura, spesso è necessario considerare le seguenti caratteristiche:

1. Caratteristiche del coefficiente di temperatura positivo di V (BR) DSS. Questa caratteristica, diversa dai dispositivi bipolari, li rende più affidabili all'aumentare delle normali temperature di esercizio. Ma è necessario prestare attenzione anche alla sua affidabilità durante gli avviamenti a freddo a basse temperature.

2. Caratteristiche del coefficiente di temperatura negativo di V(GS)th. Il potenziale di soglia di gate diminuirà in una certa misura all'aumentare della temperatura di giunzione. Alcune radiazioni ridurranno anche questo potenziale di soglia, forse anche al di sotto del potenziale 0. Questa caratteristica richiede agli ingegneri di prestare attenzione alle interferenze e ai falsi trigger dei MOSFET in queste situazioni, soprattutto per le applicazioni MOSFET con potenziali di soglia bassi. A causa di questa caratteristica, a volte è necessario progettare il potenziale di disattivazione del gate driver su un valore negativo (riferendosi al tipo N, al tipo P e così via) per evitare interferenze e false attivazioni.

3.Caratteristiche del coefficiente di temperatura positivo di VDSon/RDSo. La caratteristica che VDSon/RDSon aumenta leggermente all'aumentare della temperatura di giunzione rende possibile l'utilizzo diretto dei MOSFET in parallelo. I dispositivi bipolari sono esattamente l'opposto in questo senso, quindi il loro utilizzo in parallelo diventa piuttosto complicato. Anche RDSon aumenterà leggermente con l'aumento dell'ID. Questa caratteristica e le caratteristiche di temperatura positiva dell'RDSon di giunzione e di superficie consentono al MOSFET di evitare guasti secondari come i dispositivi bipolari. Tuttavia, va notato che l’effetto di questa funzionalità è piuttosto limitato. Se utilizzato in parallelo, push-pull o altre applicazioni, non è possibile fare affidamento completamente sull'autoregolazione di questa funzione. Sono ancora necessarie alcune misure fondamentali. Questa caratteristica spiega anche che le perdite di conduzione aumentano alle alte temperature. Pertanto, è necessario prestare particolare attenzione alla selezione dei parametri nel calcolo delle perdite.

4. Le caratteristiche del coefficiente di temperatura negativo dell'ID, la comprensione dei parametri MOSFET e le sue caratteristiche principali ID diminuiranno in modo significativo all'aumentare della temperatura di giunzione. Questa caratteristica rende spesso necessario considerare i suoi parametri ID ad alte temperature durante la progettazione.

5. Caratteristiche del coefficiente di temperatura negativo della capacità valanghiva IER/EAS. Dopo l'aumento della temperatura di giunzione, sebbene il MOSFET avrà un V(BR)DSS maggiore, va notato che l'EAS sarà significativamente ridotto. Ciò significa che la sua capacità di resistere alle valanghe in condizioni di alta temperatura è molto più debole che a temperature normali.

6. La capacità di conduzione e le prestazioni di recupero inverso del diodo parassita nel MOSFET non sono migliori di quelle dei diodi ordinari. Nel progetto non è previsto che venga utilizzato come portatore di corrente principale nel circuito. I diodi di blocco sono spesso collegati in serie per invalidare i diodi parassiti nel corpo e vengono utilizzati diodi paralleli aggiuntivi per formare un circuito portante elettrico. Tuttavia, può essere considerato come un vettore nel caso di conduzione a breve termine o per alcuni piccoli requisiti di corrente come il raddrizzamento sincrono.

7. Il rapido aumento del potenziale di drain può causare un innesco spurio del gate drive, quindi questa possibilità deve essere presa in considerazione in grandi applicazioni dVDS/dt (circuiti a commutazione rapida ad alta frequenza).