Explicació de cada paràmetre dels MOSFET de potència

Tensió màxima drenatge-font VDSS

Amb la font de la porta en curtcircuit, la tensió nominal de la font de drenatge (VDSS) és la tensió màxima que es pot aplicar a la font de drenatge sense ruptura d'allau. Depenent de la temperatura, la tensió real de ruptura d'allau pot ser inferior al VDSS nominal. Per obtenir una descripció detallada de V(BR)DSS, vegeu Electrostàtic

Per obtenir una descripció detallada de V(BR)DSS, vegeu Característiques electrostàtiques.

Tensió màxima de la font de la porta VGS

La tensió nominal VGS és la tensió màxima que es pot aplicar entre els pols de la font de la porta. L'objectiu principal d'establir aquesta tensió nominal és evitar danys a l'òxid de la porta causats per una tensió excessiva. La tensió real que pot suportar l'òxid de la porta és molt superior a la tensió nominal, però variarà amb el procés de fabricació.

L'òxid de la porta real pot suportar tensions molt més altes que la tensió nominal, però això variarà amb el procés de fabricació, de manera que mantenir el VGS dins de la tensió nominal garantirà la fiabilitat de l'aplicació.

ID - Corrent de fuga contínua

L'ID es defineix com el corrent continu continu màxim permès a la temperatura màxima nominal de la unió, TJ(màx) i la temperatura de la superfície del tub de 25 °C o superior. Aquest paràmetre és una funció de la resistència tèrmica nominal entre la unió i la caixa, RθJC, i la temperatura de la caixa:

Les pèrdues de commutació no s'inclouen a l'ID i és difícil mantenir la temperatura de la superfície del tub a 25 °C (Tcase) per a un ús pràctic. Per tant, el corrent de commutació real en aplicacions de commutació dura sol ser inferior a la meitat de la classificació d'ID @ TC = 25 ° C, normalment en el rang d'1/3 a 1/4. complementaris.

A més, es pot estimar l'ID a una temperatura específica si s'utilitza la resistència tèrmica JA, que és un valor més realista.

IDM - Corrent de drenatge d'impuls

Aquest paràmetre reflecteix la quantitat de corrent polsat que pot gestionar el dispositiu, que és molt superior al corrent continu continu. El propòsit de definir IDM és: la regió òhmica de la línia. Per a una determinada tensió de la font de la porta, elMOSFETcondueix amb un corrent de drenatge màxim present

actual. Com es mostra a la figura, per a una tensió de font de porta donada, si el punt de funcionament es troba a la regió lineal, un augment del corrent de drenatge augmenta la tensió de font de drenatge, la qual cosa augmenta les pèrdues de conducció. El funcionament prolongat a alta potència provocarà una fallada del dispositiu. Per aquest motiu

Per tant, l'IDM nominal s'ha d'establir per sota de la regió a les tensions d'accionament de porta típiques. El punt de tall de la regió es troba a la intersecció de Vgs i la corba.

Per tant, cal establir un límit superior de densitat de corrent per evitar que el xip s'escalfi massa i es cremi. Això és essencialment per evitar un flux excessiu de corrent a través dels cables del paquet, ja que en alguns casos la "connexió més feble" de tot el xip no és el xip, sinó els cables del paquet.

Tenint en compte les limitacions dels efectes tèrmics sobre l'IDM, l'augment de la temperatura depèn de l'amplada del pols, l'interval de temps entre polsos, la dissipació de calor, el RDS (on) i la forma d'ona i l'amplitud del corrent del pols. Simplement satisfer que el corrent de pols no supera el límit IDM no garanteix que la temperatura de la unió

no supera el valor màxim admissible. La temperatura de la unió sota corrent polsat es pot estimar fent referència a la discussió de la resistència tèrmica transitòria a les propietats tèrmiques i mecàniques.

PD - Dissipació total de potència del canal permesa

La dissipació de potència total del canal permesa calibra la màxima dissipació de potència que el dispositiu pot dissipar i es pot expressar en funció de la temperatura màxima de la unió i la resistència tèrmica a una temperatura de la caixa de 25 °C.

TJ, TSTG - Interval de temperatura ambient de funcionament i emmagatzematge

Aquests dos paràmetres calibren el rang de temperatura de la unió que permeten els entorns operatius i d'emmagatzematge del dispositiu. Aquest rang de temperatura està configurat per satisfer la vida útil mínima del dispositiu. Assegurar-se que el dispositiu funciona dins d'aquest rang de temperatura allargarà considerablement la seva vida operativa.

EAS-Single Pulse Avalanche Breakdown Energy

 

Si la sobrecàrrega de tensió (generalment a causa del corrent de fuga i la inductància dispersa) no supera la tensió de ruptura, el dispositiu no patirà una ruptura d'allau i, per tant, no necessitarà la capacitat de dissipar la ruptura d'allau. L'energia de trencament de l'allau calibra el sobrepassament transitori que pot tolerar el dispositiu.

L'energia de ruptura d'allau defineix el valor segur de la tensió de sobreescala transitòria que pot tolerar un dispositiu i depèn de la quantitat d'energia que s'ha de dissipar perquè es produeixi una ruptura d'allau.

Un dispositiu que defineix una classificació energètica d'avaria d'allau normalment també defineix una qualificació EAS, que és similar en significat a la qualificació UIS, i defineix quanta energia d'avaria inversa d'allau pot absorbir el dispositiu amb seguretat.

L és el valor de la inductància i iD és el corrent màxim que flueix a l'inductor, que es converteix bruscament en corrent de drenatge al dispositiu de mesura. La tensió generada a través de l'inductor supera la tensió de ruptura del MOSFET i donarà lloc a una ruptura d'allau. Quan es produeix una ruptura d'allau, el corrent de l'inductor fluirà a través del dispositiu MOSFET tot i que elMOSFETestà apagat. L'energia emmagatzemada a l'inductor és similar a l'energia emmagatzemada a l'inductor perdut i dissipada pel MOSFET.

Quan els MOSFET estan connectats en paral·lel, les tensions de ruptura són gairebé idèntiques entre els dispositius. El que sol passar és que un dispositiu és el primer a experimentar una ruptura d'allau i tots els corrents de ruptura d'allau posteriors (energia) flueixen a través d'aquest dispositiu.

EAR - Energia d'allau repetida

L'energia de l'allau repetitiva s'ha convertit en un "estàndard de la indústria", però sense establir la freqüència, altres pèrdues i la quantitat de refrigeració, aquest paràmetre no té cap significat. La condició de dissipació de calor (refrigeració) sovint governa l'energia d'allau repetitiva. També és difícil predir el nivell d'energia generat per la ruptura d'una allau.

També és difícil predir el nivell d'energia generat per la ruptura d'una allau.

El veritable significat de la qualificació EAR és calibrar l'energia de trencament d'allaus repetida que pot suportar el dispositiu. Aquesta definició pressuposa que no hi ha cap limitació de freqüència perquè el dispositiu no s'escalfi, cosa que és realista per a qualsevol dispositiu on es pugui produir una ruptura d'allau.

És una bona idea mesurar la temperatura del dispositiu en funcionament o del dissipador de calor per veure si el dispositiu MOSFET s'està sobreescalfant durant la verificació del disseny del dispositiu, especialment per als dispositius on és probable que es produeixi una ruptura d'allau.

IAR - Corrent de ruptura d'allaus

Per a alguns dispositius, la tendència del corrent establert al xip durant la ruptura d'allau requereix que el corrent d'allau IAR sigui limitat. D'aquesta manera, el corrent d'allau es converteix en la "lletra petita" de l'especificació d'energia de descomposició d'allau; revela la veritable capacitat del dispositiu.

Part II Caracterització elèctrica estàtica

V(BR)DSS: tensió de ruptura drenatge-font (tensió de destrucció)

V(BR)DSS (de vegades anomenat VBDSS) és la tensió de la font de drenatge a la qual el corrent que flueix pel drenatge arriba a un valor específic a una temperatura específica i amb la font de la porta en curtcircuit. La tensió drenatge-font en aquest cas és la tensió de ruptura d'allau.

V(BR)DSS és un coeficient de temperatura positiu i, a temperatures baixes, V(BR)DSS és inferior a la valoració màxima de la tensió de la font de drenatge a 25 °C. A -50 °C, V(BR)DSS és inferior a la valoració màxima de la tensió de la font de drenatge a -50 °C. A -50 °C, V(BR)DSS és aproximadament el 90% de la tensió màxima de la font de drenatge a 25 °C.

VGS(th), VGS(off): tensió llindar

VGS(th) és la tensió a la qual la tensió de la font de la porta afegida pot fer que el drenatge comenci a tenir corrent o que el corrent desaparegui quan s'apaga el MOSFET i les condicions per a la prova (corrent de drenatge, tensió de la font de drenatge, unió). temperatura) també s'especifiquen. Normalment, tots els dispositius de porta MOS tenen diferents

les tensions de llindar seran diferents. Per tant, s'especifica el rang de variació de VGS(th). VGS(th) és un coeficient de temperatura negatiu, quan la temperatura augmenta, elMOSFETs'encendrà a una tensió de font de porta relativament baixa.

RDS (activat): Resistència activa

RDS(on) és la resistència de la font de drenatge mesurada a un corrent de drenatge específic (normalment la meitat del corrent ID), tensió de la font de la porta i 25 °C. El RDS(on) és la resistència de la font de drenatge mesurada a un corrent de drenatge específic (normalment la meitat del corrent ID), tensió de la font de la porta i 25 °C.

IDSS: corrent de drenatge de tensió de porta zero

IDSS és el corrent de fuga entre el drenatge i la font a una tensió de drenatge-font específica quan la tensió de la porta-font és zero. Com que el corrent de fuga augmenta amb la temperatura, l'IDSS s'especifica tant a temperatures ambient com a altes. La dissipació de potència a causa del corrent de fuga es pot calcular multiplicant l'IDSS per la tensió entre les fonts de drenatge, que sol ser insignificant.

IGSS - Corrent de fuga de la font de la porta

IGSS és el corrent de fuga que flueix per la porta a una tensió de font de porta específica.

Part III Característiques elèctriques dinàmiques

Ciss: Capacitat d'entrada

La capacitat entre la porta i la font, mesurada amb un senyal de CA mitjançant un curtcircuit del drenatge a la font, és la capacitat d'entrada; Ciss es forma connectant la capacitat de drenatge de la porta, Cgd, i la capacitat de la font de la porta, Cgs, en paral·lel, o Ciss = Cgs + Cgd. El dispositiu s'encén quan la capacitat d'entrada es carrega a una tensió llindar i s'apaga quan es descarrega a un valor determinat. Per tant, el circuit del controlador i Ciss tenen un impacte directe en el retard d'encesa i apagat del dispositiu.

Coss: Capacitat de sortida

La capacitat de sortida és la capacitat entre el drenatge i la font mesurada amb un senyal de CA quan la font de la porta està en curtcircuit, Coss es forma posant en paral·lel la capacitat de drenatge-font Cds i la capacitat de drenatge de la porta Cgd, o Coss = Cds + Cgd. Per a aplicacions de commutació suau, Coss és molt important perquè pot causar ressonància al circuit.

Crss: Capacitat de transferència inversa

La capacitat mesurada entre el drenatge i la porta amb la font posada a terra és la capacitat de transferència inversa. La capacitat de transferència inversa és equivalent a la capacitat de drenatge de la porta, Cres = Cgd, i sovint s'anomena capacitat de Miller, que és un dels paràmetres més importants per als temps de pujada i caiguda d'un interruptor.

És un paràmetre important per als temps de pujada i baixada de commutació, i també afecta el temps de retard d'apagada. La capacitat disminueix a mesura que augmenta la tensió de drenatge, especialment la capacitat de sortida i la capacitat de transferència inversa.

Qgs, Qgd i Qg: Càrrega de la porta

El valor de càrrega de la porta reflecteix la càrrega emmagatzemada al condensador entre els terminals. Com que la càrrega del condensador canvia amb la tensió en l'instant de la commutació, sovint es considera l'efecte de la càrrega de la porta quan es dissenyen circuits de controlador de porta.

Qgs és la càrrega de 0 al primer punt d'inflexió, Qgd és la part del primer al segon punt d'inflexió (també anomenada càrrega "Miller") i Qg és la part de 0 al punt on VGS és igual a una unitat específica. tensió.

Els canvis en el corrent de fuga i la tensió de la font de fuga tenen un efecte relativament petit en el valor de càrrega de la porta i la càrrega de la porta no canvia amb la temperatura. S'especifiquen les condicions de la prova. A la fitxa de dades es mostra un gràfic de la càrrega de la porta, incloses les corbes de variació de la càrrega de la porta corresponents per al corrent de fuga fixa i la tensió variable de la font de fuga.

Les corbes de variació de càrrega de la porta corresponents per al corrent de drenatge fix i la tensió variable de la font de drenatge s'inclouen als fulls de dades. Al gràfic, la tensió d'altiplà VGS (pl) augmenta menys amb l'augment del corrent (i disminueix amb el corrent decreixent). La tensió de llindar també és proporcional a la tensió de llindar, de manera que una tensió de llindar diferent produirà una tensió de llindar diferent.

tensió.

El diagrama següent és més detallat i aplicat:

td(on): temps de retard a l'hora

El temps de retard d'encesa és el temps des que la tensió de la font de la porta augmenta fins al 10% de la tensió de l'accionament de la porta fins que el corrent de fuga puja al 10% del corrent especificat.

td(off): Temps de retard d'apagat

El temps de retard d'apagat és el temps transcorregut des que la tensió de la font de la porta cau fins al 90% de la tensió de l'accionament de la porta fins que el corrent de fuga cau al 90% del corrent especificat. Això mostra el retard experimentat abans que el corrent es transfereixi a la càrrega.

tr: Temps de pujada

El temps de pujada és el temps que triga el corrent de drenatge a pujar del 10% al 90%.

tf: Temps de caiguda

El temps de caiguda és el temps que triga el corrent de drenatge a baixar del 90% al 10%.