Explicação de cada parâmetro dos MOSFETs de potência

Tensão máxima da fonte de drenagem VDSS

Com a fonte da porta em curto, a classificação de tensão da fonte de drenagem (VDSS) é a tensão máxima que pode ser aplicada à fonte de drenagem sem quebra de avalanche. Dependendo da temperatura, a tensão real de ruptura da avalanche pode ser inferior ao VDSS nominal. Para uma descrição detalhada do V(BR)DSS, consulte Eletrostático

Para uma descrição detalhada do V(BR)DSS, consulte Características eletrostáticas.

Tensão máxima da fonte da porta VGS

A tensão nominal VGS é a tensão máxima que pode ser aplicada entre os pólos da fonte da porta. O principal objetivo de definir esta classificação de tensão é evitar danos ao óxido da porta causados ​​por tensão excessiva. A tensão real que o óxido de porta pode suportar é muito maior que a tensão nominal, mas varia de acordo com o processo de fabricação.

O óxido de porta real pode suportar tensões muito mais altas do que a tensão nominal, mas isso irá variar de acordo com o processo de fabricação, portanto, manter o VGS dentro da tensão nominal garantirá a confiabilidade da aplicação.

ID - Corrente de Fuga Contínua

ID é definido como a corrente CC contínua máxima permitida na temperatura nominal máxima da junção, TJ(máx), e temperatura da superfície do tubo de 25°C ou superior. Este parâmetro é função da resistência térmica nominal entre a junção e o invólucro, RθJC, e a temperatura do invólucro:

As perdas de comutação não estão incluídas no ID e é difícil manter a temperatura da superfície do tubo em 25°C (Tcase) para uso prático. Portanto, a corrente de comutação real em aplicações de comutação rígida é geralmente inferior à metade da classificação ID @ TC = 25°C, geralmente na faixa de 1/3 a 1/4. complementar.

Além disso, o ID a uma temperatura específica pode ser estimado se for utilizada a resistência térmica JA, que é um valor mais realista.

IDM - Corrente de Drenagem de Impulso

Este parâmetro reflete a quantidade de corrente pulsada que o dispositivo pode suportar, que é muito maior que a corrente CC contínua. O objetivo da definição do IDM é: a região ôhmica da linha. Para uma certa tensão porta-fonte, oMOSFETconduz com uma corrente de dreno máxima presente

atual. Conforme mostrado na figura, para uma determinada tensão porta-fonte, se o ponto de operação estiver localizado na região linear, um aumento na corrente de dreno aumenta a tensão dreno-fonte, o que aumenta as perdas de condução. A operação prolongada em alta potência resultará em falha do dispositivo. Por esta razão

Portanto, o IDM nominal precisa ser definido abaixo da região em tensões típicas de acionamento de porta. O ponto de corte da região está na intersecção de Vgs e da curva.

Portanto, um limite superior de densidade de corrente precisa ser definido para evitar que o chip fique muito quente e queime. Isto é essencialmente para evitar o fluxo excessivo de corrente através dos cabos do pacote, já que em alguns casos a "conexão mais fraca" em todo o chip não é o chip, mas os cabos do pacote.

Considerando as limitações dos efeitos térmicos no IDM, o aumento da temperatura depende da largura do pulso, do intervalo de tempo entre os pulsos, da dissipação de calor, do RDS(on) e da forma de onda e amplitude da corrente de pulso. A simples satisfação de que a corrente de pulso não excede o limite IDM não garante que a temperatura da junção

não excede o valor máximo permitido. A temperatura da junção sob corrente pulsada pode ser estimada consultando a discussão sobre resistência térmica transitória em Propriedades Térmicas e Mecânicas.

PD - Dissipação Total Permitida de Potência do Canal

A Dissipação Total Permitida de Potência do Canal calibra a dissipação máxima de potência que pode ser dissipada pelo dispositivo e pode ser expressa como uma função da temperatura máxima da junção e da resistência térmica a uma temperatura da caixa de 25°C.

TJ, TSTG - Faixa de temperatura ambiente de operação e armazenamento

Esses dois parâmetros calibram a faixa de temperatura de junção permitida pelos ambientes operacionais e de armazenamento do dispositivo. Esta faixa de temperatura é definida para atender à vida útil mínima do dispositivo. Garantir que o dispositivo opere dentro desta faixa de temperatura prolongará bastante sua vida útil.

Energia de decomposição de avalanche de pulso único EAS

 

Se o excesso de tensão (geralmente devido à corrente de fuga e à indutância parasita) não exceder a tensão de ruptura, o dispositivo não sofrerá uma ruptura por avalanche e, portanto, não precisará da capacidade de dissipar a ruptura por avalanche. A energia de ruptura da avalanche calibra o excesso transitório que o dispositivo pode tolerar.

A energia de ruptura da avalanche define o valor seguro da tensão de sobrecarga transitória que um dispositivo pode tolerar e depende da quantidade de energia que precisa ser dissipada para que ocorra a ruptura da avalanche.

Um dispositivo que define uma classificação de energia de ruptura de avalanche geralmente também define uma classificação EAS, que tem significado semelhante à classificação UIS, e define quanta energia de ruptura de avalanche reversa o dispositivo pode absorver com segurança.

L é o valor da indutância e iD é a corrente de pico que flui no indutor, que é convertida abruptamente em corrente de drenagem no dispositivo de medição. A tensão gerada através do indutor excede a tensão de ruptura do MOSFET e resultará em uma avalanche. Quando ocorre uma avalanche, a corrente no indutor fluirá através do dispositivo MOSFET mesmo que oMOSFETestá desligado. A energia armazenada no indutor é semelhante à energia armazenada no indutor parasita e dissipada pelo MOSFET.

Quando os MOSFETs são conectados em paralelo, as tensões de ruptura dificilmente são idênticas entre os dispositivos. O que geralmente acontece é que um dispositivo é o primeiro a sofrer a ruptura da avalanche e todas as correntes (energia) subsequentes da ruptura da avalanche fluem através desse dispositivo.

EAR - Energia da Avalanche Repetitiva

A energia da avalanche repetitiva tornou-se um “padrão da indústria”, mas sem definir a frequência, outras perdas e a quantidade de resfriamento, este parâmetro não tem sentido. A condição de dissipação de calor (resfriamento) geralmente governa a energia repetitiva da avalanche. Também é difícil prever o nível de energia gerado pela avalanche.

Também é difícil prever o nível de energia gerado pela avalanche.

O verdadeiro significado da classificação EAR é calibrar a energia de ruptura de avalanches repetidas que o dispositivo pode suportar. Esta definição pressupõe que não há limitação de frequência para que o dispositivo não superaqueça, o que é realista para qualquer dispositivo onde possa ocorrer uma avaria por avalanche.

É uma boa ideia medir a temperatura do dispositivo em operação ou do dissipador de calor para verificar se o dispositivo MOSFET está superaquecendo durante a verificação do projeto do dispositivo, especialmente para dispositivos onde é provável que ocorra uma quebra de avalanche.

IAR - Corrente de ruptura de avalanche

Para alguns dispositivos, a tendência da borda definida da corrente no chip durante a quebra da avalanche exige que o IAR da corrente da avalanche seja limitado. Desta forma, a corrente da avalanche torna-se a “letra miúda” da especificação de energia de ruptura da avalanche; revela a verdadeira capacidade do dispositivo.

Parte II Caracterização Elétrica Estática

V(BR)DSS: Tensão de ruptura da fonte de drenagem (tensão de destruição)

V(BR)DSS (às vezes chamado de VBDSS) é a tensão da fonte do dreno na qual a corrente que flui através do dreno atinge um valor específico em uma temperatura específica e com a fonte da porta em curto. A tensão da fonte de drenagem, neste caso, é a tensão de ruptura da avalanche.

V(BR)DSS é um coeficiente de temperatura positivo e, em baixas temperaturas, V(BR)DSS é menor que a classificação máxima da tensão dreno-fonte a 25°C. A -50°C, V(BR)DSS é menor que a classificação máxima da tensão dreno-fonte a -50°C. A -50°C, V(BR)DSS é aproximadamente 90% da tensão nominal máxima da fonte de drenagem a 25°C.

VGS(th), VGS(desligado): Tensão limite

VGS (th) é a tensão na qual a tensão da fonte da porta adicionada pode fazer com que o dreno comece a ter corrente, ou a corrente desapareça quando o MOSFET é desligado, e as condições para teste (corrente de dreno, tensão da fonte de dreno, junção temperatura) também são especificados. Normalmente, todos os dispositivos de porta MOS têm diferentes

as tensões limite serão diferentes. Portanto, a faixa de variação de VGS(th) é especificada. VGS(th) é um coeficiente de temperatura negativo, quando a temperatura aumenta, oMOSFETligará em uma tensão de fonte de porta relativamente baixa.

RDS(ligado): resistência ligada

RDS(on) é a resistência da fonte de dreno medida em uma corrente de dreno específica (geralmente metade da corrente ID), tensão da fonte de porta e 25°C. O RDS(on) é a resistência da fonte de dreno medida em uma corrente de dreno específica (geralmente metade da corrente ID), tensão da fonte de porta e 25°C.

IDSS: corrente de dreno de tensão de porta zero

IDSS é a corrente de fuga entre o dreno e a fonte em uma tensão específica do dreno-fonte quando a tensão da porta-fonte é zero. Como a corrente de fuga aumenta com a temperatura, o IDSS é especificado tanto para temperaturas ambientes quanto para altas temperaturas. A dissipação de energia devido à corrente de fuga pode ser calculada multiplicando o IDSS pela tensão entre as fontes de drenagem, que geralmente é insignificante.

IGSS - Corrente de Fuga da Fonte da Porta

IGSS é a corrente de fuga que flui através da porta em uma tensão específica da fonte da porta.

Parte III Características Elétricas Dinâmicas

Ciss: Capacitância de entrada

A capacitância entre a porta e a fonte, medida com um sinal CA, curto-circuitando o dreno com a fonte, é a capacitância de entrada; Ciss é formado conectando a capacitância de drenagem da porta, Cgd, e a capacitância da fonte da porta, Cgs, em paralelo, ou Ciss = Cgs + Cgd. O dispositivo é ligado quando a capacitância de entrada é carregada até uma tensão limite e desligada quando é descarregada até um determinado valor. Portanto, o circuito driver e o Ciss têm impacto direto no atraso de ativação e desativação do dispositivo.

Coss: Capacitância de saída

A capacitância de saída é a capacitância entre o dreno e a fonte medida com um sinal CA quando a fonte da porta está em curto. Coss é formado paralelamente à capacitância dreno-fonte Cds e à capacitância gate-dreno Cgd, ou Coss = Cds + Cgd. Para aplicações de comutação suave, Coss é muito importante porque pode causar ressonância no circuito.

Crss: Capacitância de transferência reversa

A capacitância medida entre o dreno e a porta com a fonte aterrada é a capacitância de transferência reversa. A capacitância de transferência reversa é equivalente à capacitância de drenagem da porta, Cres = Cgd, e é frequentemente chamada de capacitância de Miller, que é um dos parâmetros mais importantes para os tempos de subida e descida de uma chave.

É um parâmetro importante para os tempos de subida e descida da comutação e também afeta o tempo de atraso no desligamento. A capacitância diminui à medida que a tensão de dreno aumenta, especialmente a capacitância de saída e a capacitância de transferência reversa.

Qgs, Qgd e Qg: Carga do Portão

O valor da carga da porta reflete a carga armazenada no capacitor entre os terminais. Como a carga do capacitor muda com a tensão no instante da comutação, o efeito da carga da porta é frequentemente considerado ao projetar circuitos de acionamento de porta.

Qgs é a carga de 0 até o primeiro ponto de inflexão, Qgd é a porção do primeiro ao segundo ponto de inflexão (também chamada de carga "Miller") e Qg é a porção de 0 até o ponto onde VGS é igual a uma unidade específica tensão.

Mudanças na corrente de fuga e na tensão da fonte de fuga têm um efeito relativamente pequeno no valor da carga da porta, e a carga da porta não muda com a temperatura. As condições de teste são especificadas. Um gráfico da carga da porta é mostrado na folha de dados, incluindo as curvas de variação de carga da porta correspondentes para corrente de fuga fixa e tensão variável da fonte de fuga.

As curvas de variação de carga da porta correspondentes para corrente de dreno fixa e tensão variável da fonte de dreno estão incluídas nas folhas de dados. No gráfico, a tensão de platô VGS(pl) aumenta menos com o aumento da corrente (e diminui com a diminuição da corrente). A tensão de platô também é proporcional à tensão limite, portanto, uma tensão limite diferente produzirá uma tensão de platô diferente.

tensão.

O diagrama a seguir é mais detalhado e aplicado:

td(on): tempo de atraso no tempo

O tempo de atraso de ativação é o tempo desde o momento em que a tensão da fonte da porta aumenta para 10% da tensão de acionamento da porta até quando a corrente de fuga aumenta para 10% da corrente especificada.

td(off): Tempo de atraso de desligamento

O tempo de atraso de desligamento é o tempo decorrido desde quando a tensão da fonte da porta cai para 90% da tensão de acionamento da porta até quando a corrente de fuga cai para 90% da corrente especificada. Isso mostra o atraso experimentado antes que a corrente seja transferida para a carga.

tr: Tempo de subida

O tempo de subida é o tempo que leva para a corrente de drenagem subir de 10% para 90%.

tf: Tempo de queda

O tempo de queda é o tempo que leva para a corrente de drenagem cair de 90% para 10%.