Quanto você sabe sobre os parâmetros MOSFET? OLUKEY analisa para você

"MOSFET" é a abreviatura de Transistor de efeito de campo semicondutor de óxido metálico. É um dispositivo feito de três materiais: metal, óxido (SiO2 ou SiN) e semicondutor. MOSFET é um dos dispositivos mais básicos na área de semicondutores. Seja no projeto de IC ou em aplicações de circuito em nível de placa, é muito extenso. Os principais parâmetros do MOSFET incluem ID, IDM, VGSS, V(BR)DSS, RDS(on), VGS(th), etc. OLUKEY Company, como uma empresa taiwanesa de média e alta qualidade, média e baixa tensãoMOSFETprovedor de serviços de agente, possui uma equipe principal com quase 20 anos de experiência para explicar detalhadamente os vários parâmetros do MOSFET!

Figura: Folha de especificações WINSOK MOSFETWSG03N10

Descrição do significado dos parâmetros MOSFET

1. Parâmetros extremos:

ID: Corrente máxima da fonte de drenagem. Refere-se à corrente máxima permitida passar entre o dreno e a fonte quando o transistor de efeito de campo está operando normalmente. A corrente operacional do transistor de efeito de campo não deve exceder ID. Este parâmetro diminui à medida que a temperatura da junção aumenta.

IDM: Corrente máxima pulsada da fonte de drenagem. Este parâmetro diminuirá à medida que a temperatura da junção aumenta, refletindo uma resistência ao impacto e também está relacionado ao tempo de pulso. Se este parâmetro for muito pequeno, o sistema pode correr o risco de ser interrompido pela corrente durante o teste OCP.

PD: Potência máxima dissipada. Refere-se à dissipação máxima de potência da fonte de drenagem permitida sem deteriorar o desempenho do transistor de efeito de campo. Quando utilizado, o consumo real de energia do FET deve ser menor que o do PDSM e deixar uma certa margem. Este parâmetro geralmente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta

VDSS: Tensão máxima suportável da fonte dreno. A tensão da fonte de drenagem quando a corrente de drenagem que flui atinge um valor específico (aumenta acentuadamente) sob uma temperatura específica e curto-circuito da fonte de porta. A tensão dreno-fonte, neste caso, também é chamada de tensão de ruptura de avalanche. VDSS tem um coeficiente de temperatura positivo. A -50°C, o VDSS é aproximadamente 90% daquele a 25°C. Devido à margem normalmente deixada na produção normal, a tensão de ruptura da avalanche do MOSFET é sempre maior que a tensão nominal.

OLUKEYDicas quentes: Para garantir a confiabilidade do produto, nas piores condições de trabalho, recomenda-se que a tensão de trabalho não exceda 80 ~ 90% do valor nominal.

VGSS: Tensão máxima suportável porta-fonte. Refere-se ao valor VGS quando a corrente reversa entre a porta e a fonte começa a aumentar acentuadamente. Exceder este valor de tensão causará ruptura dielétrica da camada de óxido da porta, que é uma ruptura destrutiva e irreversível.

TJ: Temperatura máxima de operação da junção. Geralmente é 150°C ou 175°C. Nas condições de trabalho do projeto do dispositivo, é necessário evitar ultrapassar esta temperatura e deixar uma certa margem.

TSTG: faixa de temperatura de armazenamento

Esses dois parâmetros, TJ e TSTG, calibram a faixa de temperatura de junção permitida pelo ambiente de trabalho e armazenamento do dispositivo. Esta faixa de temperatura é definida para atender aos requisitos mínimos de vida operacional do dispositivo. Se for garantido que o dispositivo opere dentro desta faixa de temperatura, sua vida útil será bastante prolongada.

2. Parâmetros estáticos

As condições de teste MOSFET são geralmente 2,5 V, 4,5 V e 10 V.

V(BR)DSS: Tensão de ruptura da fonte dreno. Refere-se à tensão máxima da fonte de drenagem que o transistor de efeito de campo pode suportar quando a tensão da porta-fonte VGS é 0. Este é um parâmetro limitante, e a tensão operacional aplicada ao transistor de efeito de campo deve ser menor que V(BR) DSS. Possui características de temperatura positivas. Portanto, o valor deste parâmetro sob condições de baixa temperatura deve ser considerado como uma consideração de segurança.

△V(BR)DSS/△Tj: Coeficiente de temperatura da tensão de ruptura da fonte de drenagem, geralmente 0,1V/℃

RDS(on): Sob certas condições de VGS (geralmente 10V), temperatura de junção e corrente de dreno, a resistência máxima entre dreno e fonte quando o MOSFET é ligado. É um parâmetro muito importante que determina a potência consumida quando o MOSFET é ligado. Este parâmetro geralmente aumenta à medida que a temperatura da junção aumenta. Portanto, o valor deste parâmetro na temperatura mais alta da junção de operação deve ser utilizado para cálculo de perda e queda de tensão.

VGS(th): tensão de ativação (tensão limite). Quando a tensão de controle da porta externa VGS excede VGS(th), as camadas de inversão de superfície das regiões de dreno e fonte formam um canal conectado. Em aplicações, a tensão da porta quando ID é igual a 1 mA sob a condição de curto-circuito no dreno é frequentemente chamada de tensão de ativação. Este parâmetro geralmente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta

IDSS: corrente saturada de fonte de dreno, a corrente de fonte de dreno quando a tensão da porta VGS = 0 e VDS é um determinado valor. Geralmente no nível de microamp

IGSS: corrente de acionamento gate-source ou corrente reversa. Como a impedância de entrada do MOSFET é muito grande, o IGSS geralmente está no nível de nanoamp.

3. Parâmetros dinâmicos

gfs: transcondutância. Refere-se à razão entre a mudança na corrente de saída do dreno e a mudança na tensão da porta-fonte. É uma medida da capacidade da tensão porta-fonte de controlar a corrente de dreno. Por favor, veja o gráfico para a relação de transferência entre gfs e VGS.

Qg: Capacidade total de carga do portão. MOSFET é um dispositivo de acionamento do tipo tensão. O processo de condução é o processo de estabelecimento da tensão da porta. Isto é conseguido carregando a capacitância entre a fonte da porta e o dreno da porta. Este aspecto será discutido em detalhes abaixo.

Qgs: Capacidade de carregamento da fonte de porta

Qgd: carga porta-dreno (considerando efeito Miller). MOSFET é um dispositivo de acionamento do tipo tensão. O processo de condução é o processo de estabelecimento da tensão da porta. Isto é conseguido carregando a capacitância entre a fonte da porta e o dreno da porta.

Td(on): tempo de atraso de condução. O tempo desde o momento em que a tensão de entrada aumenta para 10% até que o VDS caia para 90% de sua amplitude

Tr: tempo de subida, tempo para a tensão de saída VDS cair de 90% para 10% de sua amplitude

Td(off): Tempo de atraso de desligamento, o tempo desde o momento em que a tensão de entrada cai para 90% até quando o VDS aumenta para 10% de sua tensão de desligamento.

Tf: Tempo de queda, tempo para a tensão de saída VDS subir de 10% para 90% de sua amplitude

Ciss: Capacitância de entrada, curto-circuite o dreno e a fonte e meça a capacitância entre o portão e a fonte com um sinal CA. Ciss= CGD + CGS (curto-circuito CDS). Tem um impacto direto nos atrasos de ativação e desativação do dispositivo.

Coss: Capacitância de saída, curto-circuite a porta e a fonte e meça a capacitância entre o dreno e a fonte com um sinal CA. Coss = CDS + CGD

Crss: Capacitância de transmissão reversa. Com a fonte conectada ao terra, a capacitância medida entre o dreno e a porta Crss=CGD. Um dos parâmetros importantes para interruptores é o tempo de subida e descida. Crss=CGD

A capacitância intereletrodo e a capacitância induzida pelo MOSFET do MOSFET são divididas em capacitância de entrada, capacitância de saída e capacitância de feedback pela maioria dos fabricantes. Os valores citados são para uma tensão fixa de dreno para fonte. Essas capacitâncias mudam conforme a tensão da fonte de drenagem muda, e o valor da capacitância tem um efeito limitado. O valor da capacitância de entrada fornece apenas uma indicação aproximada da carga exigida pelo circuito acionador, enquanto as informações de carga da porta são mais úteis. Indica a quantidade de energia que a porta deve carregar para atingir uma tensão específica porta-fonte.

4. Parâmetros característicos de quebra de avalanche

O parâmetro característico de quebra de avalanche é um indicador da capacidade do MOSFET de suportar sobretensão no estado desligado. Se a tensão exceder a tensão limite da fonte de drenagem, o dispositivo ficará em estado de avalanche.

EAS: Energia de ruptura de avalanche de pulso único. Este é um parâmetro limite, indicando a energia máxima de ruptura de avalanche que o MOSFET pode suportar.

IAR: corrente de avalanche

EAR: Energia de decomposição de avalanches repetidas

5. Parâmetros de diodo in vivo

IS: Corrente de roda livre máxima contínua (da fonte)

ISM: corrente de roda livre máxima do pulso (da fonte)

VSD: queda de tensão direta

Trr: tempo de recuperação reversa

Qrr: recuperação de cobrança reversa

Ton: Tempo de condução direta. (Basicamente insignificante)

Parâmetros característicos de quebra de avalanche WINSOK MOSFET

Definição do tempo de ativação e desligamento do MOSFET

Durante o processo de candidatura, muitas vezes é necessário considerar as seguintes características:

1. Características positivas do coeficiente de temperatura do V (BR) DSS. Esta característica, diferente dos dispositivos bipolares, torna-os mais confiáveis à medida que as temperaturas normais de operação aumentam. Mas você também precisa prestar atenção à sua confiabilidade durante partidas a frio em baixas temperaturas.

2. Características negativas do coeficiente de temperatura de V(GS)th. O potencial limite da porta diminuirá até certo ponto à medida que a temperatura da junção aumenta. Alguma radiação também reduzirá este potencial limiar, possivelmente até abaixo do potencial 0. Esse recurso exige que os engenheiros prestem atenção à interferência e ao falso disparo de MOSFETs nessas situações, especialmente para aplicações MOSFET com potenciais de baixo limiar. Devido a esta característica, às vezes é necessário projetar o potencial de destensão do gate driver para um valor negativo (referindo-se ao tipo N, tipo P e assim por diante) para evitar interferências e falsos disparos.

3. Características positivas do coeficiente de temperatura do VDSon/RDSo. A característica de VDSon/RDSon aumentar ligeiramente à medida que a temperatura da junção aumenta torna possível o uso direto de MOSFETs em paralelo. Os dispositivos bipolares são exatamente o oposto nesse aspecto, portanto seu uso em paralelo torna-se bastante complicado. O RDSon também aumentará ligeiramente à medida que o ID aumentar. Esta característica e as características de temperatura positiva do RDSon de junção e superfície permitem que o MOSFET evite quebras secundárias como dispositivos bipolares. No entanto, deve-se notar que o efeito deste recurso é bastante limitado. Quando usado em aplicações paralelas, push-pull ou outras, você não pode confiar totalmente na autorregulação desse recurso. Algumas medidas fundamentais ainda são necessárias. Esta característica também explica que as perdas por condução tornam-se maiores em altas temperaturas. Portanto, atenção especial deve ser dada à seleção dos parâmetros no cálculo das perdas.

4. As características do coeficiente de temperatura negativo do ID, a compreensão dos parâmetros MOSFET e suas principais características do ID diminuirão significativamente à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta característica faz com que muitas vezes seja necessário considerar seus parâmetros de ID em altas temperaturas durante o projeto.

5. Características negativas do coeficiente de temperatura da capacidade de avalanche IER/EAS. Após o aumento da temperatura da junção, embora o MOSFET tenha um V(BR)DSS maior, deve-se notar que o EAS será significativamente reduzido. Ou seja, a sua capacidade de resistir a avalanches sob condições de alta temperatura é muito mais fraca do que em temperaturas normais.

6. A capacidade de condução e o desempenho de recuperação reversa do diodo parasita no MOSFET não são melhores do que os diodos comuns. Não se espera que seja usado como principal portador de corrente no circuito no projeto. Os diodos de bloqueio são frequentemente conectados em série para invalidar os diodos parasitas no corpo, e diodos paralelos adicionais são usados para formar um transportador elétrico do circuito. No entanto, pode ser considerado um portador no caso de condução de curto prazo ou de alguns pequenos requisitos de corrente, como a retificação síncrona.

7. O rápido aumento do potencial de drenagem pode causar disparo espúrio do acionamento do portão, portanto esta possibilidade precisa ser considerada em grandes aplicações dVDS/dt (circuitos de comutação rápida de alta frequência).