Berapa banyak yang Anda ketahui tentang parameter MOSFET? OLUKEY menganalisisnya untuk Anda

"MOSFET" adalah singkatan dari Transistor Efek Medan Semikoduktor Oksida Logam. Ini adalah perangkat yang terbuat dari tiga bahan: logam, oksida (SiO2 atau SiN) dan semikonduktor. MOSFET adalah salah satu perangkat paling dasar di bidang semikonduktor. Baik itu dalam desain IC atau aplikasi sirkuit tingkat papan, ini sangat luas. Parameter utama MOSFET meliputi ID, IDM, VGSS, V(BR)DSS, RDS(on), VGS(th), dll. Tahukah Anda ini? Perusahaan OLUKEY, sebagai perusahaan tegangan menengah dan rendah kelas menengah ke atas TaiwanMOSFETpenyedia layanan agen, memiliki tim inti dengan pengalaman hampir 20 tahun untuk menjelaskan kepada Anda secara rinci berbagai parameter MOSFET!

Gambar: Lembar spesifikasi WINSOK MOSFETWSG03N10

Deskripsi pengertian parameter MOSFET

1. Parameter ekstrim:

ID: Arus sumber pembuangan maksimum. Ini mengacu pada arus maksimum yang diperbolehkan untuk mengalir antara saluran dan sumber ketika transistor efek medan beroperasi secara normal. Arus operasi transistor efek medan tidak boleh melebihi ID. Parameter ini menurun seiring dengan meningkatnya suhu persimpangan.

IDM: Arus sumber saluran berdenyut maksimum. Parameter ini akan menurun seiring dengan meningkatnya suhu persimpangan, yang mencerminkan resistensi dampak dan juga terkait dengan waktu pulsa. Jika parameter ini terlalu kecil, sistem mungkin berisiko rusak oleh arus selama pengujian OCP.

PD: Daya maksimum hilang. Ini mengacu pada disipasi daya sumber pembuangan maksimum yang diperbolehkan tanpa menurunkan kinerja transistor efek medan. Saat digunakan, konsumsi daya aktual FET harus lebih kecil dari PDSM dan menyisakan margin tertentu. Parameter ini umumnya menurun seiring dengan meningkatnya suhu sambungan

VDSS: Tegangan penahan sumber pembuangan maksimum. Tegangan sumber saluran ketika arus saluran yang mengalir mencapai nilai tertentu (meningkat tajam) pada suhu tertentu dan hubung singkat sumber gerbang. Tegangan sumber saluran dalam hal ini disebut juga tegangan tembus longsoran. VDSS memiliki koefisien suhu positif. Pada suhu -50°C, VDSS kira-kira 90% dari VDSS pada suhu 25°C. Karena tunjangan yang biasanya tersisa dalam produksi normal, tegangan tembus longsoran MOSFET selalu lebih besar dari tegangan pengenal nominal.

OLUKEYTip Hangat: Untuk memastikan keandalan produk, dalam kondisi kerja terburuk, disarankan agar tegangan kerja tidak melebihi 80~90% dari nilai pengenal.

VGSS: Tegangan penahan sumber gerbang maksimum. Ini mengacu pada nilai VGS ketika arus balik antara gerbang dan sumber mulai meningkat tajam. Melebihi nilai tegangan ini akan menyebabkan kerusakan dielektrik pada lapisan oksida gerbang, yang merupakan kerusakan yang merusak dan tidak dapat diubah.

TJ: Suhu sambungan pengoperasian maksimum. Biasanya 150℃ atau 175℃. Dalam kondisi kerja desain perangkat, suhu ini harus dihindari dan diberi margin tertentu.

TSTG: kisaran suhu penyimpanan

Kedua parameter ini, TJ dan TSTG, mengkalibrasi kisaran suhu sambungan yang diizinkan oleh lingkungan kerja dan penyimpanan perangkat. Kisaran suhu ini diatur untuk memenuhi persyaratan masa pakai minimum perangkat. Jika perangkat dipastikan beroperasi dalam kisaran suhu ini, masa pakainya akan jauh lebih lama.

2. Parameter statis

Kondisi pengujian MOSFET umumnya 2.5V, 4.5V, dan 10V.

V(BR)DSS: Tegangan kerusakan sumber pembuangan. Ini mengacu pada tegangan sumber pengurasan maksimum yang dapat ditahan oleh transistor efek medan ketika tegangan sumber gerbang VGS adalah 0. Ini adalah parameter pembatas, dan tegangan operasi yang diterapkan pada transistor efek medan harus kurang dari V(BR) DSS. Ini memiliki karakteristik suhu positif. Oleh karena itu, nilai parameter ini pada kondisi suhu rendah harus dijadikan pertimbangan keselamatan.

△V(BR)DSS/△Tj: Koefisien suhu tegangan tembus sumber saluran, umumnya 0,1V/℃

RDS(on): Dalam kondisi VGS tertentu (biasanya 10V), suhu sambungan dan arus pembuangan, resistansi maksimum antara saluran dan sumber saat MOSFET dihidupkan. Ini adalah parameter yang sangat penting yang menentukan daya yang dikonsumsi saat MOSFET dihidupkan. Parameter ini umumnya meningkat seiring dengan meningkatnya suhu persimpangan. Oleh karena itu, nilai parameter ini pada suhu sambungan operasi tertinggi harus digunakan untuk perhitungan rugi-rugi dan jatuh tegangan.

VGS(th): tegangan nyala (tegangan ambang batas). Ketika tegangan kontrol gerbang eksternal VGS melebihi VGS(th), lapisan inversi permukaan daerah saluran dan sumber membentuk saluran yang terhubung. Dalam penerapannya, tegangan gerbang ketika ID sama dengan 1 mA dalam kondisi hubung singkat saluran sering disebut tegangan penyalaan. Parameter ini umumnya menurun seiring dengan meningkatnya suhu sambungan

IDSS: arus sumber saluran jenuh, arus sumber saluran ketika tegangan gerbang VGS=0 dan VDS adalah nilai tertentu. Umumnya pada level microamp

IGSS: arus penggerak sumber gerbang atau arus balik. Karena impedansi masukan MOSFET sangat besar, IGSS umumnya berada pada level nanoamp.

3. Parameter dinamis

gfs: transkonduktansi. Ini mengacu pada rasio perubahan arus keluaran saluran terhadap perubahan tegangan sumber gerbang. Ini adalah ukuran kemampuan tegangan sumber gerbang untuk mengontrol arus pembuangan. Silakan lihat grafik hubungan transfer antara gfs dan VGS.

Qg: Kapasitas pengisian gerbang total. MOSFET adalah perangkat penggerak tipe tegangan. Proses penggeraknya adalah proses pembentukan tegangan gerbang. Hal ini dicapai dengan mengisi kapasitansi antara sumber gerbang dan saluran pembuangan. Aspek ini akan dibahas secara rinci di bawah ini.

Qgs: Kapasitas pengisian sumber gerbang

Qgd: biaya gerbang-ke-saluran (dengan mempertimbangkan efek Miller). MOSFET adalah perangkat penggerak tipe tegangan. Proses penggeraknya adalah proses pembentukan tegangan gerbang. Hal ini dicapai dengan mengisi kapasitansi antara sumber gerbang dan saluran pembuangan.

Td(on): waktu tunda konduksi. Waktu sejak tegangan input naik hingga 10% hingga VDS turun hingga 90% amplitudonya

Tr : waktu naik, waktu turunnya tegangan keluaran VDS dari 90% menjadi 10% amplitudonya

Td(mati): Waktu tunda mematikan, waktu dari saat tegangan masukan turun hingga 90% hingga saat VDS naik hingga 10% dari tegangan matinya

Tf : Fall time, waktu untuk tegangan keluaran VDS naik dari 10% menjadi 90% amplitudonya

Ciss: Masukkan kapasitansi, hubung singkat saluran dan sumber, dan ukur kapasitansi antara gerbang dan sumber dengan sinyal AC. Ciss= CGD + CGS (korsleting CDS). Hal ini berdampak langsung pada penundaan menghidupkan dan mematikan perangkat.

Coss: Kapasitansi keluaran, hubungan pendek gerbang dan sumber, dan ukur kapasitansi antara saluran dan sumber dengan sinyal AC. Cos = CDS+CGD

Crss: Membalikkan kapasitansi transmisi. Dengan sumber terhubung ke ground, kapasitansi terukur antara saluran dan gerbang Crss=CGD. Salah satu parameter penting untuk sakelar adalah waktu naik dan turunnya. Crss=CGD

Kapasitansi antarelektroda dan kapasitansi MOSFET yang diinduksi MOSFET dibagi menjadi kapasitansi masukan, kapasitansi keluaran, dan kapasitansi umpan balik oleh sebagian besar produsen. Nilai yang dikutip adalah untuk tegangan saluran-ke-sumber yang tetap. Kapasitansi ini berubah seiring dengan perubahan tegangan sumber saluran, dan nilai kapasitansi mempunyai pengaruh yang terbatas. Nilai kapasitansi input hanya memberikan indikasi perkiraan pengisian yang diperlukan oleh rangkaian driver, sedangkan informasi pengisian gerbang lebih berguna. Ini menunjukkan jumlah energi yang harus diisi oleh gerbang untuk mencapai tegangan gerbang-ke-sumber tertentu.

4. Parameter karakteristik kerusakan longsoran salju

Parameter karakteristik avalanche breakdown merupakan indikator kemampuan MOSFET dalam menahan tegangan lebih dalam keadaan off. Jika tegangan melebihi tegangan batas sumber saluran, perangkat akan berada dalam kondisi longsoran salju.

EAS: Energi penguraian longsoran pulsa tunggal. Ini adalah parameter batas, yang menunjukkan energi kerusakan longsoran maksimum yang dapat ditahan oleh MOSFET.

IAR: arus longsor

EAR: Energi Penghancuran Longsoran Berulang

5. Parameter dioda in vivo

IS: Arus freewheeling maksimum berkelanjutan (dari sumber)

ISM: arus freewheeling maksimum pulsa (dari sumber)

VSD: penurunan tegangan maju

Trr: membalikkan waktu pemulihan

Qrr: Membalikkan pemulihan biaya

Ton: Waktu konduksi maju. (Pada dasarnya dapat diabaikan)

Parameter karakteristik kerusakan longsoran WINSOK MOSFET

Definisi waktu nyala dan mati MOSFET

Selama proses lamaran, karakteristik berikut sering kali perlu dipertimbangkan:

1. Karakteristik koefisien suhu positif V (BR) DSS. Karakteristik ini, yang berbeda dengan perangkat bipolar, menjadikannya lebih andal seiring dengan peningkatan suhu pengoperasian normal. Namun Anda juga perlu memperhatikan keandalannya selama start dingin pada suhu rendah.

2. Karakteristik koefisien suhu negatif V(GS)th. Potensi ambang gerbang akan menurun sampai batas tertentu seiring dengan meningkatnya suhu persimpangan. Beberapa radiasi juga akan mengurangi potensi ambang batas ini, bahkan mungkin di bawah potensi 0. Fitur ini mengharuskan para insinyur untuk memperhatikan interferensi dan pemicuan palsu MOSFET dalam situasi ini, terutama untuk aplikasi MOSFET dengan potensi ambang batas rendah. Karena karakteristik ini, kadang-kadang perlu untuk merancang potensi tegangan mati dari penggerak gerbang ke nilai negatif (mengacu pada tipe-N, tipe-P, dan sebagainya) untuk menghindari interferensi dan pemicuan yang salah.

3. Karakteristik koefisien suhu positif VDSON/RDSo. Karakteristik bahwa VDSON/RDSon sedikit meningkat seiring dengan meningkatnya suhu sambungan memungkinkan penggunaan MOSFET secara langsung secara paralel. Perangkat bipolar justru sebaliknya dalam hal ini, sehingga penggunaannya secara paralel menjadi cukup rumit. RDSON juga akan sedikit meningkat seiring bertambahnya ID. Karakteristik ini dan karakteristik suhu positif dari sambungan dan permukaan RDson memungkinkan MOSFET menghindari kerusakan sekunder seperti perangkat bipolar. Namun perlu diperhatikan bahwa efek fitur ini cukup terbatas. Saat digunakan secara paralel, push-pull, atau aplikasi lainnya, Anda tidak dapat sepenuhnya mengandalkan pengaturan mandiri dari fitur ini. Beberapa langkah mendasar masih diperlukan. Karakteristik ini juga menjelaskan bahwa kerugian konduksi menjadi lebih besar pada suhu tinggi. Oleh karena itu, perhatian khusus harus diberikan pada pemilihan parameter saat menghitung kerugian.

4. Karakteristik koefisien suhu negatif ID, pemahaman parameter MOSFET dan karakteristik utamanya ID akan menurun secara signifikan seiring dengan meningkatnya suhu persimpangan. Karakteristik ini membuat parameter ID sering kali perlu dipertimbangkan pada suhu tinggi selama desain.

5. Karakteristik koefisien suhu negatif kemampuan longsoran IER/EAS. Setelah suhu persimpangan meningkat, meskipun MOSFET akan memiliki V(BR)DSS yang lebih besar, perlu dicatat bahwa EAS akan berkurang secara signifikan. Artinya, kemampuannya menahan longsoran salju pada kondisi suhu tinggi jauh lebih lemah dibandingkan pada suhu normal.

6. Kemampuan konduksi dan kinerja pemulihan balik dioda parasit pada MOSFET tidak lebih baik dari dioda biasa. Hal ini tidak diharapkan untuk digunakan sebagai pembawa arus utama dalam loop dalam desain. Dioda pemblokiran sering kali dihubungkan secara seri untuk membatalkan dioda parasit dalam tubuh, dan dioda paralel tambahan digunakan untuk membentuk rangkaian pembawa listrik. Namun, ia dapat dianggap sebagai pembawa dalam kasus konduksi jangka pendek atau beberapa persyaratan arus kecil seperti penyearah sinkron.

7. Peningkatan cepat potensi pengurasan dapat menyebabkan pemicuan palsu pada penggerak gerbang, sehingga kemungkinan ini perlu dipertimbangkan dalam aplikasi dVDS/dt yang besar (rangkaian peralihan cepat frekuensi tinggi).