Бер өлештә MOSFETны аңлау

Рәсем 3 Көч импульсы кулланылганда MOSFETның җылылык каршылыгы

Чынлыкта, без MOSFETны ничек сайларга икәнен дүрт этапка бүлеп була.

Беренче адым: N каналын яки P каналын сайлагыз

Сезнең дизайныгыз өчен дөрес җайланма сайлауда беренче адым N-канал яки P-канал MOSFET кулланыргамы-юкмы дигән карар кабул итү. Типик көч куллануда, MOSFET җиргә тоташканда һәм йөк электр көчәнешенә тоташканда, MOSFET түбән як ачкычны формалаштыра. Түбән яклы ачкычта, N-канал MOSFETлар җайланманы сүндерү яки кабызу өчен кирәк булган көчәнешне исәпкә алып кулланылырга тиеш. MOSFET автобуска тоташканда һәм җиргә йөкләнгәндә, югары яклы ачкыч кулланыла. P-канал MOSFETлар гадәттә бу топологиядә кулланыла, бу шулай ук ​​көчәнеш саклагычлары аркасында. Кушымта өчен кирәкле җайланманы сайлау өчен, сез җайланма йөртү өчен кирәк булган көчәнешне һәм аны сезнең дизайныгызда эшләүнең иң җиңел ысулын билгеләргә тиеш. Киләсе адым - кирәкле көчәнеш рейтингын яки җайланма каршы тора алган максималь көчәнешне билгеләү. Вольт рейтингы никадәр югары булса, җайланманың бәясе дә шулкадәр югары. Практик тәҗрибә буенча, бәяләнгән көчәнеш электр көчәнешеннән яки автобус көчәнешеннән зуррак булырга тиеш. Бу MOSFET уңышсыз калмасын өчен җитәрлек яклау бирәчәк. MOSFET сайлаганда, дренаждан чыганакка, ягъни максималь VDS максималь көчәнешне билгеләргә кирәк. Моны белү мөһим, максималь көчәнеш MOSFET температура үзгәрүләренә каршы тора ала. Дизайнерлар бөтен эш температурасы диапазонында көчәнеш үзгәрүләрен сынап карарга тиеш. Рейтингланган көчәнеш, схеманың өзелмәсен өчен, бу үзгәрү диапазонын каплар өчен җитәрлек маржа булырга тиеш. Дизайн инженерлары карарга тиеш булган бүтән куркынычсызлык факторларына мотор яки трансформатор кебек электрониканы күчү аркасында китерелгән көчәнеш күчергечләре керә. Бәяләнгән көчәнешләр төрле кушымталар өчен төрле; гадәттә, күчерелмә җайланмалар өчен 20В, FPGA электр белән тәэмин итү өчен 20-30В, 85-220ВАК кушымталары өчен 450-600В.

2 адым: бәяләнгән токны билгеләгез

Икенче адым - MOSFETның хәзерге рейтингын сайлау. Схема конфигурациясенә карап, бу бәяләнгән ток максималь ток булырга тиеш, ул барлык шартларда да түзә ала. Вольт ситуациясенә охшаган, дизайнер сайланган MOSFET бу агымдагы рейтингка каршы тора алуын тәэмин итәргә тиеш, хәтта система агым очкычларын барлыкка китергәндә дә. Каралган ике агым шартлары - өзлексез режим һәм импульс. Даими үткәрү режимында MOSFET тотрыклы хәлдә, җайланма аша ток өзлексез агып тора. Импульс очкычы җайланма аша агып торган зур үсүне (яки ток токын) аңлата. Бу шартларда максималь ток билгеләнгәннән соң, бу максималь токны эшли ала торган җайланма сайлау гына тора. Рейтингланган токны сайлаганнан соң, үткәрү югалтуын да исәпләргә кирәк. Факттагы очракларда MOSFET идеаль җайланма түгел, чөнки үткәрү процессы вакытында электр энергиясен югалту бар, ул үткәрү югалту дип атала. MOSFET җайланманың RDS (ON) белән билгеләнгән һәм температура белән сизелерлек үзгәргән "кабызылганда" үзгәрүчән резистор кебек эш итә. Deviceайланманың көчен югалту Iload2 × RDS (ON) белән исәпләнергә мөмкин. Каршылык температура белән үзгәргәнгә, энергия югалту да пропорциональ үзгәрәчәк. MOSFET өчен кулланылган көчәнеш VGS никадәр югары булса, RDS (ON) кечерәк булыр; киресенчә, RDS (ON) югарырак булачак. Система дизайнеры өчен монда система көчәнешенә карап сәүдә-сатулар керә. Көчле конструкцияләр өчен түбән көчәнешләрне куллану җиңелрәк (һәм ешрак), сәнәгать конструкцияләре өчен югары көчәнешләр кулланырга мөмкин. Игътибар итегез, RDS (ON) каршылыгы ток белән бераз күтәреләчәк. RDS (ON) резисторының төрле электр параметрларында үзгәрешләр җитештерүче тарафыннан бирелгән техник мәгълүматлар таблицасында табылырга мөмкин. Технология җайланма характеристикасына зур йогынты ясый, чөнки кайбер технологияләр максималь VDSны арттырганда RDS (ON) ны арттыралар. Мондый технология өчен, VDS һәм RDS (ON) киметергә уйласагыз, сез чип күләмен арттырырга тиеш, шуның белән туры килгән пакет күләмен һәм үсеш чыгымнарын арттырырга тиеш. Тармакта чип зурлыгының үсешен контрольдә тотарга тырышучы берничә технология бар, аларның иң мөһиме - канал һәм корылма баланслау технологияләре. Траншея технологиясендә тирән окоп ваферга салынган, гадәттә түбән көчәнеш өчен сакланган, каршылыклы RDS (ON) киметү өчен. Максималь VDSның RDS (ON) тәэсирен киметү өчен, үсеш процессында эпитаксиаль үсеш баганасы / эфир баганасы процессы кулланылды. Мәсәлән, Фэрилд ярымүткәргеч SuperFET дип аталган технология эшләде, ул RDS (ON) киметү өчен өстәмә җитештерү адымнары өсти. RDS (ON) бу фокус мөһим, чөнки стандарт MOSFETның өзелү көчәнеше арта барган саен, RDS (ON) тиз арта һәм үлү күләменең артуына китерә. SuperFET процессы RDS (ON) белән вафер зурлыгы арасындагы экспоненциаль бәйләнешне сызыклы бәйләнешкә үзгәртә. Шул рәвешле, SuperFET җайланмалары кечкенә үлчәм үлчәмнәрендә идеаль түбән RDS (ON) ирешә ала, хәтта өзелү көчәнешләре 600V кадәр. Нәтиҗә: вафер зурлыгы 35% ка кадәр киметелергә мөмкин. Соңгы кулланучылар өчен бу пакет күләменең сизелерлек кимүен аңлата.

Өченче адым: rылылык таләпләрен билгеләгез

MOSFET сайлауда чираттагы адым - системаның җылылык таләпләрен исәпләү. Дизайнерлар ике төрле сценарийны, иң начар сценарийны һәм реаль дөнья сценарийын карарга тиеш. Иң начар очракларны исәпләү нәтиҗәләрен кулланырга киңәш ителә, чөнки бу нәтиҗә зуррак куркынычсызлык маржасын тәэмин итә һәм системаның эшләмәвен тәэмин итә. Шулай ук ​​MOSFET мәгълүматлар таблицасына игътибар кирәк булган кайбер үлчәү мәгълүматлары бар; пакетланган җайланманың ярымүткәргеч тоташуы һәм әйләнә-тирә мохит, һәм максималь температура кебек җылылык каршылыгы. Deviceайланманың тоташу температурасы максималь тирә температурага, шулай ук ​​җылылык каршылыгы һәм энергиянең таралу продуктына тигез (тоташу температурасы = максималь тирә температура + [җылылык каршылыгы × көченең таралуы]). Бу тигезләмә буенча, системаның максималь энергия таралуы чишелергә мөмкин, бу билгеләмә буенча I2 × RDS (ON) тигез. Дизайнер җайланма аша узачак максималь токны билгеләгәнгә, RDS (ON) төрле температурада исәпләнә ала. Әйтергә кирәк, гади җылылык модельләре белән эш иткәндә, дизайнерлар шулай ук ​​ярымүткәргеч тоташу / җайланма корпусы һәм корпус / әйләнә-тирә җылылык сыйдырышлыгын исәпкә алырга тиеш. моның өчен басылган схема тактасы һәм пакет шунда ук җылынмаска тиеш. Кардан өзелү - ярымүткәргеч җайланмадагы кире көчәнеш максималь кыйммәттән артып, җайланмадагы токны арттыру өчен көчле электр кыры формалаштыру дигән сүз. Бу ток көчен таратыр, җайланманың температурасын күтәрер, һәм җайланмага зыян китерер. Ярымүткәргеч компанияләр җайланмаларда кар көчләрен сынаячаклар, кар көчәнешен исәпләячәкләр, яки җайланманың ныклыгын сынап карыйлар. Каралган көчәнеш көчәнешен исәпләү өчен ике ысул бар; берсе - статистик ысул, икенчесе - җылылык исәпләү. Термаль исәпләү киң кулланыла, чөнки ул практик. Күпчелек компанияләр җайланмаларны сынау детальләрен бирделәр. Мәсәлән, Фэйрилд ярымүткәргеч "Power MOSFET Кар көчлеге күрсәтмәләре" белән тәэмин итә (Power MOSFET Кар көчлеге күрсәтмәләре - Фэрилч сайтыннан күчереп алып була). Хисаплаудан тыш, кар көчләренә технология дә зур йогынты ясый. Мәсәлән, үлү күләменең артуы кар көчлегенә каршы тора һәм ахыр чиктә җайланманың ныклыгын арттыра. Соңгы кулланучылар өчен бу системада зуррак пакетлар куллануны аңлата.

4 адым: Күчергечнең эшләвен билгеләгез

MOSFET сайлауда соңгы адым - MOSFETның күчүчәнлеген билгеләү. Күчерү эшенә тәэсир итүче бик күп параметрлар бар, ләкин иң мөһиме - капка / дренаж, капка / чыганак һәм дренаж / чыганак сыйдырышлыгы. Бу конденсаторлар җайланмада күчү югалтуларын тудыралар, чөнки алар күчкән саен зарядка алалар. Шуңа күрә MOSFETның күчү тизлеге кими, һәм җайланманың эффективлыгы да кими. Күчерү вакытында җайланмадагы гомуми югалтуларны исәпләү өчен, дизайнер кабызу вакытында (Eon) һәм сүндерү вакытында (Eoff) югалтуларны исәпләргә тиеш. MOSFET күчергечнең гомуми көче түбәндәге тигезләмә белән күрсәтелергә мөмкин: Psw = (Eon + Eoff) × күчү ешлыгы. Капка корылмасы (Qgd) эшкә күчү иң зур йогынты ясый. Эшчәнлекне күчү мөһимлегенә нигезләнеп, бу күчү проблемасын чишү өчен гел яңа технологияләр эшләнә. Чип күләмен арттыру капка корылмасын арттыра; бу җайланма күләмен арттыра. Күчерү югалтуларын киметү өчен, канал калын төбен оксидлаштыру кебек яңа технологияләр барлыкка килде, алар капка корылмасын киметүне максат итеп куйдылар. Мәсәлән, SuperFET яңа технологиясе үткәрү югалтуларын киметергә һәм RDS (ON) һәм капка корылмасын (Qg) киметеп күчү эшләрен яхшырта ала. Шул рәвешле, MOSFETлар күчү вакытында югары тизлектәге көчәнеш күчергечләрен (dv / dt) һәм ток күчергечләрен (ди / дт) җиңә ала, һәм хәтта югары күчү ешлыкларында ышанычлы эшли ала.