Bạn biết bao nhiêu về thông số MOSFET? OLUKEY phân tích nó cho bạn

"MOSFET" là tên viết tắt của Transistor hiệu ứng trường bán dẫn oxit kim loại. Nó là một thiết bị được làm từ ba vật liệu: kim loại, oxit (SiO2 hoặc SiN) và chất bán dẫn. MOSFET là một trong những thiết bị cơ bản nhất trong lĩnh vực bán dẫn. Cho dù đó là trong thiết kế vi mạch hay các ứng dụng mạch cấp bo mạch, nó đều rất rộng rãi. Các thông số chính của MOSFET bao gồm ID, IDM, VGSS, V(BR)DSS, RDS(on), VGS(th), v.v. Bạn có biết những thông số này không? Công ty OLUKEY, với tư cách là nhà sản xuất trung và hạ thế wonok của Đài LoanMOSFETnhà cung cấp dịch vụ đại lý, có đội ngũ nòng cốt với gần 20 năm kinh nghiệm để giải thích chi tiết cho bạn về các thông số khác nhau của MOSFET!

Hình: Bảng thông số kỹ thuật WINSOK MOSFETWSG03N10

Mô tả ý nghĩa các thông số MOSFET

1. Thông số cực trị:

ID: Dòng nguồn thoát tối đa. Nó đề cập đến dòng điện tối đa được phép đi qua giữa cực máng và nguồn khi bóng bán dẫn hiệu ứng trường hoạt động bình thường. Dòng điện hoạt động của bóng bán dẫn hiệu ứng trường không được vượt quá ID. Thông số này giảm khi nhiệt độ mối nối tăng.

IDM: Dòng nguồn xung cực đại. Thông số này sẽ giảm khi nhiệt độ mối nối tăng, phản ánh khả năng chống va đập và cũng liên quan đến thời gian xung. Nếu tham số này quá nhỏ, hệ thống có thể có nguy cơ bị hỏng do dòng điện trong quá trình thử nghiệm OCP.

PD: Công suất tiêu tán tối đa. Nó đề cập đến mức tiêu tán năng lượng nguồn thoát tối đa được phép mà không làm giảm hiệu suất của bóng bán dẫn hiệu ứng trường. Khi sử dụng, mức tiêu thụ điện năng thực tế của FET phải nhỏ hơn PDSM và để lại một mức nhất định. Thông số này thường giảm khi nhiệt độ đường giao nhau tăng

VDSS: Điện áp chịu được nguồn thoát tối đa. Điện áp nguồn thoát khi dòng xả đạt đến một giá trị cụ thể (tăng mạnh) dưới nhiệt độ cụ thể và ngắn mạch nguồn cổng. Điện áp nguồn xả trong trường hợp này còn được gọi là điện áp đánh thủng do tuyết lở. VDSS có hệ số nhiệt độ dương. Ở -50°C, VDSS xấp xỉ 90% so với ở 25°C. Do điện áp cho phép thường được để lại trong sản xuất bình thường, điện áp đánh thủng do tuyết lở của MOSFET luôn lớn hơn điện áp danh định.

OLUKEYLời khuyên ấm áp: Để đảm bảo độ tin cậy của sản phẩm, trong điều kiện làm việc tồi tệ nhất, điện áp làm việc không được vượt quá 80 ~ 90% giá trị định mức.

VGSS: Điện áp chịu được nguồn cổng tối đa. Nó đề cập đến giá trị VGS khi dòng điện ngược giữa cổng và nguồn bắt đầu tăng mạnh. Vượt quá giá trị điện áp này sẽ gây ra sự đánh thủng điện môi của lớp oxit cổng, đây là sự đánh thủng có tính hủy diệt và không thể khắc phục được.

TJ: Nhiệt độ tiếp giáp vận hành tối đa. Nó thường là 150oC hoặc 175oC. Trong điều kiện làm việc của thiết kế thiết bị, cần tránh vượt quá nhiệt độ này và để lại một giới hạn nhất định.

TSTG: phạm vi nhiệt độ bảo quản

Hai thông số này, TJ và TSTG, hiệu chỉnh phạm vi nhiệt độ mối nối mà môi trường làm việc và bảo quản của thiết bị cho phép. Phạm vi nhiệt độ này được thiết lập để đáp ứng yêu cầu về tuổi thọ hoạt động tối thiểu của thiết bị. Nếu thiết bị được đảm bảo hoạt động trong phạm vi nhiệt độ này, tuổi thọ làm việc của thiết bị sẽ được kéo dài hơn rất nhiều.

2. Thông số tĩnh

Điều kiện thử nghiệm MOSFET thường là 2,5V, 4,5V và 10V.

V(BR)DSS: Điện áp đánh thủng nguồn xả. Nó đề cập đến điện áp nguồn thoát tối đa mà bóng bán dẫn hiệu ứng trường có thể chịu được khi điện áp nguồn cổng VGS bằng 0. Đây là một tham số giới hạn và điện áp hoạt động đặt vào bóng bán dẫn hiệu ứng trường phải nhỏ hơn V(BR) DSS. Nó có đặc tính nhiệt độ tích cực. Do đó, giá trị của thông số này trong điều kiện nhiệt độ thấp cần được xem xét về mặt an toàn.

△V(BR)DSS/△Tj: Hệ số nhiệt độ của điện áp đánh thủng nguồn xả, thường là 0,1V/oC

RDS(bật): Trong các điều kiện nhất định của VGS (thường là 10V), nhiệt độ tiếp giáp và dòng xả, điện trở tối đa giữa cống và nguồn khi bật MOSFET. Đây là một thông số rất quan trọng quyết định lượng điện năng tiêu thụ khi bật MOSFET. Thông số này thường tăng khi nhiệt độ mối nối tăng. Do đó, giá trị của thông số này ở nhiệt độ tiếp giáp vận hành cao nhất nên được sử dụng để tính toán tổn hao và sụt áp.

VGS(th): điện áp bật (điện áp ngưỡng). Khi điện áp điều khiển cổng ngoài VGS vượt quá VGS(th), các lớp đảo ngược bề mặt của vùng cực và nguồn tạo thành một kênh được kết nối. Trong các ứng dụng, điện áp cổng khi ID bằng 1 mA trong điều kiện ngắn mạch thoát nước thường được gọi là điện áp bật. Thông số này thường giảm khi nhiệt độ đường giao nhau tăng

IDSS: dòng nguồn bão hòa, dòng nguồn thoát khi điện áp cổng VGS=0 và VDS là một giá trị nhất định. Nói chung ở cấp độ microamp

IGSS: dòng điều khiển nguồn cổng hoặc dòng ngược. Vì trở kháng đầu vào MOSFET rất lớn nên IGSS thường ở mức nanoamp.

3. Thông số động

gfs: độ dẫn điện. Nó đề cập đến tỷ lệ thay đổi dòng điện đầu ra thoát với sự thay đổi điện áp nguồn cổng. Nó là thước đo khả năng của điện áp nguồn cổng để kiểm soát dòng thoát. Vui lòng nhìn vào biểu đồ để biết mối quan hệ chuyển giao giữa gfs và VGS.

Qg: Tổng công suất sạc cổng. MOSFET là một thiết bị điều khiển loại điện áp. Quá trình lái xe là quá trình thiết lập điện áp cổng. Điều này đạt được bằng cách sạc điện dung giữa nguồn cổng và cống cổng. Khía cạnh này sẽ được thảo luận chi tiết dưới đây.

Qgs: Công suất sạc nguồn cổng

Qgd: phí từ cổng tới cống (có tính đến hiệu ứng Miller). MOSFET là một thiết bị điều khiển loại điện áp. Quá trình lái xe là quá trình thiết lập điện áp cổng. Điều này đạt được bằng cách sạc điện dung giữa nguồn cổng và cống cổng.

Td(on): thời gian trễ dẫn truyền. Thời gian từ khi điện áp đầu vào tăng lên 10% cho đến khi VDS giảm xuống 90% biên độ của nó

Tr: thời gian tăng, thời gian để điện áp ra VDS giảm từ 90% xuống 10% biên độ của nó

Td(off): Thời gian trễ tắt, thời gian từ khi điện áp đầu vào giảm xuống 90% đến khi VDS tăng lên 10% điện áp tắt của nó

Tf: Thời gian rơi, thời gian để điện áp ra VDS tăng từ 10% lên 90% biên độ của nó

Ciss: Điện dung đầu vào, đoản mạch cống và nguồn, đồng thời đo điện dung giữa cổng và nguồn bằng tín hiệu AC. Ciss= CGD + CGS (Đoản mạch CDS). Nó có tác động trực tiếp đến độ trễ bật và tắt của thiết bị.

Coss: Điện dung đầu ra, đoản mạch cổng và nguồn, đồng thời đo điện dung giữa cực máng và nguồn bằng tín hiệu AC. Coss = CDS +CGD

Crss: Điện dung truyền ngược. Khi nguồn nối đất, điện dung đo được giữa cực máng và cổng Crss=CGD. Một trong những thông số quan trọng của switch là thời gian tăng giảm. Crss=CGD

Điện dung giữa các điện cực và điện dung cảm ứng MOSFET của MOSFET được hầu hết các nhà sản xuất chia thành điện dung đầu vào, điện dung đầu ra và điện dung phản hồi. Các giá trị được trích dẫn là dành cho điện áp thoát nguồn cố định. Các điện dung này thay đổi khi điện áp nguồn thay đổi và giá trị của điện dung có ảnh hưởng hạn chế. Giá trị điện dung đầu vào chỉ đưa ra dấu hiệu gần đúng về mức sạc mà mạch điều khiển yêu cầu, trong khi thông tin sạc cổng hữu ích hơn. Nó cho biết lượng năng lượng mà cổng phải sạc để đạt được điện áp từ cổng tới nguồn cụ thể.

4. Các thông số đặc trưng của sự cố lở tuyết

Thông số đặc tính sự cố tuyết lở là một chỉ báo về khả năng chịu quá điện áp của MOSFET ở trạng thái tắt. Nếu điện áp vượt quá điện áp giới hạn nguồn xả, thiết bị sẽ ở trạng thái tuyết lở.

EAS: Năng lượng sự cố tuyết lở xung đơn. Đây là thông số giới hạn, biểu thị năng lượng đánh thủng tuyết lở tối đa mà MOSFET có thể chịu được.

IAR: dòng tuyết lở

EAR: Năng lượng phân hủy tuyết lở lặp đi lặp lại

5. Thông số diode in vivo

IS: Dòng điện quay tự do tối đa liên tục (từ nguồn)

ISM: dòng điện xoay tự do tối đa xung (từ nguồn)

VSD: sụt áp chuyển tiếp

Trr: đảo ngược thời gian phục hồi

Qrr: Phục hồi phí ngược

Tôn: Thời gian dẫn truyền thuận. (Cơ bản là không đáng kể)

Các thông số đặc trưng của sự cố tuyết lở WINSOK MOSFET

Định nghĩa thời gian bật và tắt MOSFET

Trong quá trình ứng dụng, các đặc điểm sau thường cần được xem xét:

1. Đặc tính hệ số nhiệt độ dương của DSS V(BR). Đặc điểm này, khác với các thiết bị lưỡng cực, khiến chúng trở nên đáng tin cậy hơn khi nhiệt độ hoạt động bình thường tăng lên. Nhưng bạn cũng cần chú ý đến độ tin cậy của nó khi khởi động ở nhiệt độ thấp.

2. Đặc tính hệ số nhiệt độ âm của V(GS)th. Điện thế ngưỡng cổng sẽ giảm đến một mức nhất định khi nhiệt độ điểm nối tăng. Một số bức xạ cũng sẽ làm giảm điện thế ngưỡng này, thậm chí có thể xuống dưới mức 0. Tính năng này đòi hỏi các kỹ sư phải chú ý đến hiện tượng nhiễu và kích hoạt sai MOSFET trong những tình huống này, đặc biệt đối với các ứng dụng MOSFET có điện thế ngưỡng thấp. Do đặc điểm này, đôi khi cần thiết kế điện áp tắt của bộ điều khiển cổng thành giá trị âm (tham khảo loại N, loại P, v.v.) để tránh nhiễu và kích hoạt sai.

3. Đặc tính hệ số nhiệt độ dương của VDSon/RDSo. Đặc tính VDSon/RDSon tăng nhẹ khi nhiệt độ tiếp giáp tăng giúp có thể sử dụng trực tiếp MOSFET song song. Các thiết bị lưỡng cực thì ngược lại về mặt này nên việc sử dụng song song chúng trở nên khá phức tạp. RDSon cũng sẽ tăng nhẹ khi ID tăng. Đặc tính này và các đặc tính nhiệt độ dương của mối nối và RDSon bề mặt cho phép MOSFET tránh được sự cố thứ cấp như các thiết bị lưỡng cực. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng tác dụng của tính năng này khá hạn chế. Khi sử dụng song song, kéo đẩy hay các ứng dụng khác, bạn không thể hoàn toàn dựa vào khả năng tự điều chỉnh của tính năng này. Một số biện pháp cơ bản vẫn cần thiết. Đặc tính này cũng giải thích rằng tổn thất dẫn truyền trở nên lớn hơn ở nhiệt độ cao. Vì vậy, cần đặc biệt chú ý đến việc lựa chọn các thông số khi tính toán tổn thất.

4. Các đặc tính hệ số nhiệt độ âm của ID, sự hiểu biết về các thông số MOSFET và các đặc tính chính của nó ID sẽ giảm đáng kể khi nhiệt độ đường giao nhau tăng lên. Đặc tính này khiến cho việc xem xét các thông số ID của nó thường xuyên phải được xem xét ở nhiệt độ cao trong quá trình thiết kế.

5. Đặc tính hệ số nhiệt độ âm của khả năng tuyết lở IER/EAS. Sau khi nhiệt độ điểm nối tăng lên, mặc dù MOSFET sẽ có V(BR)DSS lớn hơn nhưng cần lưu ý rằng EAS sẽ giảm đáng kể. Có nghĩa là, khả năng chống chọi với tuyết lở trong điều kiện nhiệt độ cao của nó yếu hơn nhiều so với ở nhiệt độ bình thường.

6. Khả năng dẫn điện và hiệu suất phục hồi ngược của diode ký sinh trong MOSFET không tốt hơn so với điốt thông thường. Nó không được mong đợi sẽ được sử dụng làm hạt tải điện chính trong vòng lặp trong thiết kế. Các điốt chặn thường được mắc nối tiếp để vô hiệu hóa các điốt ký sinh trong cơ thể, và các điốt song song bổ sung được sử dụng để tạo thành một mạch điện mang. Tuy nhiên, nó có thể được coi là sóng mang trong trường hợp dẫn điện ngắn hạn hoặc một số yêu cầu dòng điện nhỏ như chỉnh lưu đồng bộ.

7. Sự gia tăng nhanh chóng của điện thế tiêu hao có thể gây ra sự kích hoạt giả của bộ truyền động cổng, vì vậy khả năng này cần được xem xét trong các ứng dụng dVDS/dt lớn (mạch chuyển mạch nhanh tần số cao).