Sabta ang MOSFET sa usa ka artikulo

Figure 3 Thermal nga pagsukol sa MOSFET kung gigamit ang pulso sa kuryente

Sa tinuud, mahimo naton bahinon kung giunsa pagpili ang MOSFET sa upat nga mga lakang.

Ang unang lakang: pilia ang N channel o P channel

Ang una nga lakang sa pagpili sa husto nga aparato alang sa imong disenyo mao ang pagdesisyon kung mogamit usa ka N-channel o P-channel MOSFET. Sa usa ka tipikal nga aplikasyon sa kuryente, kung ang usa ka MOSFET konektado sa yuta ug ang load konektado sa boltahe sa mains, ang MOSFET maporma ang low-side switch. Sa low-side switch, ang N-channel MOSFETs kinahanglan gamiton tungod sa mga konsiderasyon sa boltahe nga gikinahanglan aron mapalong o ma-on ang device. Kung ang MOSFET konektado sa bus ug magkarga sa yuta, usa ka high-side switch ang gigamit. Ang mga P-channel nga MOSFET kasagarang gigamit niini nga topology, nga tungod usab sa mga konsiderasyon sa pagmaneho sa boltahe. Aron mapili ang husto nga aparato alang sa imong aplikasyon, kinahanglan nimo nga mahibal-an ang boltahe nga gikinahanglan sa pagmaneho sa aparato ug ang labing kadali nga paagi aron mahimo kini sa imong disenyo. Ang sunod nga lakang mao ang pagtino sa gikinahanglan nga rating sa boltahe, o ang pinakataas nga boltahe nga maagwanta sa device. Kung mas taas ang rating sa boltahe, mas taas ang gasto sa aparato. Sumala sa praktikal nga kasinatian, ang rated nga boltahe kinahanglan nga mas dako pa kay sa mains boltahe o bus boltahe. Maghatag kini og igong proteksyon aron dili mapakyas ang MOSFET. Kung nagpili usa ka MOSFET, kinahanglan nga mahibal-an ang labing kataas nga boltahe nga mahimong itugot gikan sa kanal hangtod sa gigikanan, nga mao, ang labing kataas nga VDS. Importante nga mahibal-an nga ang pinakataas nga boltahe nga ang MOSFET makasugakod sa mga kausaban sa temperatura. Kinahanglang sulayan sa mga tigdesinyo ang mga kalainan sa boltahe sa tibuuk nga sakup sa temperatura sa operasyon. Ang gimarkahan nga boltahe kinahanglan adunay igo nga margin aron matabonan kini nga range range aron masiguro nga dili mapakyas ang circuit. Ang uban pang mga hinungdan sa kaluwasan nga kinahanglan nga tagdon sa mga inhenyero sa disenyo naglakip sa mga transient sa boltahe nga naaghat sa pagbalhin sa mga elektroniko sama sa mga motor o mga transformer. Ang gi-rate nga mga boltahe lainlain alang sa lainlaing mga aplikasyon; kasagaran, 20V alang sa madaladala nga mga himan, 20-30V alang sa FPGA power supply, ug 450-600V alang sa 85-220VAC aplikasyon.

Lakang 2: Tinoa ang rated nga kasamtangan

Ang ikaduhang lakang mao ang pagpili sa kasamtangang rating sa MOSFET. Depende sa pag-configure sa sirkito, kini nga gimarkahan nga karon kinahanglan nga ang labing kataas nga sulud nga maagwanta sa karga sa tanan nga mga kahimtang. Sama sa sitwasyon sa boltahe, ang tigdesinyo kinahanglan nga masiguro nga ang gipili nga MOSFET makasugakod niining kasamtangan nga rating, bisan kung ang sistema makamugna og kasamtangan nga mga spike. Ang duha ka kasamtangan nga kondisyon nga gikonsiderar mao ang padayon nga mode ug pulse spike. Sa padayon nga conduction mode, ang MOSFET anaa sa makanunayon nga kahimtang, diin ang kasamtangan nga nagaagay nga padayon pinaagi sa device. Ang usa ka pulso spike nagtumong sa usa ka dako nga surge (o spike kasamtangan) nga nagaagay pinaagi sa device. Kung matino na ang labing taas nga sulud sa ilawom sa kini nga mga kondisyon, kini usa lamang ka butang sa pagpili sa usa ka aparato nga makadumala sa kini nga labing taas nga sulud. Human sa pagpili sa rated nga kasamtangan, ang conduction pagkawala kinahanglan usab nga kalkulado. Sa aktuwal nga mga sitwasyon, ang MOSFET dili usa ka sulundon nga aparato tungod kay adunay pagkawala sa kuryente sa panahon sa proseso sa pagpadagan, nga gitawag nga pagkawala sa pagpadagan. Ang MOSFET molihok sama sa usa ka variable resistor kung "on", nga gitino sa RDS (ON) sa aparato ug labi nga nagbag-o sa temperatura. Ang pagkawala sa kuryente sa aparato mahimong makalkula pinaagi sa Iload2 × RDS (ON). Tungod kay ang on-resistance nausab sa temperatura, ang pagkawala sa kuryente mausab usab sa proporsyonal. Kon mas taas ang boltahe nga VGS nga gigamit sa MOSFET, mas gamay ang RDS(ON); sa kasukwahi, mas taas ang RDS(ON). Alang sa tigdesinyo sa sistema, kini diin ang mga trade-off moabut depende sa boltahe sa sistema. Alang sa madaladala nga mga disenyo, mas sayon ​​(ug mas komon) ang paggamit sa mas ubos nga mga boltahe, samtang alang sa mga disenyo sa industriya, ang mas taas nga mga boltahe mahimong gamiton. Timan-i nga ang resistensya sa RDS(ON) motaas gamay sa kasamtangan. Ang mga kalainan sa lain-laing mga electrical parameter sa RDS(ON) resistor makita sa teknikal nga data sheet nga gihatag sa tiggama. Ang teknolohiya adunay dakong epekto sa mga kinaiya sa device, tungod kay ang ubang mga teknolohiya lagmit nga mopataas sa RDS(ON) sa dihang magpataas sa maximum VDS. Alang sa ingon nga teknolohiya, kung gituyo nimo nga pakunhuran ang VDS ug RDS (ON), kinahanglan nimo nga dugangan ang gidak-on sa chip, sa ingon nagdugang ang katugbang nga gidak-on sa pakete ug may kalabotan nga gasto sa pag-uswag. Adunay ubay-ubay nga mga teknolohiya sa industriya nga naningkamot nga makontrol ang pagtaas sa gidak-on sa chip, ang labing hinungdanon niini mao ang mga teknolohiya sa pagbalanse sa channel ug bayad. Sa teknolohiya sa trench, usa ka lawom nga kanal ang gisulod sa wafer, kasagaran gitagana alang sa mubu nga mga boltahe, aron makunhuran ang on-resistance RDS (ON). Aron makunhuran ang epekto sa pinakataas nga VDS sa RDS(ON), usa ka epitaxial growth column/etching column nga proseso ang gigamit atol sa proseso sa paglambo. Pananglitan, ang Fairchild Semiconductor nakahimo og teknolohiya nga gitawag og SuperFET nga nagdugang og dugang nga mga lakang sa paggama alang sa RDS(ON) reduction. Kini nga pagtutok sa RDS(ON) importante tungod kay samtang ang pagkahugno sa boltahe sa usa ka standard MOSFET motaas, RDS(ON) mosaka ug mosangko sa pagtaas sa die size. Ang proseso sa SuperFET nagbag-o sa exponential nga relasyon tali sa RDS(ON) ug wafer size ngadto sa linear nga relasyon. Niining paagiha, ang mga kagamitan sa SuperFET makab-ot ang sulundon nga mubu nga RDS (ON) sa gagmay nga mga gidak-on sa mamatay, bisan sa mga boltahe sa pagkaguba hangtod sa 600V. Ang resulta mao nga ang gidak-on sa wafer mahimong makunhuran hangtod sa 35%. Alang sa katapusan nga mga tiggamit, kini nagpasabut nga usa ka hinungdanon nga pagkunhod sa gidak-on sa pakete.

Ikatulong Lakang: Tinoa ang Thermal nga mga Kinahanglanon

Ang sunod nga lakang sa pagpili sa usa ka MOSFET mao ang pagkalkulo sa mga kinahanglanon sa thermal sa sistema. Kinahanglang tagdon sa mga tigdesinyo ang duha ka lain-laing mga sitwasyon, ang pinakagrabe nga sitwasyon nga sitwasyon ug ang tinuod nga kalibutan nga senaryo. Girekomenda nga gamiton ang pinakagrabe nga resulta sa kalkulasyon, tungod kay kini nga resulta naghatag og mas dako nga margin sa kaluwasan ug nagsiguro nga ang sistema dili mapakyas. Adunay usab pipila ka mga datos sa pagsukod nga nagkinahanglan og pagtagad sa MOSFET data sheet; sama sa thermal resistance tali sa semiconductor junction sa packaged device ug sa palibot, ug ang maximum junction temperature. Ang temperatura sa junction sa device katumbas sa maximum ambient temperature plus ang produkto sa thermal resistance ug power dissipation (junction temperature = maximum ambient temperature + [thermal resistance × power dissipation]). Sumala sa kini nga equation, ang labing kadaghan nga pagkawala sa gahum sa sistema mahimong masulbad, nga katumbas sa I2 × RDS (ON) pinaagi sa kahulugan. Tungod kay gitino sa tigdesinyo ang labing taas nga sulud nga moagi sa aparato, ang RDS (ON) mahimong kalkulado sa lainlaing mga temperatura. Angay nga matikdan nga kung mag-atubang sa yano nga mga modelo sa thermal, kinahanglan usab nga tagdon sa mga tigdesinyo ang kapasidad sa thermal sa semiconductor junction / kaso sa aparato ug kaso / palibot; kini nagkinahanglan nga ang giimprinta nga circuit board ug ang pakete dili dayon magpainit. Ang pagkaguba sa avalanche nagpasabut nga ang reverse boltahe sa aparato nga semiconductor milapas sa labing taas nga kantidad ug nagporma usa ka kusog nga natad sa kuryente aron madugangan ang sulud sa aparato. Kini nga sulog mowagtang sa gahum, mopataas sa temperatura sa device, ug posibleng makadaut sa device. Ang mga kompanya sa semiconductor magpahigayon ug avalanche testing sa mga device, kuwentahon ang ilang avalanche voltage, o sulayan ang kalig-on sa device. Adunay duha ka mga pamaagi sa pagkalkula sa rated avalanche boltahe; ang usa kay statistical method ug ang usa kay thermal calculation. Ang pagkalkula sa thermal kaylap nga gigamit tungod kay kini mas praktikal. Daghang mga kompanya ang naghatag mga detalye sa ilang pagsulay sa aparato. Pananglitan, ang Fairchild Semiconductor naghatag og "Power MOSFET Avalanche Guidelines" (Power MOSFET Avalanche Guidelines-mahimong ma-download gikan sa Fairchild website). Gawas sa pag-compute, dako usab ang impluwensya sa teknolohiya sa epekto sa avalanche. Pananglitan, ang pagtaas sa gidak-on sa mamatay nagdugang sa pagsukol sa avalanche ug sa katapusan nagdugang sa kalig-on sa aparato. Alang sa katapusan nga mga tiggamit, kini nagpasabut sa paggamit sa dagkong mga pakete sa sistema.

Lakang 4: Tinoa ang performance sa switch

Ang katapusan nga lakang sa pagpili sa usa ka MOSFET mao ang pagtino sa switching performance sa MOSFET. Adunay daghang mga parameter nga makaapekto sa paglihok sa pasundayag, apan ang labing hinungdanon mao ang ganghaan / drain, gate / source ug drain / source capacitance. Kini nga mga kapasitor naghimo sa mga pagkawala sa pagbalhin sa aparato tungod kay kini gi-charge matag higayon nga sila magbalhin. Ang katulin sa pagbalhin sa MOSFET busa gipakunhod, ug ang kahusayan sa aparato gikunhuran usab. Aron makalkulo ang kinatibuk-ang pagkawala sa usa ka aparato sa panahon sa pagbalhin, kinahanglan nga kuwentahon sa tigdesinyo ang mga pagkawala sa panahon sa turn-on (Eon) ug ang mga pagkawala sa panahon sa turn-off (Eoff). Ang kinatibuk-ang gahum sa MOSFET switch mahimong ipahayag sa mosunod nga equation: Psw=(Eon+Eoff)×switching frequency. Ang gate charge (Qgd) adunay pinakadako nga epekto sa switching performance. Pinasukad sa kahinungdanon sa paglihok sa pasundayag, ang mga bag-ong teknolohiya kanunay nga gihimo aron masulbad kini nga problema sa pagbalhin. Ang pagdugang sa gidak-on sa chip nagdugang sa bayad sa ganghaan; kini nagdugang sa gidak-on sa device. Aron makunhuran ang pagkawala sa pagbalhin, ang mga bag-ong teknolohiya sama sa mabaga nga channel sa ilawom nga oksihenasyon mitumaw, nga nagtumong sa pagpakunhod sa bayad sa ganghaan. Pananglitan, ang bag-ong teknolohiya nga SuperFET makapamenos sa pagkawala sa conduction ug makapauswag sa performance sa switching pinaagi sa pagkunhod sa RDS(ON) ug gate charge (Qg). Niining paagiha, ang mga MOSFET makasagubang sa mga high-speed nga boltahe nga transients (dv/dt) ug kasamtangang transients (di/dt) atol sa pagbalhin, ug mahimo pa gani nga makaandar nga kasaligan sa mas taas nga switching frequency.