คำอธิบายแต่ละพารามิเตอร์ของ MOSFET กำลัง

VDSS แรงดันเดรน-แหล่งจ่ายสูงสุด

เมื่อแหล่งจ่ายเกตลัดวงจร อัตราแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายเดรน (VDSS) จะเป็นแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถจ่ายให้กับแหล่งจ่ายน้ำเดรนโดยไม่มีการพังทลายของหิมะถล่ม แรงดันพังทลายของหิมะถล่มที่เกิดขึ้นจริงอาจต่ำกว่า VDSS ที่กำหนด ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ สำหรับคำอธิบายโดยละเอียดของ V(BR)DSS โปรดดูที่ไฟฟ้าสถิต

สำหรับคำอธิบายโดยละเอียดของ V(BR)DSS โปรดดูที่ลักษณะเฉพาะของไฟฟ้าสถิต

VGS แรงดันแหล่งกำเนิดเกตสูงสุด

อัตราแรงดันไฟฟ้า VGS คือแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถใช้ได้ระหว่างขั้วแหล่งกำเนิดเกต วัตถุประสงค์หลักของการตั้งค่าระดับแรงดันไฟฟ้านี้คือเพื่อป้องกันความเสียหายต่อเกทออกไซด์ที่เกิดจากแรงดันไฟฟ้าที่มากเกินไป แรงดันไฟฟ้าจริงที่เกทออกไซด์สามารถทนได้นั้นสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดมาก แต่จะแตกต่างกันไปตามกระบวนการผลิต

เกทออกไซด์จริงสามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดได้มาก แต่จะแตกต่างกันไปตามกระบวนการผลิต ดังนั้นการรักษา VGS ให้อยู่ในแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดจะช่วยให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือของการใช้งาน

ID - กระแสไฟรั่วอย่างต่อเนื่อง

ID ถูกกำหนดให้เป็นกระแส DC ต่อเนื่องสูงสุดที่อนุญาตที่อุณหภูมิจุดแยกสูงสุด TJ (สูงสุด) และอุณหภูมิพื้นผิวท่อ 25°C หรือสูงกว่า พารามิเตอร์นี้เป็นฟังก์ชันของความต้านทานความร้อนที่กำหนดระหว่างจุดเชื่อมต่อและตัวเรือน, RθJC และอุณหภูมิตัวเรือน:

การสูญเสียจากการสลับไม่รวมอยู่ใน ID และเป็นการยากที่จะรักษาอุณหภูมิพื้นผิวท่อไว้ที่ 25°C (Tcase) เพื่อการใช้งานจริง ดังนั้น กระแสไฟฟ้าสวิตชิ่งจริงในการใช้งานฮาร์ดสวิตซ์มักจะน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของพิกัด ID @ TC = 25°C ซึ่งโดยปกติจะอยู่ในช่วง 1/3 ถึง 1/4 เสริม

นอกจากนี้ สามารถประมาณ ID ที่อุณหภูมิเฉพาะได้หากใช้ความต้านทานความร้อน JA ซึ่งเป็นค่าที่สมจริงมากกว่า

IDM - กระแสเดรนอิมพัลส์

พารามิเตอร์นี้สะท้อนถึงปริมาณกระแสพัลส์ที่อุปกรณ์สามารถจัดการได้ ซึ่งสูงกว่ากระแส DC ต่อเนื่องมาก วัตถุประสงค์ในการกำหนด IDM คือ: บริเวณโอห์มมิกของเส้น สำหรับแรงดันไฟฟ้าเกต-แหล่งกำเนิดที่แน่นอนมอสเฟตดำเนินการโดยมีกระแสไฟระบายสูงสุดอยู่

ปัจจุบัน. ดังที่แสดงในภาพ สำหรับแรงดันไฟฟ้าระหว่างแหล่งเกตและแหล่งที่กำหนด หากจุดปฏิบัติงานอยู่ในขอบเขตเชิงเส้น กระแสเดรนที่เพิ่มขึ้นจะทำให้แรงดันไฟฟ้าของเดรน-ซอร์สเพิ่มขึ้น ซึ่งจะเพิ่มการสูญเสียการนำไฟฟ้า การทำงานที่ใช้พลังงานสูงเป็นเวลานานจะส่งผลให้อุปกรณ์ขัดข้อง ด้วยเหตุนี้

ดังนั้น จำเป็นต้องตั้งค่า IDM ที่ระบุให้ต่ำกว่าขอบเขตที่แรงดันไฟฟ้าไดรฟ์เกตทั่วไป จุดตัดของขอบเขตอยู่ที่จุดตัดของ Vgs และเส้นโค้ง

ดังนั้นจึงจำเป็นต้องตั้งค่าขีดจำกัดความหนาแน่นกระแสบนเพื่อป้องกันไม่ให้ชิปร้อนเกินไปและไหม้ โดยพื้นฐานแล้วเพื่อป้องกันกระแสไฟไหลมากเกินไปผ่านสายแพ็คเกจ เนื่องจากในบางกรณี "การเชื่อมต่อที่อ่อนแอที่สุด" บนชิปทั้งหมดไม่ใช่ตัวชิป แต่เป็นสายแพ็คเกจ

เมื่อพิจารณาถึงข้อจำกัดของผลกระทบทางความร้อนต่อ IDM อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะขึ้นอยู่กับความกว้างของพัลส์ ช่วงเวลาระหว่างพัลส์ การกระจายความร้อน RDS(on) และรูปคลื่นและแอมพลิจูดของกระแสพัลส์ เพียงน่าพอใจว่ากระแสพัลส์ไม่เกินขีดจำกัด IDM ไม่ได้รับประกันว่าอุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อ

ไม่เกินค่าสูงสุดที่อนุญาต อุณหภูมิจุดเชื่อมต่อภายใต้กระแสพัลส์สามารถประมาณได้โดยอ้างอิงถึงการอภิปรายเกี่ยวกับความต้านทานความร้อนชั่วคราวในคุณสมบัติทางความร้อนและทางกล

PD - การกระจายพลังงานของช่องทั้งหมดที่อนุญาต

การกระจายพลังงานของช่องสัญญาณทั้งหมดที่อนุญาตจะปรับเทียบการกระจายพลังงานสูงสุดที่อุปกรณ์สามารถกระจายได้ และสามารถแสดงเป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อสูงสุดและความต้านทานความร้อนที่อุณหภูมิเคส 25°C

TJ, TSTG - ช่วงอุณหภูมิแวดล้อมในการทำงานและการจัดเก็บ

พารามิเตอร์ทั้งสองนี้จะปรับเทียบช่วงอุณหภูมิหัวต่อที่อนุญาตโดยสภาพแวดล้อมการทำงานและการจัดเก็บของอุปกรณ์ ช่วงอุณหภูมินี้ถูกตั้งค่าให้ตรงกับอายุการใช้งานขั้นต่ำของอุปกรณ์ การตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ทำงานภายในช่วงอุณหภูมินี้จะช่วยยืดอายุการใช้งานได้อย่างมาก

พลังงานพังทลายถล่ม EAS-พัลส์เดี่ยว

 

หากแรงดันไฟฟ้าเกินขนาด (โดยปกติจะเกิดจากกระแสรั่วไหลและการเหนี่ยวนำกระแสไฟรั่ว) ไม่เกินแรงดันพังทลาย อุปกรณ์จะไม่เกิดการพังทลายของหิมะถล่ม ดังนั้นจึงไม่ต้องการความสามารถในการกระจายการสลายตัวของหิมะถล่ม พลังงานพังทลายของหิมะถล่มจะปรับเทียบการเกินพิกัดชั่วคราวที่อุปกรณ์สามารถทนได้

พลังงานพังทลายของหิมะถล่มจะกำหนดค่าที่ปลอดภัยของแรงดันไฟฟ้าเกินพิกัดชั่วคราวที่อุปกรณ์สามารถทนได้ และขึ้นอยู่กับปริมาณพลังงานที่ต้องกระจายเพื่อให้พังทลายของหิมะถล่ม

อุปกรณ์ที่กำหนดระดับพลังงานพังทลายของหิมะถล่มมักจะกำหนดระดับ EAS ด้วยเช่นกัน ซึ่งมีความหมายใกล้เคียงกับระดับ UIS และกำหนดจำนวนพลังงานพังทลายของหิมะถล่มแบบย้อนกลับที่อุปกรณ์สามารถดูดซับได้อย่างปลอดภัย

L คือค่าตัวเหนี่ยวนำ และ iD คือกระแสสูงสุดที่ไหลในตัวเหนี่ยวนำ ซึ่งจะถูกแปลงเป็นกระแสระบายในอุปกรณ์วัดอย่างกะทันหัน แรงดันไฟฟ้าที่สร้างขึ้นทั่วตัวเหนี่ยวนำมีมากกว่าแรงดันพังทลายของ MOSFET และจะส่งผลให้เกิดพังทลายของหิมะถล่ม เมื่อหิมะถล่มเกิดขึ้น กระแสในตัวเหนี่ยวนำจะไหลผ่านอุปกรณ์ MOSFET แม้ว่ามอสเฟตปิดอยู่ พลังงานที่เก็บไว้ในตัวเหนี่ยวนำจะคล้ายกับพลังงานที่เก็บไว้ในตัวเหนี่ยวนำที่หลงทางและกระจายไปโดย MOSFET

เมื่อ MOSFET เชื่อมต่อแบบขนาน แรงดันพังทลายระหว่างอุปกรณ์แทบจะไม่เหมือนกัน สิ่งที่มักจะเกิดขึ้นคืออุปกรณ์เครื่องหนึ่งเป็นอุปกรณ์เครื่องแรกที่ประสบกับความเสียหายจากหิมะถล่ม และกระแสไฟฟ้า (พลังงาน) ของความเสียหายจากหิมะถล่มที่ตามมาทั้งหมดจะไหลผ่านอุปกรณ์นั้น

EAR - พลังงานแห่งการถล่มซ้ำ

พลังงานของหิมะถล่มซ้ำๆ ได้กลายเป็น "มาตรฐานอุตสาหกรรม" แต่หากไม่มีการตั้งค่าความถี่ การสูญเสียอื่นๆ และปริมาณความเย็น พารามิเตอร์นี้ไม่มีความหมาย สภาวะการกระจายความร้อน (ความเย็น) มักจะควบคุมพลังงานหิมะถล่มที่เกิดขึ้นซ้ำๆ นอกจากนี้ยังเป็นการยากที่จะคาดการณ์ระดับพลังงานที่เกิดจากการพังทลายของหิมะถล่ม

นอกจากนี้ยังเป็นการยากที่จะคาดการณ์ระดับพลังงานที่เกิดจากการพังทลายของหิมะถล่ม

ความหมายที่แท้จริงของระดับ EAR คือการปรับเทียบพลังงานการพังทลายของหิมะถล่มที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ซึ่งอุปกรณ์สามารถทนได้ คำจำกัดความนี้สันนิษฐานว่าไม่มีข้อจำกัดด้านความถี่เพื่อให้อุปกรณ์ไม่ร้อนเกินไป ซึ่งเป็นเรื่องจริงสำหรับอุปกรณ์ใดๆ ที่อาจเกิดการพังของหิมะถล่ม

เป็นความคิดที่ดีที่จะวัดอุณหภูมิของอุปกรณ์ในการทำงานหรือแผงระบายความร้อนเพื่อดูว่าอุปกรณ์ MOSFET มีความร้อนสูงเกินไปหรือไม่ในระหว่างการตรวจสอบการออกแบบอุปกรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ที่อาจเกิดการพังทลายของหิมะถล่ม

IAR - กระแสพังทลายของหิมะถล่ม

สำหรับอุปกรณ์บางชนิด แนวโน้มของการตั้งค่าขอบปัจจุบันบนชิปในระหว่างการพังทลายของหิมะถล่ม กำหนดให้ IAR ของกระแสหิมะถล่มถูกจำกัด ด้วยวิธีนี้ กระแสหิมะถล่มจะกลายเป็น "การพิมพ์อย่างละเอียด" ของข้อกำหนดพลังงานพังทลายของหิมะถล่ม เผยความสามารถที่แท้จริงของตัวเครื่อง

ส่วนที่ 2 ลักษณะทางไฟฟ้าสถิต

V(BR)DSS: แรงดันพังทลายระหว่างเดรน-ซอร์ส (แรงดันทำลาย)

V(BR)DSS (บางครั้งเรียกว่า VBDSS) คือแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งเดรนซึ่งกระแสที่ไหลผ่านท่อระบายน้ำถึงค่าเฉพาะที่อุณหภูมิเฉพาะ และแหล่งกำเนิดเกตลัดวงจร แรงดันไฟฟ้าจากแหล่งระบายในกรณีนี้คือแรงดันพังทลายของหิมะถล่ม

V(BR)DSS คือค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงบวก และที่อุณหภูมิต่ำ V(BR)DSS จะน้อยกว่าพิกัดสูงสุดของแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งเดรนที่ 25°C ที่อุณหภูมิ -50°C, V(BR)DSS น้อยกว่าพิกัดสูงสุดของแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งเดรนที่ -50°C ที่อุณหภูมิ -50°C, V(BR)DSS จะอยู่ที่ประมาณ 90% ของพิกัดแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งเดรนสูงสุดที่ 25°C

VGS(th), VGS(ปิด): แรงดันไฟฟ้าเกณฑ์

VGS(th) คือแรงดันไฟฟ้าที่แรงดันแหล่งเกตที่เพิ่มเข้าไปอาจทำให้เดรนเริ่มมีกระแส หรือกระแสหายไปเมื่อปิด MOSFET และเงื่อนไขสำหรับการทดสอบ (กระแสเดรน แรงดันแหล่งเดรน จุดเชื่อมต่อ อุณหภูมิ) ไว้ด้วย โดยปกติแล้วอุปกรณ์ MOS gate ทั้งหมดจะมีความแตกต่างกัน

แรงดันไฟฟ้าเกณฑ์จะแตกต่างกัน ดังนั้นจึงระบุช่วงการเปลี่ยนแปลงของ VGS(th) VGS(th) คือค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นมอสเฟตจะเปิดที่แรงดันแหล่งจ่ายเกตค่อนข้างต่ำ

RDS (เปิด): ความต้านทานต่อ

RDS(on) คือความต้านทานของแหล่งเดรนที่วัดที่กระแสเดรนที่ระบุ (โดยปกติจะเป็นครึ่งหนึ่งของกระแส ID) แรงดันไฟฟ้าระหว่างเกตและแหล่งกำเนิด และ 25°C RDS(on) คือความต้านทานของแหล่งเดรนที่วัดที่กระแสเดรนที่ระบุ (โดยปกติจะเป็นครึ่งหนึ่งของกระแส ID) แรงดันไฟฟ้าระหว่างเกตและแหล่งกำเนิด และ 25°C

IDSS: กระแสระบายแรงดันเกตเป็นศูนย์

IDSS คือกระแสไฟรั่วระหว่างท่อระบายน้ำและแหล่งกำเนิดที่แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายท่อระบายน้ำเฉพาะ เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแหล่งเกตเป็นศูนย์ เนื่องจากกระแสรั่วไหลจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ IDSS จึงมีการระบุทั้งที่อุณหภูมิห้องและอุณหภูมิสูง การกระจายพลังงานเนื่องจากกระแสไฟฟ้ารั่วสามารถคำนวณได้โดยการคูณ IDSS ด้วยแรงดันไฟฟ้าระหว่างแหล่งระบายน้ำ ซึ่งโดยปกติแล้วจะน้อยมาก

IGSS - กระแสรั่วไหลของแหล่งกำเนิดเกต

IGSS คือกระแสไฟรั่วที่ไหลผ่านเกตที่แรงดันไฟฟ้าแหล่งกำเนิดเกตเฉพาะ

ส่วนที่ 3 ลักษณะทางไฟฟ้าแบบไดนามิก

Ciss : ความจุอินพุต

ความจุระหว่างเกตและแหล่งกำเนิด ซึ่งวัดด้วยสัญญาณ AC โดยการลัดวงจรท่อระบายน้ำไปยังแหล่งกำเนิด คือความจุอินพุต Ciss เกิดขึ้นจากการเชื่อมต่อความจุของเกตเดรน, Cgd และความจุของแหล่งกำเนิดเกต, Cgs แบบขนาน หรือ Ciss = Cgs + Cgd อุปกรณ์จะเปิดขึ้นเมื่อความจุอินพุตถูกชาร์จตามแรงดันไฟฟ้าเกณฑ์ และจะปิดเมื่อคายประจุจนถึงค่าที่กำหนด ดังนั้นวงจรไดรเวอร์และ Ciss จึงมีผลกระทบโดยตรงต่อความล่าช้าในการเปิดและปิดอุปกรณ์

ต้นทุน : ความจุเอาต์พุต

ความจุเอาท์พุตคือความจุระหว่างเดรนและแหล่งกำเนิดที่วัดด้วยสัญญาณ AC เมื่อแหล่งกำเนิดเกตลัดวงจร Coss ถูกสร้างขึ้นโดยการขนานความจุ Cds ของเดรน-ซอร์ส และความจุของเกต-เดรน Cgd หรือ Coss = Cds + Cgd สำหรับการใช้งานแบบซอฟต์สวิตชิ่ง Coss มีความสำคัญมากเพราะอาจทำให้เกิดเสียงสะท้อนในวงจรได้

Crss : ความจุการถ่ายโอนแบบย้อนกลับ

ความจุที่วัดได้ระหว่างท่อระบายน้ำและประตูโดยมีแหล่งกำเนิดต่อสายดินคือความจุการถ่ายโอนแบบย้อนกลับ ความจุการถ่ายโอนแบบย้อนกลับเทียบเท่ากับความจุของเกตเดรน Cres = Cgd และมักเรียกว่าความจุของมิลเลอร์ ซึ่งเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดสำหรับเวลาขึ้นและลงของสวิตช์

เป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญสำหรับเวลาขึ้นลงของสวิตช์ และยังส่งผลต่อเวลาหน่วงเวลาปิดเครื่องด้วย ความจุจะลดลงเมื่อแรงดันเดรนเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะความจุเอาต์พุตและความจุการถ่ายโอนแบบย้อนกลับ

Qgs, Qgd และ Qg: ค่าเกต

ค่าประจุเกตสะท้อนถึงประจุที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุระหว่างเทอร์มินัล เนื่องจากประจุบนตัวเก็บประจุเปลี่ยนแปลงไปตามแรงดันไฟฟ้าในขณะที่สวิตช์ ผลกระทบของประจุเกตจึงมักถูกนำมาพิจารณาเมื่อออกแบบวงจรขับเกต

Qgs คือประจุจาก 0 ถึงจุดเปลี่ยนเว้าจุดแรก Qgd คือส่วนจากจุดเปลี่ยนเว้าที่หนึ่งถึงจุดที่สอง (หรือเรียกอีกอย่างว่าประจุ "Miller") และ Qg คือส่วนตั้งแต่ 0 ถึงจุดที่ VGS เท่ากับไดรฟ์เฉพาะ แรงดันไฟฟ้า

การเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟรั่วและแรงดันแหล่งจ่ายไฟรั่วมีผลกระทบค่อนข้างน้อยต่อค่าประจุของเกต และประจุของเกตจะไม่เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ มีการระบุเงื่อนไขการทดสอบ กราฟของประจุเกตจะแสดงอยู่ในเอกสารข้อมูล ซึ่งรวมถึงกราฟความแปรผันของประจุเกตที่สอดคล้องกันสำหรับกระแสรั่วไหลคงที่และแรงดันไฟฟ้าแหล่งรั่วไหลที่แตกต่างกัน

เส้นโค้งความแปรผันของประจุเกตที่สอดคล้องกันสำหรับกระแสเดรนคงที่และแรงดันไฟฟ้าของแหล่งเดรนที่แตกต่างกันจะรวมอยู่ในเอกสารข้อมูล ในกราฟ แรงดันไฟฟ้าที่ราบสูง VGS(pl) จะเพิ่มขึ้นน้อยลงเมื่อกระแสเพิ่มขึ้น (และลดลงเมื่อกระแสลดลง) แรงดันไฟฟ้าที่ราบสูงยังเป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าที่เกณฑ์ ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่เกณฑ์ต่างกันจะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าที่ราบสูงที่แตกต่างกัน

แรงดันไฟฟ้า

แผนภาพต่อไปนี้มีรายละเอียดและนำไปใช้มากขึ้น:

td(on) : เวลาหน่วงเวลาตรงเวลา

เวลาหน่วงเวลาตรงคือเวลาที่แรงดันไฟฟ้าแหล่งเกตเพิ่มขึ้นเป็น 10% ของแรงดันไฟฟ้าไดรฟ์เกตจนถึงเมื่อกระแสรั่วไหลเพิ่มขึ้นเป็น 10% ของกระแสที่ระบุ

td(off) : เวลาหน่วงเวลาปิด

เวลาหน่วงการปิดเครื่องคือเวลาที่ผ่านไปตั้งแต่เมื่อแรงดันแหล่งจ่ายเกตลดลงเหลือ 90% ของแรงดันไฟฟ้าขับเกตจนถึงเมื่อกระแสไฟรั่วลดลงเหลือ 90% ของกระแสที่ระบุ นี่แสดงความล่าช้าที่เกิดขึ้นก่อนที่กระแสไฟฟ้าจะถูกถ่ายโอนไปยังโหลด

tr : เวลาที่เพิ่มขึ้น

เวลาที่เพิ่มขึ้นคือเวลาที่กระแสท่อระบายน้ำจะเพิ่มขึ้นจาก 10% เป็น 90%

tf : เวลาตก

เวลาตกคือเวลาที่กระแสท่อระบายน้ำลดลงจาก 90% เป็น 10%