คุณรู้เกี่ยวกับพารามิเตอร์ MOSFET มากแค่ไหน? OLUKEY วิเคราะห์ให้คุณ

"MOSFET" เป็นตัวย่อของทรานซิสเตอร์สนามผลสารกึ่งตัวนำโลหะออกไซด์ เป็นอุปกรณ์ที่ทำจากวัสดุสามชนิด: โลหะ ออกไซด์ (SiO2 หรือ SiN) และเซมิคอนดักเตอร์ MOSFET เป็นหนึ่งในอุปกรณ์พื้นฐานที่สุดในสาขาเซมิคอนดักเตอร์ ไม่ว่าจะเป็นในการออกแบบ IC หรือการใช้งานวงจรระดับบอร์ดก็ครอบคลุมมาก พารามิเตอร์หลักของ MOSFET ได้แก่ ID, IDM, VGSS, V(BR)DSS, RDS(on), VGS(th) ฯลฯ คุณรู้จักสิ่งเหล่านี้หรือไม่? บริษัท OLUKEY ในฐานะ winsok สื่อระดับกลางถึงระดับสูงของไต้หวันและแรงดันไฟฟ้าต่ำมอสเฟตผู้ให้บริการตัวแทน มีทีมงานหลักที่มีประสบการณ์เกือบ 20 ปี ที่จะอธิบายให้คุณทราบรายละเอียดเกี่ยวกับพารามิเตอร์ต่างๆ ของ MOSFET!

รูปภาพ: เอกสารข้อมูลจำเพาะ WINSOK MOSFETWSG03N10

คำอธิบายความหมายของพารามิเตอร์ MOSFET

1. พารามิเตอร์สุดขีด:

ID: กระแสไฟจากแหล่งระบายสูงสุด มันหมายถึงกระแสสูงสุดที่อนุญาตให้ผ่านระหว่างท่อระบายน้ำและแหล่งกำเนิดเมื่อทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามทำงานตามปกติ กระแสไฟฟ้าในการทำงานของทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามไม่ควรเกิน ID พารามิเตอร์นี้จะลดลงเมื่ออุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อเพิ่มขึ้น

IDM: กระแสไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิดพัลส์สูงสุด พารามิเตอร์นี้จะลดลงเมื่ออุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อเพิ่มขึ้น ซึ่งสะท้อนถึงความต้านทานต่อแรงกระแทก และยังสัมพันธ์กับเวลาพัลส์ด้วย หากพารามิเตอร์นี้น้อยเกินไป ระบบอาจมีความเสี่ยงที่กระแสไฟฟ้าจะพังในระหว่างการทดสอบ OCP

PD: กำลังกระจายสูงสุด หมายถึงการกระจายพลังงานจากแหล่งเดรนสูงสุดที่อนุญาตโดยไม่ทำให้ประสิทธิภาพของทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามลดลง เมื่อใช้แล้ว การใช้พลังงานจริงของ FET ควรน้อยกว่า PDSM และปล่อยให้มีอัตรากำไรขั้นต้น โดยทั่วไปพารามิเตอร์นี้จะลดลงเมื่ออุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อเพิ่มขึ้น

VDSS: แหล่งจ่ายเดรนสูงสุดทนต่อแรงดันไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายเดรนเมื่อกระแสเดรนที่ไหลถึงค่าเฉพาะ (เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว) ภายใต้อุณหภูมิที่กำหนดและการลัดวงจรของแหล่งเกต แรงดันไฟฟ้าจากแหล่งระบายในกรณีนี้เรียกอีกอย่างว่าแรงดันพังทลายของหิมะถล่ม VDSS มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเป็นบวก ที่อุณหภูมิ -50°C VDSS จะอยู่ที่ประมาณ 90% ของอุณหภูมิ 25°C เนื่องจากค่าเผื่อที่เหลืออยู่ในการผลิตปกติ แรงดันพังทลายของหิมะถล่มของ MOSFET จึงมากกว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดเสมอ

โอลูกี้เคล็ดลับที่อบอุ่น: เพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ ภายใต้สภาพการทำงานที่เลวร้ายที่สุด ขอแนะนำว่าแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานไม่ควรเกิน 80~90% ของค่าพิกัด

VGSS: แหล่งกำเนิดเกตสูงสุดทนต่อแรงดันไฟฟ้า มันอ้างถึงค่า VGS เมื่อกระแสย้อนกลับระหว่างเกตและแหล่งกำเนิดเริ่มเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เกินค่าแรงดันไฟฟ้านี้จะทำให้เกิดการสลายอิเล็กทริกของชั้นเกตออกไซด์ซึ่งเป็นการสลายแบบทำลายล้างและไม่สามารถย้อนกลับได้

TJ: อุณหภูมิจุดเชื่อมต่อการทำงานสูงสุด โดยปกติจะเป็น 150 ℃หรือ 175 ℃ ภายใต้สภาพการทำงานของการออกแบบอุปกรณ์จำเป็นต้องหลีกเลี่ยงอุณหภูมิเกินนี้และเว้นระยะขอบไว้

TSTG: ช่วงอุณหภูมิในการจัดเก็บ

พารามิเตอร์ทั้งสองนี้ TJ และ TSTG จะปรับเทียบช่วงอุณหภูมิหัวต่อที่อนุญาตโดยสภาพแวดล้อมการทำงานและการจัดเก็บของอุปกรณ์ ช่วงอุณหภูมินี้ได้รับการตั้งค่าให้ตรงตามข้อกำหนดอายุการใช้งานขั้นต่ำของอุปกรณ์ หากมั่นใจว่าอุปกรณ์ทำงานภายในช่วงอุณหภูมินี้ อายุการใช้งานของอุปกรณ์จะขยายออกไปอย่างมาก

2. พารามิเตอร์คงที่

เงื่อนไขการทดสอบ MOSFET โดยทั่วไปคือ 2.5V, 4.5V และ 10V

V(BR)DSS: แรงดันพังทลายของแหล่งเดรน หมายถึงแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งเดรนสูงสุดที่ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามสามารถทนได้เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแหล่งเกตคือ 0 นี่เป็นพารามิเตอร์จำกัด และแรงดันไฟฟ้าในการทำงานที่ใช้กับทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามจะต้องน้อยกว่า V(BR) ดีเอสเอส. มีลักษณะอุณหภูมิที่เป็นบวก ดังนั้นค่าของพารามิเตอร์นี้ภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำจึงควรคำนึงถึงความปลอดภัยด้วย

△V(BR)DSS/△Tj: ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของแรงดันพังทลายของแหล่งระบาย โดยทั่วไป 0.1V/℃

RDS (เปิด): ภายใต้เงื่อนไขบางประการของ VGS (ปกติคือ 10V) อุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อและกระแสไฟเดรน ความต้านทานสูงสุดระหว่างเดรนและแหล่งกำเนิดเมื่อเปิด MOSFET เป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญมากที่กำหนดพลังงานที่ใช้เมื่อเปิด MOSFET โดยทั่วไปพารามิเตอร์นี้จะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อเพิ่มขึ้น ดังนั้น ค่าของพารามิเตอร์นี้ที่อุณหภูมิจุดเชื่อมต่อการทำงานสูงสุดจึงควรใช้ในการคำนวณการสูญเสียและแรงดันตกคร่อม

VGS(th): แรงดันไฟฟ้าเปิด (แรงดันไฟฟ้าเกณฑ์) เมื่อแรงดันไฟฟ้าควบคุมเกตภายนอก VGS เกิน VGS(th) ชั้นการผกผันของพื้นผิวของท่อระบายน้ำและบริเวณแหล่งกำเนิดจะสร้างช่องสัญญาณที่เชื่อมต่อกัน ในการใช้งาน แรงดันเกตเมื่อ ID เท่ากับ 1 mA ภายใต้สภาวะไฟฟ้าลัดวงจรของเดรน มักเรียกว่าแรงดันเปิด โดยทั่วไปพารามิเตอร์นี้จะลดลงเมื่ออุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อเพิ่มขึ้น

IDSS: กระแสจากแหล่งเดรนอิ่มตัว, กระแสจากแหล่งเดรนเมื่อแรงดันเกต VGS=0 และ VDS เป็นค่าที่แน่นอน โดยทั่วไปจะอยู่ที่ระดับไมโครแอมป์

IGSS: กระแสไดรฟ์เกตแหล่งที่มาหรือกระแสย้อนกลับ เนื่องจากอิมพีแดนซ์อินพุต MOSFET มีขนาดใหญ่มาก โดยทั่วไป IGSS จึงอยู่ในระดับนาโนแอมป์

3. พารามิเตอร์แบบไดนามิก

gfs: การทรานส์คอนดักเตอร์ หมายถึงอัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงกระแสไฟขาออกของเดรนต่อการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าของเกต-แหล่งกำเนิด เป็นการวัดความสามารถของแรงดันไฟฟ้าเกต - ซอร์สในการควบคุมกระแสไฟเดรน โปรดดูแผนภูมิสำหรับความสัมพันธ์ในการถ่ายโอนระหว่าง gfs และ VGS

Qg: ความสามารถในการชาร์จเกตทั้งหมด MOSFET เป็นอุปกรณ์ขับเคลื่อนประเภทแรงดันไฟฟ้า กระบวนการขับเคลื่อนคือกระบวนการสร้างแรงดันเกต ทำได้โดยการชาร์จความจุระหว่างแหล่งกำเนิดเกตและท่อระบายน้ำของเกต ด้านนี้จะกล่าวถึงรายละเอียดด้านล่าง

Qgs: ความสามารถในการชาร์จแหล่งกำเนิดเกต

Qgd: ค่าธรรมเนียมจากประตูถึงท่อระบายน้ำ (คำนึงถึงผลกระทบของมิลเลอร์) MOSFET เป็นอุปกรณ์ขับเคลื่อนประเภทแรงดันไฟฟ้า กระบวนการขับเคลื่อนคือกระบวนการสร้างแรงดันเกต ทำได้โดยการชาร์จความจุระหว่างแหล่งกำเนิดเกตและท่อระบายน้ำของเกต

Td(on): เวลาหน่วงการนำไฟฟ้า เวลาที่แรงดันไฟฟ้าอินพุตเพิ่มขึ้นเป็น 10% จนกระทั่ง VDS ลดลงเหลือ 90% ของแอมพลิจูด

Tr: เวลาที่เพิ่มขึ้น เวลาสำหรับแรงดันเอาต์พุต VDS จะลดลงจาก 90% เป็น 10% ของแอมพลิจูด

Td(off): เวลาหน่วงการปิดเครื่อง คือ เวลาตั้งแต่แรงดันไฟฟ้าอินพุตลดลงถึง 90% ไปจนถึงเมื่อ VDS เพิ่มขึ้นเป็น 10% ของแรงดันไฟฟ้าปิดเครื่อง

Tf: เวลาตก คือเวลาที่แรงดันเอาต์พุต VDS จะเพิ่มขึ้นจาก 10% เป็น 90% ของแอมพลิจูด

Ciss: ความจุอินพุต ลัดวงจรท่อระบายน้ำและแหล่งกำเนิด และวัดความจุระหว่างเกตและแหล่งกำเนิดด้วยสัญญาณ AC Ciss= CGD + CGS (ซีดีลัดวงจร) มีผลกระทบโดยตรงต่อความล่าช้าในการเปิดและปิดอุปกรณ์

คอส: ความจุเอาต์พุต ลัดวงจรเกตและแหล่งกำเนิด และวัดความจุระหว่างท่อระบายน้ำและแหล่งกำเนิดด้วยสัญญาณ AC คอส = CDS +CGD

Crss: ความจุการส่งกลับ เมื่อแหล่งกำเนิดเชื่อมต่อกับกราวด์ ค่าความจุที่วัดได้ระหว่างท่อระบายน้ำและเกต Crss=CGD หนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญสำหรับสวิตช์คือเวลาขึ้นและลง Crss=CGD

ความจุระหว่างอิเล็กโทรดและความจุที่เกิดจาก MOSFET ของ MOSFET แบ่งออกเป็นความจุอินพุต ความจุเอาต์พุต และความจุป้อนกลับโดยผู้ผลิตส่วนใหญ่ ค่าที่ยกมาเป็นค่าแรงดันไฟฟ้าจากเดรนถึงแหล่งกำเนิดคงที่ ความจุเหล่านี้เปลี่ยนแปลงเมื่อแรงดันไฟฟ้าของแหล่งเดรนเปลี่ยนไป และค่าความจุจะมีผลจำกัด ค่าความจุอินพุตเป็นเพียงการบ่งชี้โดยประมาณของการชาร์จที่วงจรขับต้องการ ในขณะที่ข้อมูลการชาร์จเกตจะมีประโยชน์มากกว่า โดยระบุปริมาณพลังงานที่เกทต้องชาร์จเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าจากเกตถึงแหล่งกำเนิดเฉพาะ

4. พารามิเตอร์ลักษณะการพังทลายของหิมะถล่ม

พารามิเตอร์คุณลักษณะการพังทลายของหิมะถล่มเป็นตัวบ่งชี้ความสามารถของ MOSFET ในการทนต่อแรงดันไฟฟ้าเกินในสถานะปิด หากแรงดันไฟฟ้าเกินขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าของแหล่งเดรน อุปกรณ์จะอยู่ในสถานะหิมะถล่ม

EAS: พลังงานพังทลายของหิมะถล่มแบบพัลส์เดี่ยว นี่คือพารามิเตอร์จำกัด ซึ่งระบุพลังงานสลายหิมะถล่มสูงสุดที่ MOSFET สามารถทนได้

IAR: กระแสหิมะถล่ม

EAR: พลังงานสลายหิมะถล่มซ้ำแล้วซ้ำอีก

5. พารามิเตอร์ไดโอดในวิฟ

IS: กระแสไหลอิสระสูงสุดอย่างต่อเนื่อง (จากแหล่งกำเนิด)

ISM: กระแสหมุนอิสระสูงสุดของพัลส์ (จากแหล่งกำเนิด)

VSD: แรงดันตกไปข้างหน้า

Trr: เวลาฟื้นตัวแบบย้อนกลับ

Qrr: การกู้คืนการชาร์จแบบย้อนกลับ

ตัน: เวลาการนำไปข้างหน้า (โดยพื้นฐานแล้วไม่มีนัยสำคัญ)

พารามิเตอร์คุณลักษณะการพังทลายของหิมะถล่ม WINSOK MOSFET

เวลาเปิดและปิดของ MOSFET

ในระหว่างขั้นตอนการสมัคร มักจะต้องพิจารณาลักษณะต่อไปนี้:

1. ลักษณะค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงบวกของ V (BR) DSS คุณลักษณะนี้ซึ่งแตกต่างจากอุปกรณ์ไบโพลาร์ ทำให้เชื่อถือได้มากขึ้นเมื่ออุณหภูมิการทำงานปกติเพิ่มขึ้น แต่คุณต้องใส่ใจกับความน่าเชื่อถือของมันในระหว่างการสตาร์ทขณะเย็นที่อุณหภูมิต่ำด้วย

2. ลักษณะค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบของ V(GS)th ศักยภาพของเกณฑ์เกตจะลดลงในระดับหนึ่งเมื่ออุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อเพิ่มขึ้น การแผ่รังสีบางส่วนจะลดศักยภาพขีดจำกัดนี้ด้วยซ้ำ ซึ่งอาจต่ำกว่า 0 ก็ได้ คุณลักษณะนี้ต้องการให้วิศวกรให้ความสนใจกับการรบกวนและการทริกเกอร์ที่ผิดพลาดของ MOSFET ในสถานการณ์เหล่านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งาน MOSFET ที่มีศักยภาพเกณฑ์ต่ำ เนื่องจากคุณลักษณะนี้ บางครั้งจึงจำเป็นต้องออกแบบศักย์ไฟฟ้านอกของตัวขับเกตให้เป็นค่าลบ (อ้างอิงถึงประเภท N, ประเภท P และอื่นๆ) เพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนและการกระตุ้นที่ผิดพลาด

3.ลักษณะค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงบวกของ VDSon/RDSo คุณลักษณะที่ VDSon/RDSon เพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่ออุณหภูมิจุดเชื่อมต่อเพิ่มขึ้น ทำให้สามารถใช้ MOSFET แบบขนานได้โดยตรง อุปกรณ์ไบโพลาร์เป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามในเรื่องนี้ ดังนั้นการใช้งานแบบขนานจึงค่อนข้างซับซ้อน RDSon จะเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่อ ID เพิ่มขึ้น คุณลักษณะนี้และคุณลักษณะอุณหภูมิเชิงบวกของจุดเชื่อมต่อและพื้นผิว RDSon ช่วยให้ MOSFET หลีกเลี่ยงการพังทลายขั้นที่สอง เช่น อุปกรณ์ไบโพลาร์ อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าผลกระทบของคุณลักษณะนี้ค่อนข้างจำกัด เมื่อใช้งานแบบขนาน แบบพุชพูล หรือแอปพลิเคชันอื่น คุณจะไม่สามารถพึ่งพาการควบคุมตนเองของคุณสมบัตินี้ได้อย่างสมบูรณ์ ยังคงจำเป็นต้องมีมาตรการพื้นฐานบางประการ คุณลักษณะนี้ยังอธิบายด้วยว่าการสูญเสียการนำไฟฟ้าจะมีมากขึ้นที่อุณหภูมิสูง ดังนั้นควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการเลือกพารามิเตอร์เมื่อคำนวณการสูญเสีย

4. คุณลักษณะค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบของ ID ความเข้าใจในพารามิเตอร์ MOSFET และคุณลักษณะหลักของ ID จะลดลงอย่างมากเมื่ออุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อเพิ่มขึ้น คุณลักษณะนี้ทำให้บ่อยครั้งจำเป็นต้องพิจารณาพารามิเตอร์ ID ที่อุณหภูมิสูงในระหว่างการออกแบบ

5. คุณลักษณะค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบของความสามารถในการถล่ม IER/EAS หลังจากที่อุณหภูมิจุดเชื่อมต่อเพิ่มขึ้น แม้ว่า MOSFET จะมี V(BR)DSS ที่ใหญ่กว่า แต่ก็ควรสังเกตว่า EAS จะลดลงอย่างมาก กล่าวคือความสามารถในการทนต่อหิมะถล่มภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงนั้นอ่อนแอกว่าที่อุณหภูมิปกติมาก

6. ความสามารถในการนำและประสิทธิภาพการกู้คืนแบบย้อนกลับของไดโอดปรสิตใน MOSFET นั้นไม่ได้ดีไปกว่าไดโอดธรรมดา ไม่คาดว่าจะถูกนำมาใช้เป็นพาหะกระแสหลักในการออกแบบ ไดโอดบล็อกมักจะเชื่อมต่อแบบอนุกรมเพื่อทำให้ไดโอดปรสิตในร่างกายเป็นโมฆะ และใช้ไดโอดแบบขนานเพิ่มเติมเพื่อสร้างพาหะไฟฟ้าของวงจร อย่างไรก็ตาม ถือได้ว่าเป็นตัวพาในกรณีของการนำไฟฟ้าระยะสั้นหรือข้อกำหนดกระแสไฟเล็กน้อย เช่น การแก้ไขแบบซิงโครนัส

7. การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของศักยภาพในท่อระบายน้ำอาจทำให้เกิดการปลอมแปลงการขับเคลื่อนเกต ดังนั้นความเป็นไปได้นี้จำเป็นต้องได้รับการพิจารณาในการใช้งาน dVDS/dt ขนาดใหญ่ (วงจรสวิตชิ่งความถี่สูงอย่างรวดเร็ว)