ความจุเกต ความต้านทานออน และพารามิเตอร์อื่นๆ ของ MOSFET

I. ความจุเกต

ความจุเกตส่วนใหญ่ประกอบด้วยความจุอินพุต (Ciss), ความจุเอาต์พุต (Coss) และความจุการถ่ายโอนแบบย้อนกลับ (Crss หรือที่เรียกว่าความจุมิลเลอร์)

 

ความจุอินพุต (Ciss):

 

คำจำกัดความ: ความจุอินพุตคือความจุรวมระหว่างเกตและแหล่งกำเนิดและท่อระบายน้ำ และประกอบด้วยความจุของแหล่งกำเนิดเกต (Cgs) และความจุของเกตเดรน (Cgd) ที่เชื่อมต่อแบบขนาน เช่น Ciss = Cgs + Cgd

 

ฟังก์ชั่น: ความจุอินพุตส่งผลต่อความเร็วในการเปลี่ยนของ MOSFET เมื่อประจุไฟฟ้าเข้าถูกชาร์จเป็นแรงดันไฟฟ้าตามเกณฑ์ อุปกรณ์จะสามารถเปิดได้ เมื่อปล่อยประจุจนถึงค่าที่กำหนดก็สามารถปิดอุปกรณ์ได้ ดังนั้นวงจรการขับขี่และ Ciss จึงมีผลกระทบโดยตรงต่อความล่าช้าในการเปิดและปิดเครื่อง

 

ความจุเอาต์พุต (คอส):

คำจำกัดความ: ความจุไฟฟ้าเอาท์พุตคือความจุรวมระหว่างเดรนและแหล่งกำเนิด และประกอบด้วยความจุของเดรน-ซอร์ส (Cds) และความจุเกต-เดรน (Cgd) ในแบบคู่ขนาน กล่าวคือ Coss = Cds + Cgd

 

บทบาท: ในแอปพลิเคชันซอฟต์สวิตชิ่ง Coss มีความสำคัญมากเนื่องจากอาจทำให้เกิดเสียงสะท้อนในวงจร

 

ความจุเกียร์ถอยหลัง (Crss):

คำนิยาม: ความจุการถ่ายโอนแบบย้อนกลับเทียบเท่ากับความจุของเกตเดรน (Cgd) และมักเรียกว่าความจุของมิลเลอร์

 

บทบาท: ความจุการถ่ายโอนแบบย้อนกลับเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญสำหรับเวลาขึ้นและลงของสวิตช์ และยังส่งผลต่อเวลาหน่วงเวลาปิดเครื่องด้วย ค่าความจุไฟฟ้าจะลดลงเมื่อแรงดันไฟฟ้าของแหล่งเดรนเพิ่มขึ้น

ครั้งที่สอง ความต้านทานต่อ (Rds(on))

 

คำจำกัดความ: ความต้านทานออนคือความต้านทานระหว่างแหล่งกำเนิดและเดรนของ MOSFET ในสถานะเปิดภายใต้สภาวะเฉพาะ (เช่น กระแสรั่วไหลเฉพาะ แรงดันเกต และอุณหภูมิ)

 

ปัจจัยที่มีอิทธิพล: ความต้านทานออนไม่ใช่ค่าคงที่ แต่จะได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิ อุณหภูมิยิ่งสูง ค่า Rds(on) ก็จะยิ่งมากขึ้น นอกจากนี้ ยิ่งแรงดันไฟฟ้าทนสูง โครงสร้างภายในของ MOSFET ยิ่งหนาขึ้นเท่าใด ค่าความต้านทานออนที่สอดคล้องกันก็จะยิ่งสูงขึ้นตามไปด้วย

 

 

ความสำคัญ: เมื่อออกแบบแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งหรือวงจรขับ จำเป็นต้องพิจารณาความต้านทานออนของ MOSFET เนื่องจากกระแสที่ไหลผ่าน MOSFET จะใช้พลังงานบนความต้านทานนี้ และพลังงานที่ใช้ส่วนนี้เรียกว่า การสูญเสียความต้านทาน การเลือก MOSFET ที่มีความต้านทานออนต่ำสามารถลดการสูญเสียความต้านทานออนได้

 

ประการที่สาม พารามิเตอร์ที่สำคัญอื่นๆ

นอกจากความจุเกตและความต้านทานออนแล้ว MOSFET ยังมีพารามิเตอร์ที่สำคัญอื่นๆ เช่น:

V(BR)DSS (แรงดันพังทลายของแหล่งกำเนิดเดรน):แรงดันไฟฟ้าของแหล่งกำเนิดเดรนซึ่งกระแสที่ไหลผ่านท่อระบายน้ำถึงค่าเฉพาะที่อุณหภูมิที่กำหนด และแหล่งกำเนิดเกตลัดวงจร หากเกินค่านี้ ท่ออาจเสียหายได้

 

VGS(th) (แรงดันขั้นต่ำ):แรงดันไฟฟ้าเกตที่จำเป็นในการทำให้ช่องนำไฟฟ้าเริ่มก่อตัวระหว่างแหล่งกำเนิดและท่อระบายน้ำ สำหรับ MOSFET แบบ N-channel มาตรฐาน VT จะอยู่ที่ประมาณ 3 ถึง 6V

 

ID (กระแสเดรนต่อเนื่องสูงสุด):กระแสไฟ DC ต่อเนื่องสูงสุดที่ชิปอนุญาตได้ที่อุณหภูมิจุดแยกพิกัดสูงสุด

 

IDM (กระแสไฟระบายพัลส์สูงสุด):สะท้อนถึงระดับของกระแสพัลส์ที่อุปกรณ์สามารถจัดการได้ โดยกระแสพัลส์จะสูงกว่ากระแส DC ต่อเนื่องมาก

 

PD (การกระจายพลังงานสูงสุด):อุปกรณ์สามารถกระจายการใช้พลังงานสูงสุดได้

 

โดยสรุป ความจุเกต ความต้านทานออน และพารามิเตอร์อื่นๆ ของ MOSFET มีความสำคัญต่อประสิทธิภาพและการใช้งาน และจำเป็นต้องได้รับเลือกและออกแบบตามสถานการณ์และข้อกำหนดการใช้งานเฉพาะ