Apa itu MOSFET?  

   
        Arti asli MOSFET adalah: MOS(Metal Oxide Semiconductor), FET(Field Effect Transistor), yaitu transistor efek medan yang mengontrol semikonduktor (S) melalui pengaruh medan listrik dengan gerbang lapisan logam (M ) melalui lapisan oksida (O).Struktur kekuatan MOSFET

Struktur internal dan simbol kelistrikan MOSFET daya ditunjukkan pada gambar. Ini dapat dibagi menjadi tipe NPN dan tipe PNP. Tipe NPN biasa disebut tipe saluran-n, dan tipe PNP biasa disebut tipe saluran-p. Seperti yang dapat dilihat dari gambar. 1, sumber dan saluran FET saluran-N dihubungkan ke semikonduktor tipe-N, dan sumber dan saluran FET saluran-P dihubungkan ke semikonduktor tipe-P. Kita tahu bahwa triode umum mengontrol arus keluaran dengan arus masukan. Namun, untuk FET, arus keluarannya dikendalikan oleh tegangan masukan (atau tegangan medan). Dapat dianggap bahwa arus masukan sangat kecil atau tidak ada arus masukan, yang membuat perangkat memiliki impedansi masukan yang tinggi, oleh karena itu kami menyebutnya FET.

       Prinsip kerja MOSFET daya
   
       Cut-off: catu daya positif diterapkan antara saluran dan sumber, dan tegangan antara gerbang dan sumber adalah nol. Persimpangan PN J1 yang terbentuk antara daerah basis-P dan daerah drift-N dibalik, dan tidak ada arus yang mengalir antara saluran dan sumber.

Konduktivitas: UGS tegangan positif diterapkan antara gerbang dan sumber. Gerbangnya diisolasi, sehingga tidak ada arus gerbang yang mengalir. Namun, tegangan positif gerbang akan mendorong lubang-lubang di wilayah P di bawahnya, dan menarik pembawa minoritas dan elektron di wilayah P ke permukaan wilayah P di bawah gerbang.Ketika UGS lebih besar dari UT (tegangan nyala atau tegangan ambang batas), konsentrasi elektron pada permukaan daerah P di bawah gerbang akan melebihi konsentrasi lubang, yang akan mengubah semikonduktor tipe P menjadi tipe N dan menjadi lapisan inversi. Lapisan inversi akan membentuk saluran-N untuk menghilangkan sambungan PN J1, dan saluran serta sumber akan menjadi konduktif.Karakteristik dasar MOSFET daya
   
          Karakteristik statis:        

Karakteristik transfer dan karakteristik keluarannya ditunjukkan pada Gambar 2.

 
 

Hubungan antara ID arus drain dan tegangan sumber gerbang UGS disebut karakteristik transfer MOSFET. Ketika ID besar, hubungan antara ID dan UGS kira-kira linier, dan kemiringan kurva didefinisikan sebagai transkonduktansi Gfs.

Karakteristik VA (karakteristik keluaran) dari saluran MOSFET: wilayah cut-off (sesuai dengan wilayah cut-off GTR); Wilayah saturasi (sesuai dengan wilayah amplifikasi GTR); Wilayah tak jenuh (sesuai dengan wilayah jenuh GTR). MOSFET daya bekerja dalam keadaan switching, yaitu beralih bolak-balik antara daerah cutoff dan daerah tak jenuh. Ada dioda parasit antara saluran dan sumber daya MOSFET, dan perangkat menyala ketika tegangan balik diterapkan antara saluran dan sumber. Resistansi daya MOSFET dalam keadaan memiliki koefisien suhu positif, yang bermanfaat untuk pembagian arus ketika perangkat dihubungkan secara paralel.
            Karakteristik dinamis:

Rangkaian uji dan bentuk gelombang proses switching ditunjukkan pada Gambar 3.

 

Waktu tunda penyalaan Td(on) Waktu tunda penyalaan adalah waktu sejak tegangan sumber gerbang naik hingga 10% dari tegangan penggerak gerbang hingga arus bocor naik hingga 10% dari arus yang ditentukan.Tr Rise Time-Rise time adalah waktu yang diperlukan agar arus saluran naik dari 10% menjadi 90%. Nilai iD dalam keadaan tunak ditentukan oleh tegangan catu daya saluran UE dan resistansi beban saluran. Besar kecilnya UGSP berhubungan dengan nilai kondisi mapan iD. Setelah UGS mencapai UGSP, ia terus meningkat di bawah aksi hingga mencapai kondisi stabil, namun iD tidak berubah. ??Waktu buka ton-jumlah waktu tunda pembukaan dan waktu naik.Td(mati) waktu tunda mematikan-waktu tunda mematikan adalah waktu dari saat tegangan sumber gerbang turun hingga 90% dari tegangan penggerak gerbang hingga arus bocor turun hingga 90% dari arus yang ditentukan. Ini menunjukkan penundaan sebelum arus dialirkan ke beban.Tf Fall Time-Waktu jatuh adalah waktu yang diperlukan agar arus pembuangan turun dari 90% menjadi 10%.Waktu mati toff-jumlah waktu tunda mematikan dan waktu jatuh.
          Memahami beberapa parameter umum MOSFET                
VDS, yaitu tegangan sumber saluran, adalah parameter pembatas MOSFET, yang menunjukkan tegangan maksimum antara saluran dan sumber MOSFET. Perlu dicatat bahwa parameter ini terkait dengan suhu sambungan. Biasanya, semakin tinggi suhu persimpangan, nilai maksimumnya. RDS(on), resistansi saluran dan sumber, yang menunjukkan resistansi antara saluran dan sumber ketika MOSFET dihidupkan dalam kondisi tertentu. Parameter ini terkait dengan suhu sambungan MOSFET dan tegangan penggerak Vgs. Dalam kisaran tertentu, semakin tinggi suhu persimpangan, semakin besar Rds; Semakin tinggi tegangan penggerak, semakin kecil Rds. Q, muatan gerbang, adalah muatan pengisian yang diperlukan agar tegangan gerbang naik dari 0V ke tegangan terminasi (seperti 15V) di bawah aksi sinyal penggerak. Artinya, muatan yang perlu disediakan MOSFET dari keadaan mati ke keadaan hidup penuh merupakan parameter utama yang digunakan untuk mengevaluasi kemampuan penggerak rangkaian penggerak MOSFET. Id, arus drain dan arus drain biasanya dijelaskan dalam beberapa cara berbeda. Menurut bentuk arus kerjanya, ada arus pengurasan kontinyu dan arus pengurasan berdenyut dengan lebar pulsa tertentu. Parameter ini juga merupakan parameter batas MOSFET, tetapi nilai arus maksimum ini tidak berarti bahwa arus pembuangan dapat mencapai nilai tersebut selama operasi. Artinya ketika suhu shell berada pada nilai tertentu, jika arus kerja MOSFET adalah arus pembuangan maksimum yang disebutkan di atas, maka suhu sambungan akan mencapai nilai maksimum. Jadi parameter ini juga terkait dengan paket perangkat dan suhu sekitar. Eoss, energi kapasitas keluaran, menunjukkan energi yang disimpan dalam MOSFET oleh kapasitor keluaran Coss. Karena Coss kapasitansi keluaran MOSFET memiliki karakteristik nonlinier yang jelas, maka kapasitansi tersebut berubah seiring dengan perubahan tegangan Vds. Oleh karena itu, jika lembar data menyediakan parameter ini, akan sangat membantu untuk mengevaluasi hilangnya peralihan MOSFET. Tidak semua manual MOSFET menyediakan parameter ini, bahkan sebagian besar datasheet tidak menyediakannya. Laju perubahan arus dioda badan Dioda Badan di/dt mencerminkan karakteristik pemulihan terbalik dioda badan MOSFET. Karena dioda adalah perangkat bipolar, maka dipengaruhi oleh penyimpanan muatan. Ketika dioda dibias mundur, muatan yang tersimpan di sambungan PN harus dibersihkan. Parameter di atas mencerminkan karakteristik ini. Vg, tegangan penggerak maksimum gerbang dan sumber, yang juga merupakan parameter batas MOSFET, menunjukkan tegangan penggerak maksimum yang dapat ditanggung oleh MOSFET. Sekali tegangan penggerak melebihi batas ini, maka akan menyebabkan kerusakan permanen pada lapisan oksida gerbang bahkan dalam waktu yang sangat singkat. Secara umum, selama tegangan penggerak tidak melebihi batas, tidak akan ada masalah. Namun pada beberapa kejadian khusus, karena adanya parameter parasit akan menimbulkan dampak yang tidak terduga pada tegangan Vgs sehingga perlu perhatian khusus. SOA, area kerja yang aman, setiap MOSFET akan memberikan area kerja yang aman. Transistor bipolar dan MOSFET daya yang berbeda tidak akan menunjukkan kerusakan sekunder, sehingga area kerja aman hanya ditentukan dari daya yang hilang ketika suhu sambungan mencapai nilai maksimum yang diijinkan.           
          prinsip pemilihan MOSFET daya          Mengetahui pentingnya parameter MOSFET, bagaimana memilih produk yang memenuhi kebutuhan Anda sesuai dengan manual produk pabrikan? Ada empat langkah untuk memilih MOSFET yang benar.1) Pemilihan Kanal Langkah pertama dalam memilih perangkat yang tepat untuk desain Anda adalah memutuskan apakah akan menggunakan MOSFET kanal-N atau kanal-P. Dalam aplikasi daya umum, ketika MOSFET di-ground dan beban terhubung ke tegangan listrik, MOSFET bertindak sebagai sakelar samping tegangan rendah. Pada saklar samping tegangan rendah sebaiknya digunakan MOSFET saluran-N karena pertimbangan tegangan yang diperlukan untuk mematikan atau menghidupkan perangkat. Ketika MOSFET dihubungkan ke bus dan beban dibumikan, saklar samping tegangan tinggi digunakan. MOSFET saluran-P biasanya digunakan dalam topologi ini, yang juga karena pertimbangan penggerak tegangan. 2) pemilihan tegangan dan arus Semakin tinggi tegangan terukur, semakin tinggi pula biaya perangkat. Berdasarkan pengalaman praktis, tegangan pengenal harus lebih besar dari tegangan listrik atau tegangan bus. Hanya dengan cara ini perlindungan yang memadai dapat diberikan sehingga MOSFET tidak gagal. Sejauh menyangkut pemilihan MOSFET, perlu ditentukan tegangan maksimum antara saluran dan sumber, yaitu VDS maksimum. Faktor keamanan lain yang perlu dipertimbangkan oleh para insinyur desain mencakup transien tegangan yang disebabkan oleh peralihan perangkat elektronik, seperti motor atau transformator. Tegangan pengenal dari aplikasi yang berbeda juga berbeda; Biasanya, perangkat portabel adalah 20V, catu daya FPGA adalah 20~30V, dan aplikasi 85~220VAC adalah 450~600V V. Dalam mode konduksi kontinu, MOSFET berada dalam kondisi stabil, dan arus terus menerus melewati perangkat. Lonjakan pulsa mengacu pada sejumlah besar lonjakan (atau lonjakan arus) yang mengalir melalui perangkat. Setelah arus maksimum dalam kondisi ini ditentukan, Anda hanya perlu memilih langsung perangkat yang dapat menahan arus maksimum ini. ?3) Perhitungan rugi konduksi Hilangnya daya perangkat MOSFET dapat dihitung dengan Iload2× Berdasarkan perhitungan RDS(ON), karena resistansi nyala berubah seiring suhu, konsumsi daya juga akan berubah secara proporsional. Untuk desain portabel lebih mudah (lebih umum) menggunakan tegangan yang lebih rendah, sedangkan untuk desain industri dapat digunakan tegangan yang lebih tinggi. Perhatikan bahwa resistansi RDS(ON) akan meningkat sedikit seiring dengan arus. Perubahan berbagai parameter kelistrikan resistansi RDS(ON) dapat ditemukan di lembar data teknis yang disediakan oleh pabrikan. 4) Pembuangan panas pada sistem komputasi mengharuskan perancang untuk mempertimbangkan dua situasi yang berbeda, yaitu kasus terburuk dan situasi nyata. Disarankan untuk mengadopsi hasil perhitungan untuk kasus terburuk, karena hasil ini memberikan margin keselamatan yang lebih besar dan dapat memastikan bahwa sistem tidak akan gagal. Ada beberapa data pengukuran yang perlu diperhatikan dalam lembar data MOSFET; Seperti ketahanan termal antara sambungan semikonduktor perangkat yang dikemas dan lingkungan, serta suhu sambungan maksimum. Faktanya, kerugian peralihan juga merupakan indeks yang sangat penting. Produk tegangan-arus sesaat cukup besar, yang sampai batas tertentu menentukan kinerja peralihan perangkat. Namun, jika sistem memerlukan kinerja switching yang tinggi, MOSFET daya dengan QG muatan gerbang rendah dapat dipilih.

Penafian: Artikel ini direproduksi dari "Catatan Insinyur Elektronik". Artikel ini hanya mewakili pandangan pribadi penulis, dan tidak mewakili pandangan Sacco Micro dan industri. Ini hanya untuk dicetak ulang dan dibagikan untuk mendukung perlindungan hak kekayaan intelektual. Harap sebutkan sumber asli dan penulisnya saat mencetak ulang. Jika ada pelanggaran, silakan hubungi kami untuk menghapusnya.

Telp Perusahaan: +86-0755-83044319
Faks/faks:+86-0755-83975897
Surel: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Manajer Li
QQ: 332496225 Manajer Qiu
Alamat: Kamar 809, Blok C, Gedung Teknologi Zhantao, No.1079 Minzhi Avenue, Distrik Baru Longhua, Shenzhen