Wat is MOSFET?  

   
        De oorspronkelijke betekenis van MOSFET is: MOS (Metal Oxide Semiconductor), FET (Field Effect Transistor), dat wil zeggen, de veldeffecttransistor die de halfgeleider (S) aanstuurt door middel van het effect van een elektrisch veld met de gate van de metaallaag (M) door de oxidelaag (O).Structuur van de vermogens-MOSFET

De interne structuur en het elektrische symbool van de power-MOSFET worden weergegeven in de afbeelding. Deze kan worden onderverdeeld in NPN-type en PNP-type. Type NPN wordt gewoonlijk het n-kanaaltype genoemd, en type PNP wordt gewoonlijk het p-kanaaltype genoemd. Zoals blijkt uit afb. 1 zijn de source en drain van de N-kanaal FET verbonden met de N-type halfgeleider, en zijn de source en drain van de P-kanaal FET verbonden met de P-type halfgeleider. We weten dat de algemene triode de uitgangsstroom regelt door de ingangsstroom. Bij FET wordt de uitgangsstroom echter geregeld door de ingangsspanning (of veldspanning). Er kan van worden uitgegaan dat de ingangsstroom erg klein is of dat er geen ingangsstroom is, waardoor het apparaat een hoge ingangsimpedantie heeft, en daarom noemen we het FET.

       Werkingsprincipe van de power MOSFET
   
       Cut-off: positieve voeding wordt toegepast tussen drain en source, en de spanning tussen gate en source is nul. De PN-overgang J1 gevormd tussen het P-basisgebied en het N-driftgebied is omgekeerd, en er vloeit geen stroom tussen de drain en de source.

Geleidbaarheid: Er wordt een positieve spanning UGS aangelegd tussen de gate en de source. De poort is geïsoleerd, zodat er geen poortstroom zal vloeien. De positieve spanning van de poort zal echter de gaten in het P-gebied eronder wegduwen en minderheidsdragers en elektronen in het P-gebied naar het oppervlak van het P-gebied onder de poort aantrekken.Wanneer UGS groter is dan UT (inschakelspanning of drempelspanning), zal de elektronenconcentratie op het oppervlak van het P-gebied onder de poort de gatconcentratie overschrijden, waardoor de P-type halfgeleider in N-type wordt omgezet en wordt een inversielaag. De inversielaag zal een N-kanaal vormen om de PN-overgang J1 te laten verdwijnen, en de drain en source zullen geleidend zijn.Basiskenmerken van vermogens-MOSFET
   
          Statische kenmerken:        

De overdrachtskarakteristieken en uitgangskarakteristieken worden getoond in Figuur 2.

 
 

De relatie tussen de drainstroom ID en de gate-sourcespanning UGS wordt de overdrachtskarakteristiek van een MOSFET genoemd. Wanneer de ID groot is, is de relatie tussen ID en UGS ongeveer lineair en wordt de helling van de curve gedefinieerd als transconductantie Gfs.

VA-karakteristieken (uitgangskarakteristieken) van de drain van de MOSFET: afsnijgebied (overeenkomend met het afsnijgebied van de GTR); Verzadigingsgebied (overeenkomend met het amplificatiegebied van GTR); Onverzadigd gebied (overeenkomend met het verzadigde gebied van GTR). De power-MOSFET werkt in de schakeltoestand, dat wil zeggen dat hij heen en weer schakelt tussen het afsnijgebied en het onverzadigde gebied. Er zit een parasitaire diode tussen de drain en de source van de power MOSFET. Het apparaat wordt ingeschakeld wanneer er een omgekeerde spanning wordt aangelegd tussen de drain en de source. De ingeschakelde weerstand van de vermogens-MOSFET heeft een positieve temperatuurcoëfficiënt, wat gunstig is voor stroomdeling wanneer de apparaten parallel zijn aangesloten.
            Dynamische kenmerken:

De golfvormen van het testcircuit en het schakelproces worden getoond in Figuur 3.

 

Td(on) inschakelvertragingstijd-inschakelvertragingstijd is de tijd vanaf het moment waarop de poort-bronspanning stijgt tot 10% van de poortaandrijfspanning tot het moment waarop de lekstroom stijgt tot 10% van de gespecificeerde stroom.Tr Rise Time-Rise tijd is de tijd die nodig is voordat de afvoerstroom stijgt van 10% naar 90%. De stabiele waarde van iD wordt bepaald door de afvoervoedingsspanning UE en de afvoerbelastingsweerstand. De grootte van UGSP houdt verband met de steady-state-waarde van iD. Nadat UGS UGSP heeft bereikt, blijft het stijgen onder de actie van totdat het de stabiele toestand bereikt, maar de iD is niet veranderd. ??Openingstijd ton: de som van de openingsvertragingstijd en de stijgtijd.Td(off) uitschakelvertragingstijd-uitschakelvertragingstijd is de tijd vanaf het moment waarop de poort-bronspanning daalt tot 90% van de poortaandrijfspanning tot het moment waarop de lekstroom daalt tot 90% van de gespecificeerde stroom. Dit toont de vertraging voordat de stroom naar de belasting wordt overgedragen.Tf Fall Time-De valtijd is de tijd die nodig is voordat de afvoerstroom daalt van 90% naar 10%.Uitschakeltijd: de som van de uitschakelvertragingstijd en de uitschakeltijd.
          Begrijp verschillende algemene parameters van MOSFET                
VDS, oftewel de drain-source-spanning, is een beperkende parameter van de MOSFET en geeft de maximale spanning tussen de drain en de source van de MOSFET aan. Opgemerkt moet worden dat deze parameter verband houdt met de junctietemperatuur. Gewoonlijk geldt: hoe hoger de junctietemperatuur, de maximale waarde. RDS(on), aan-weerstand van drain en source, geeft de aan-weerstand tussen drain en source aan wanneer de MOSFET onder bepaalde omstandigheden is ingeschakeld. Deze parameter heeft betrekking op de MOSFET-overgangstemperatuur en de stuurspanning Vgs. Binnen een bepaald bereik geldt: hoe hoger de junctietemperatuur, hoe groter de Rds; Hoe hoger de aandrijfspanning, hoe kleiner de Rds. Q, poortlading, is de laadlading die nodig is om de poortspanning te laten stijgen van 0V naar de eindspanning (zoals 15V) onder invloed van het stuursignaal. Dat wil zeggen dat de lading die de MOSFET moet leveren van de uitgeschakelde toestand naar de volledig ingeschakelde toestand een belangrijke parameter is die wordt gebruikt om het aanstuurvermogen van het MOSFET-aanstuurcircuit te evalueren. Id, afvoerstroom en afvoerstroom worden meestal op verschillende manieren beschreven. Afhankelijk van de vorm van werkstroom zijn er continue afvoerstroom en gepulseerde afvoerstroom met een bepaalde pulsbreedte. Deze parameter is ook een limietparameter van de MOSFET, maar deze maximale stroomwaarde betekent niet dat de drainstroom deze waarde tijdens bedrijf kan bereiken. Dit betekent dat wanneer de temperatuur van de behuizing een bepaalde waarde heeft, en de werkstroom van de MOSFET de hierboven genoemde maximale afvoerstroom bedraagt, de overgangstemperatuur de maximale waarde zal bereiken. Deze parameter houdt dus ook verband met de apparaatverpakking en de omgevingstemperatuur. Eoss, output capacity energy, geeft de energie aan die is opgeslagen in de MOSFET door de uitgangscondensator Coss. Omdat de uitgangscapaciteit Coss van een MOSFET duidelijk niet-lineaire eigenschappen heeft, verandert deze met de verandering van de Vds-spanning. Als deze parameter in het datablad wordt vermeld, is dit erg nuttig om het schakelverlies van de MOSFET te evalueren. Niet alle MOSFET-handleidingen vermelden deze parameter; sterker nog, de meeste datasheets doen dat niet. De huidige veranderingssnelheid van de Body Diode di/dt body diode weerspiegelt de omgekeerde herstelkarakteristieken van de MOSFET body diode. Omdat de diode een bipolair onderdeel is, wordt hij beïnvloed door ladingsopslag. Wanneer de diode in sperrichting staat, moet de in de PN-overgang opgeslagen lading worden verwijderd. De bovenstaande parameters weerspiegelen deze eigenschap. Vg, de maximale stuurspanning van gate en source, die tevens een limietparameter van de MOSFET is, geeft de maximale stuurspanning aan die de MOSFET aankan. Zodra de stuurspanning deze limiet overschrijdt, zal dit zelfs binnen zeer korte tijd permanente schade aan de oxidelaag van de gate veroorzaken. Over het algemeen zal er geen probleem zijn zolang de stuurspanning de limiet niet overschrijdt. In sommige speciale gevallen zal dit vanwege het bestaan ​​van parasitaire parameters echter een onverwachte impact hebben op de Vgs-spanning, die speciale aandacht behoeft. SOA, veilig werkgebied, elke MOSFET geeft zijn eigen veilige werkgebied aan. Verschillende bipolaire transistoren en vermogens-MOSFET's vertonen geen secundaire doorslag, dus het veilige werkgebied wordt eenvoudigweg gedefinieerd op basis van het gedissipeerde vermogen wanneer de junctietemperatuur de maximaal toegestane waarde bereikt.           
          selectieprincipe van power MOSFET          Hoe kiest u, als u weet hoe belangrijk MOSFET-parameters zijn, de producten die aan uw behoeften voldoen volgens de handleiding van de fabrikant? Het kiezen van de juiste MOSFET bestaat uit vier stappen.1) Kanaalselectie: De eerste stap bij het kiezen van het juiste apparaat voor het ontwerp is de beslissing of u een N-kanaal- of P-kanaal-MOSFET wilt gebruiken. In typische vermogenstoepassingen, wanneer een MOSFET geaard is en de belasting is aangesloten op de netspanning, vormt de MOSFET een laagspanningsschakelaar. In de laagspanningsschakelaar moet een N-kanaal-MOSFET worden gebruikt vanwege de spanning die nodig is om het apparaat in of uit te schakelen. Wanneer de MOSFET op de bus is aangesloten en de belasting geaard is, wordt de hoogspanningszijdeschakelaar gebruikt. In deze topologie wordt doorgaans een P-kanaal-MOSFET gebruikt, wat ook te maken heeft met de spanningssturing. 2) Keuze van spanning en stroom Hoe hoger de nominale spanning, hoe hoger de kosten van het apparaat. Volgens praktijkervaring moet de nominale spanning groter zijn dan de net- of busspanning. Alleen op deze manier kan voldoende bescherming worden geboden, zodat de MOSFET niet kan falen. Wat de keuze van MOSFET's betreft, is het noodzakelijk om de maximale spanning tussen de drain en de source te bepalen, oftewel de maximale VDS. Andere veiligheidsfactoren waarmee ontwerpers rekening moeten houden, zijn spanningspieken die worden veroorzaakt door het schakelen van elektronische apparaten, zoals motoren of transformatoren. De nominale spanning van verschillende toepassingen is ook verschillend; Normaal gesproken is het draagbare apparaat 20 V, de FPGA-voeding is 20~30 V en bij de 85~220 VAC-toepassing is het 450~600 V. In de continue geleidingsmodus bevindt de MOSFET zich in een stabiele toestand en loopt de stroom continu door het apparaat. Pulspiek verwijst naar een grote hoeveelheid piekstroom (of piekstroom) die door het apparaat stroomt. Zodra de maximale stroom onder deze omstandigheden is bepaald, hoeft u alleen nog maar direct het apparaat te selecteren dat deze maximale stroom kan weerstaan. ?3) Berekening van geleidingsverlies Het vermogensverlies van MOSFET-apparaten kan worden berekend met Iload2× Volgens de RDS(ON)-berekening zal het energieverbruik, aangezien de aan-weerstand verandert met de temperatuur, ook proportioneel veranderen. Voor draagbaar ontwerp is het gemakkelijker (vaker) om een ​​lagere spanning te gebruiken, terwijl voor industrieel ontwerp een hogere spanning kan worden gebruikt. Houd er rekening mee dat de RDS(ON)-weerstand lichtjes zal stijgen met de stroom. Wijzigingen van verschillende elektrische parameters van de RDS(ON)-weerstand zijn te vinden in het technische gegevensblad van de fabrikant. 4) De warmteafvoer van het computersysteem vereist dat de ontwerper twee verschillende situaties in overweging neemt, namelijk het slechtste geval en de werkelijke situatie. Het verdient aanbeveling om het rekenresultaat voor het worst case scenario over te nemen, omdat dit resultaat een grotere veiligheidsmarge oplevert en ervoor kan zorgen dat het systeem niet uitvalt. Er zijn enkele meetgegevens die aandacht behoeven in het MOSFET-gegevensblad; Zoals de thermische weerstand tussen de halfgeleiderverbinding van het verpakte apparaat en de omgeving, en de maximale junctietemperatuur. Sterker nog, schakelverlies is ook een zeer belangrijke index. Het momentane spanning-stroomproduct is vrij groot, wat tot op zekere hoogte de schakelprestaties van het apparaat bepaalt. Als het systeem echter een hoge schakelprestatie vereist, kan de power-MOSFET met lage gate-lading QG worden geselecteerd.

Disclaimer: dit artikel is overgenomen uit "Notes of Electronic Engineers". Dit artikel vertegenwoordigt alleen de persoonlijke mening van de auteur en vertegenwoordigt niet de mening van Sacco Micro en de industrie. Het herdrukken en delen is alleen bedoeld om de bescherming van intellectuele eigendomsrechten te ondersteunen. Vermeld bij herdruk de originele bron en auteur. Als er sprake is van inbreuk, neem dan contact met ons op om deze te verwijderen.

Bedrijf Tel: +86-0755-83044319
Fax/fax:+86-0755-83975897
E-mail: 1615456225@qq.com
Vraag: 3518641314 Manager Li
Vraag: 332496225 Manager Qiu
Adres: Kamer 809, Blok C, Zhantao Technology Building, No.1079 Minzhi Avenue, Longhua New District, Shenzhen