Apèsi sou MOSFET

MOSFET pouvwa tou divize an kalite junction ak kalite pòtay izole, men anjeneral sitou refere a MOSFET nan pòtay izole (Metal Oxide Semiconductor FET), refere yo kòm MOSFET pouvwa (Power MOSFET). Se junction kalite pouvwa jaden efè tranzistò jeneralman yo rele elektwostatik endiksyon tranzistò (Statik Endiksyon Tranzistò - SIT). Li karakterize pa vòltaj la pòtay kontwole aktyèl la drenaj, sikwi kondwi se senp, mande pou ti pouvwa kondwi, vitès chanje vit, frekans opere segondè, estabilite tèmik se pi bon pase a.GTR, men kapasite aktyèl li se ti, vòltaj ki ba, jeneralman sèlman aplike nan pouvwa pa plis pase 10kW nan aparèy elektwonik pouvwa.

1. pouvwa MOSFET èstrikti ak fonksyònman prensip

Kalite MOSFET pouvwa: selon kanal kondiktif la ka divize an P-chanèl ak N-chanèl. Dapre anplitid vòltaj pòtay la ka divize an; kalite rediksyon; lè vòltaj pòtay la se zewo lè poto a drenaj-sous ant egzistans lan nan yon kanal kondwi, amelyore; pou aparèy chanèl N (P), vòltaj pòtay la pi gran pase (mwens pase) zewo anvan egzistans yon kanal kondwi, MOSFET pouvwa a se sitou N-chanèl amelyore.

1.1 PouvwaMOSFETestrikti　　

Pouvwa MOSFET estrikti entèn ak senbòl elektrik; kondiksyon li yo sèlman yon sèl transpòtè polarite (polys) ki enplike nan kondiktè a, se yon tranzistò unipolè. Konduit mekanis se menm jan ak MOSFET ki ba-pouvwa a, men estrikti a gen yon gwo diferans, MOSFET ki ba-pouvwa a se yon aparèy kondiktif orizontal, MOSFET pouvwa a pi fò nan estrikti a kondiktif vètikal, ke yo rele tou VMOSFET (Vètikal MOSFET) , ki amelyore anpil vòltaj aparèy MOSFET ak kapasite kenbe tèt ak aktyèl la.

Dapre diferans ki genyen nan estrikti kondiktif vètikal la, men tou, divize an itilizasyon Groove ki gen fòm V pou reyalize konduktiviti vètikal VVMOSFET la e li gen yon estrikti MOSFET vètikal kondiktif doub-difize nan VDMOSFET (vètikal Double-diffuse).MOSFET), se papye sa a sitou diskite kòm yon egzanp aparèy VDMOS.

MOSFET pouvwa pou plizyè estrikti entegre, tankou International Rectifier (International Rectifier) ​​HEXFET lè l sèvi avèk yon inite egzagonal; Siemens (Siemens) SIPMOSFET lè l sèvi avèk yon inite kare; Motorola (Motorola) TMOS lè l sèvi avèk yon inite rektangilè pa aranjman fòm "Pin".

1.2 pouvwa MOSFET prensip operasyon

Koupe: ant poto yo drenaj-sous plis ekipman pou pouvwa pozitif, poto yo pòtay-sous ant vòltaj la se zewo. p baz rejyon ak N drift rejyon ki te fòme ant patipri ranvèse PN junction J1, pa gen koule aktyèl ant poto drenaj-sous yo.

Konduktivite: Avèk yon UGS vòltaj pozitif aplike ant tèminal pòtay-sous yo, pòtay la izole, kidonk pa gen okenn kouran pòtay koule. Sepandan, vòltaj la pozitif nan pòtay la pral pouse lwen twou yo nan rejyon P anba a, epi atire oligons-elektron yo nan rejyon P nan sifas P-rejyon an anba pòtay la lè UGS la pi gran pase a. UT (vire-sou vòltaj oswa vòltaj papòt), konsantrasyon nan elektwon sou sifas P-rejyon an anba pòtay la pral pi plis pase konsantrasyon nan twou, se konsa ke semi-conducteur a P-kalite ranvèse nan yon N-kalite epi vin yon kouch Envèse, ak kouch nan Envèse fòme yon N-chanèl epi fè PN junction J1 a disparèt, drenaj ak sous kondiktif.

1.3 Karakteristik debaz MOSFET pouvwa yo

1.3.1 Karakteristik estatik.

Relasyon ki genyen ant idantite aktyèl drenaj la ak UGS vòltaj ant sous pòtay la rele karakteristik transfè MOSFET la, ID se pi gwo, relasyon ant ID ak UGS se apeprè lineyè, epi pant koub la defini kòm transkonduktans Gfs. .

Karakteristik drenaj volt-ampere (karakteristik pwodiksyon) MOSFET la: rejyon koupe (ki koresponn ak rejyon koupe GTR la); rejyon saturation (ki koresponn ak rejyon anplifikasyon GTR); rejyon ki pa saturation (ki koresponn ak rejyon saturation GTR la). MOSFET pouvwa a opere nan eta a chanje, sa vle di, li chanje retounen ak lide ant rejyon an koupe ak rejyon an ki pa saturation. MOSFET pouvwa a gen yon dyòd parazit ant tèminal drenaj-sous yo, ak aparèy la fè lè yo aplike yon vòltaj ranvèse ant tèminal drenaj-sous yo. Rezistans nan eta a nan MOSFET pouvwa a gen yon koyefisyan tanperati pozitif, ki se favorab pou egalize aktyèl la lè aparèy yo konekte nan paralèl.

1.3.2 Karakterizasyon dinamik;

sikwi tès li yo ak fòm ond pwosesis chanje.

Pwosesis vire sou; turn-on delay time td(on) - peryòd tan ki genyen ant moman sa a nan devan ak moman sa a lè uGS = UT ak iD kòmanse parèt; rise time tr- peryòd tan lè uGS leve soti nan uT rive nan vòltaj pòtay UGSP nan ki MOSFET la antre nan rejyon ki pa satire; valè eta estab nan iD detèmine pa vòltaj ekipman pou drenaj la, UE, ak drenaj la Grandè UGSP ki gen rapò ak valè eta a nan iD. Apre UGS rive nan UGSP, li kontinye ap monte anba aksyon jiska li rive nan eta fiks, men iD pa chanje. Vire-sou tan tòn-Sòm de vire-sou tan reta ak tan monte.

Off delè tan td (off) -Peryòd tan lè iD kòmanse diminye a zewo soti nan tan an moute tonbe a zewo, Cin se egzeyate nan Rs ak RG, ak uGS tonbe nan UGSP dapre yon koub eksponansyèl.

Falling time tf- Peryòd tan apati lè uGS kontinye tonbe soti nan UGSP ak iD diminye jiskaske kanal la disparèt nan uGS < UT ak ID tonbe a zewo. Tan-off toff- Sòm tan reta-off la ak tan an tonbe.

1.3.3 MOSFET chanje vitès.

MOSFET chanje vitès ak Cin chaje ak egzeyat gen yon gwo relasyon, itilizatè a pa ka diminye Cin, men li ka diminye kondwi kous la rezistans entèn Rs diminye konstan tan an, akselere vitès la chanje, MOSFET sèlman konte sou konduktiviti a polytronic, pa gen okenn efè depo oligotronic, e konsa pwosesis are a trè rapid, tan an chanje nan 10-100ns, frekans nan fonksyone ka jiska 100kHz. oswa plis, se pi wo a nan aparèy elektwonik pouvwa prensipal yo.

Aparèy ki kontwole jaden mande pou prèske pa gen okenn aktyèl D 'nan rès. Sepandan, pandan pwosesis la chanje, kondansateur a opinyon bezwen yo dwe chaje ak egzeyate, ki toujou mande pou yon sèten kantite pouvwa kondwi. Pi wo frekans nan chanje, se pi gwo pouvwa kondwi a mande.

1.4 Amelyorasyon pèfòmans dinamik

Anplis de sa nan aplikasyon an aparèy yo konsidere vòltaj la aparèy, aktyèl, frekans, men tou, yo dwe metrize nan aplikasyon an nan ki jan yo pwoteje aparèy la, pa fè aparèy la nan chanjman yo pasajè nan domaj la. Natirèlman thyristor a se yon konbinezon de tranzistò bipolè, makonnen ak yon gwo kapasite akòz zòn nan gwo, kidonk kapasite dv / dt li yo pi vilnerab. Pou di/dt li tou gen yon pwoblèm pwolonje rejyon kondiksyon, kidonk li tou enpoze limit byen grav.

Ka MOSFET pouvwa a byen diferan. Kapasite dv/dt ak di/dt li yo souvan estime an tèm de kapasite pou chak nanosecond (olye ke pou chak mikrosgond). Men, malgre sa, li gen limit pèfòmans dinamik. Sa yo ka konprann an tèm de estrikti debaz nan yon MOSFET pouvwa.

Estrikti yon MOSFET pouvwa ak sikwi ekivalan korespondan li yo. Anplis de kapasite nan prèske chak pati nan aparèy la, li dwe konsidere ke MOSFET a gen yon dyod ki konekte nan paralèl. Soti nan yon sèten pwen de vi, gen tou yon tranzistò parazit. (Menm jan yon IGBT gen tou yon tiristor parazit). Sa yo se faktè enpòtan nan etid la nan konpòtman an dinamik nan MOSFETs.

Premye a tout dyòd intrinsèques ki tache ak estrikti MOSFET la gen kèk kapasite lavalas. Sa a anjeneral eksprime an tèm de kapasite lavalas sèl ak kapasite lavalas repetitif. Lè di/dt ranvèse a gwo, dyod la sibi yon Spike batman kè trè vit, ki gen potansyèl pou antre nan rejyon lavalas ak potansyèlman domaje aparèy la yon fwa kapasite lavalas li depase. Menm jan ak nenpòt dyod junction PN, egzamine karakteristik dinamik li yo se byen konplèks. Yo trè diferan de konsèp senp yon junction PN k ap mennen nan direksyon pi devan ak bloke nan direksyon ranvèse. Lè aktyèl la desann rapidman, Dyòd la pèdi kapasite ranvèse bloke li yo pou yon peryòd tan ke yo rekonèt kòm tan rekiperasyon ranvèse. gen tou yon peryòd de tan lè junction PN a oblije fè rapidman epi li pa montre yon rezistans ki ba anpil. Yon fwa gen piki pi devan nan dyod la nan yon MOSFET pouvwa, transpòtè yo minorite sou fòm piki ajoute tou nan konpleksite nan MOSFET la kòm yon aparèy multitronic.

Kondisyon pasajè yo se pre relasyon ak kondisyon liy, epi yo ta dwe bay aspè sa a ase atansyon nan aplikasyon an. Li enpòtan pou w gen yon konesans pwofondè nan aparèy la nan lòd yo fasilite konpreyansyon ak analiz pwoblèm ki koresponn lan.