So wählen Sie die MOSFET-Feldeffektröhre richtig aus

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2022-03-17 287

So wählen Sie den Mosfet-Feldeffekttransistor richtig aus

Feldeffekttransistoren werden häufig in analogen und digitalen Schaltkreisen verwendet, die eng mit unserem Leben verbunden sind. Die Vorteile von FET sind: Erstens ist die Treiberschaltung relativ einfach. Der von FET benötigte Treiberstrom ist viel kleiner als der von BJT und kann normalerweise direkt von CMOS oder einer TTL-Schaltung mit offenem Kollektor angesteuert werden. Die Schaltgeschwindigkeit des Feldeffekttransistors ist relativ hoch und er kann mit höherer Geschwindigkeit arbeiten, da es keinen Ladungsspeichereffekt gibt. Darüber hinaus verfügt der FET über keinen sekundären Durchschlagsmechanismus, sodass er bei höheren Temperaturen eine längere Haltbarkeit, ein geringeres Risiko eines thermischen Durchschlags und eine bessere Leistung in einem größeren Temperaturbereich aufweist. Der Feldeffekt wird häufig in tragbaren digitalen elektronischen Produkten wie Unterhaltungselektronik, Industrieprodukten, elektromechanischen Geräten, Smartphones usw. eingesetzt.

??In den letzten Jahren hat sich mit der weit verbreiteten Verwendung von FET-Produkten in der Automobil-, Kommunikations-, Energie-, Verbrauchs-, grünen Industrie und anderen Branchen eine rasante Entwicklung entwickelt. Power-FET hat viel Aufmerksamkeit erregt. Auch in Zukunft wird FET eine dominierende Stellung einnehmen. Feldeffekttransistoren werden immer noch die Geräte sein, mit denen viele Ingenieure, die gerade erst in dieses Gebiet eingestiegen sind, in Kontakt kommen werden. Als nächstes wird Micro BiSemiconductor einige grundlegende Kenntnisse über Feldeffekttransistoren diskutieren, einschließlich der Auswahl und Einführung von Schlüsselkonstanten sowie Überlegungen zum System und zur Wärmeableitung.
??Zunächst die grundlegende Wahl des FET

Es gibt zwei Arten von FET: N-Kanal und P-Kanal. Der erste Schritt besteht darin, zu entscheiden, ob ein N-Kanal- oder ein P-Kanal-MOS-Transistor verwendet werden soll. In einer typischen Stromversorgungsanwendung ist der MOS-Transistor als niederspannungsseitiger Schalter konfiguriert, wenn der MOS-Transistor geerdet und die Last an die Versorgungsspannung angeschlossen ist. Im niederspannungsseitigen Schalter sollte unter Berücksichtigung der Spannung, die zum Aus- oder Einschalten des Geräts erforderlich ist, ein N-Kanal-MOS-Transistor verwendet werden. Wenn der Metalloxid-Halbleitertransistor an den Bus angeschlossen und die Last geerdet ist, sollte er auf der Hochspannungsseite ein- und ausgeschaltet werden. Diese Topologie verwendet normalerweise einen P-Kanal-MOS-Transistor, der ebenfalls durch Spannung angesteuert wird.

Bestimmen Sie die erforderliche Nennspannung oder die maximale Spannung, der das Gerät standhalten kann. Je höher die Nennspannung, desto höher sind die Gerätekosten. Erfahrungsgemäß sollte die Nennspannung größer sein als die Versorgungsspannung bzw. Busspannung. Auf diese Weise kann ausreichend Schutz bereitgestellt werden, um einen Ausfall der MOS-Röhre zu verhindern. Bei der Auswahl von Metalloxid-Halbleitertransistoren ist es notwendig, die mögliche maximale Spannung zwischen Drain und Source, also den maximalen VDS, zu bestimmen. Es ist sehr wichtig zu wissen, dass sich die maximale Spannung, der die MOS-Röhre standhalten kann, mit der Temperatur ändert. Wir müssen den Spannungsbereich über den gesamten Betriebstemperaturbereich testen. Die Nennspannung muss genügend Spielraum haben, um diesen Schwankungsbereich abzudecken, um sicherzustellen, dass der Stromkreis nicht ausfällt. Weitere zu berücksichtigende Sicherheitsfaktoren sind Spannungstransienten, die durch das Schalten elektronischer Geräte (z. B. Motoren oder Transformatoren) verursacht werden. Auch die Nennspannung verschiedener Anwendungen ist unterschiedlich; Im Allgemeinen beträgt die Spannung für tragbare Geräte 20 V, die FPGA-Stromversorgung 20 bis 30 V und die 85 bis 220 VAC-Anwendung 450 bis 600 V. Die von Kia Semiconductor entwickelte MOS-Röhre weist eine hohe Spannungsfestigkeit und ein breites Anwendungsspektrum auf und wird bevorzugt von Kunden.

2. Bestimmen Sie den Nennstrom der MOS-Röhre

Der Nennstrom sollte der maximale Strom sein, den die Last unter allen Umständen ertragen kann. Ähnlich wie bei der Spannungssituation muss auch dann sichergestellt werden, dass der ausgewählte MOS-Transistor diesem Nennstrom standhält, selbst wenn das System einen Spitzenstrom erzeugt. Die beiden berücksichtigten Stromsituationen sind der kontinuierliche Modus und die Impulsspitze. Im kontinuierlichen Leitungsmodus befindet sich der Metalloxid-Halbleitertransistor in einem stabilen Zustand und der Strom fließt kontinuierlich durch das Gerät. Unter Impulsspitze versteht man eine große Anzahl von Stößen (oder Spitzen), die durch das Gerät fließen. Nachdem der maximale Strom unter diesen Bedingungen ermittelt wurde, muss nur noch direkt das Gerät ausgewählt werden, das dem maximalen Strom standhalten kann.

Nachdem der Nennstrom ausgewählt wurde, muss auch der Leitungsverlust berechnet werden. Tatsächlich ist der Metalloxid-Halbleitertransistor kein ideales Gerät, da es beim Leitungsprozess zu einem Leistungsverlust kommt, der als Leitungsverlust bezeichnet wird. Der MOS-Transistor ist wie ein variabler Widerstand im „Leitungszustand“, der durch den RDS(ON) des Geräts bestimmt wird und sich erheblich mit der Temperatur ändert. Der Stromverbrauch des Geräts kann über Iload2× gesteuert werden RDS(ON)-Berechnung. Da sich der Einschaltwiderstand mit der Temperatur ändert, ändert sich auch der Leistungsverlust proportional. Je höher die an den MOS-Transistor angelegte Spannung VGS ist, desto kleiner ist RDS(ON). Andernfalls ist RDS(ON) höher. Beachten Sie, dass der RDS(ON)-Widerstand mit dem Strom leicht ansteigt. Änderungen verschiedener elektrischer und pneumatischer Parameter zum (Ein-)Widerstand des Datenfunksystems finden Sie im technischen Datenblatt des Herstellers.

??Drittens ist der nächste Schritt bei der Auswahl von MOS-Röhren die Wärmeableitungsanforderungen des Systems.

Es müssen zwei unterschiedliche Situationen betrachtet werden, nämlich der schlimmste Fall und die reale Situation. Es wird empfohlen, das Worst-Case-Berechnungsergebnis zu verwenden, da dieses Ergebnis eine größere Sicherheitsmarge bietet, die sicherstellen kann, dass das System nicht ausfällt. Es gibt einige Messdaten im MOS-Datenblatt, die beachtet werden müssen; Die Sperrschichttemperatur des Geräts entspricht der maximalen Umgebungstemperatur plus dem Produkt aus Wärmewiderstand und Stromverbrauch (Sperrschichttemperatur = maximale Umgebungstemperatur + [Wärmewiderstand ×). Energieverschwendung]). Nach dieser Formel kann der maximale Stromverbrauch des Systems ermittelt werden, der als gleich I2× definiert ist RDS(EIN)。 Wir haben den RDS(ON) bei verschiedenen Temperaturen entsprechend dem maximalen Strom des Geräts berechnet. Darüber hinaus sollte auch die Wärmeableitung der Leiterplatte und ihrer MOS-Röhre gut erfolgen.

Avalanche bedeutet, dass die Sperrspannung am Halbleiterbauelement den Maximalwert überschreitet, wodurch ein starkes elektrisches Feld entsteht und der Strom im Bauelement ansteigt. Die Vergrößerung der Chipgröße erhöht die Lawinenresistenz und verbessert letztendlich die Robustheit des Geräts. Daher kann die Wahl eines größeren Pakets eine Lawine wirksam verhindern.

4. Der letzte Schritt bei der Auswahl des MOS-Transistors besteht darin, die Schaltleistung des MOS-Transistors zu bestimmen.

Es gibt viele Parameter, die die Schaltleistung beeinflussen, aber die wichtigsten sind die Gate/Drain-, Gate/Source- und Drain/Source-Kapazität. Diese Kapazitäten führen zum Schaltverlust des Geräts, da es bei jedem Schalten aufgeladen werden muss. Daher nimmt die Schaltgeschwindigkeit des Metalloxid-Halbleitertransistors ab und auch die Effizienz der Vorrichtung nimmt ab. Um den Gesamtverlust des Geräts beim Schalten zu berechnen, sollten der Verlust beim Schalten (Eon) und der Verlust beim Schalten (Eoff) berechnet werden. Die Gesamtleistung des MOSFET kann durch die folgende Formel ausgedrückt werden: Psw= (Eon+Eoff)× Schaltfrequenz. Den größten Einfluss auf die Schaltleistung hat die Gate-Ladung (Qgd).

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