Service Hotline
חדשות
חדשות
כיצד לבחור נכון את צינור אפקט השדה של MOSFET
2022-03-17
287
כיצד לבחור נכון טרנזיסטור אפקט שדה Mosfet
טרנזיסטורי אפקט שדה נמצאים בשימוש נרחב במעגלים אנלוגיים ומעגלים דיגיטליים, הקשורים קשר הדוק לחיינו. היתרונות של FET הם: ראשית, מעגל ההנעה פשוט יחסית. זרם ההנעה הנדרש על ידי FET קטן בהרבה מזה של BJT, ובדרך כלל ניתן להניע אותו ישירות על ידי CMOS או מעגל TTL אספן פתוח. מהירות המעבר של טרנזיסטור אפקט שדה מהירה יחסית, והוא יכול לעבוד במהירות גבוהה יותר מכיוון שאין אפקט של אחסון טעינה. בנוסף, ל-FET אין מנגנון כשל משני, ולכן יש לו עמידות חזקה יותר בטמפרטורה גבוהה יותר, אפשרות נמוכה יותר להתמוטטות תרמית וביצועים טובים יותר בטווח טמפרטורות רחב יותר. אפקט שדה נמצא בשימוש נרחב במוצרים אלקטרוניים דיגיטליים ניידים כגון מוצרי צריכה, מוצרים תעשייתיים, ציוד אלקטרומכני, טלפונים חכמים וכו'.
??בשנים האחרונות, עם השימוש הרחב במוצרי FET בתחום הרכב, התקשורת, האנרגיה, הצריכה, התעשייה הירוקה ובתעשיות נוספות, היא התפתחה במהירות בשנים האחרונות. Power FET משך תשומת לב רבה. בעתיד, FET עדיין תתפוס עמדה דומיננטית. טרנזיסטורי אפקט שדה עדיין יהיו המכשירים שמהנדסים רבים שזה עתה נכנסו לתחום זה יבואו במגע איתם. לאחר מכן, Micro BiSemiconductor ידון בידע בסיסי על טרנזיסטורי אפקט שדה, כולל בחירה והכנסת קבועי מפתח, מערכת ופיזור חום.
??ראשית, הבחירה הבסיסית של FET
ישנם שני סוגים של FET: N-channel ו-P-channel. הצעד הראשון הוא להחליט אם להשתמש בטרנזיסטור MOS N-channel או P-channel. ביישום אספקת חשמל טיפוסי, כאשר טרנזיסטור MOS מוארק והעומס מחובר למתח אספקת החשמל, טרנזיסטור MOS מוגדר כמתג צד במתח נמוך. במתג הצד של המתח הנמוך, בהתחשב במתח הנדרש לכיבוי או הפעלת המכשיר, יש להשתמש בטרנזיסטור N-ערוץ MOS. כאשר טרנזיסטור מוליכים למחצה מתכת תחמוצת מחובר לאוטובוס והעומס מוארק, יש להפעיל ולכבות אותו בצד המתח הגבוה. טופולוגיה זו מאמצת בדרך כלל טרנזיסטור MOS של ערוץ P, שגם הוא מונע על ידי מתח.
קבע את המתח הנקוב הנדרש או את המתח המרבי שהציוד יכול לעמוד בו. ככל שהמתח הנקוב גבוה יותר, כך עלות המכשיר גבוהה יותר. על פי הניסיון המעשי, המתח הנקוב צריך להיות גדול יותר ממתח אספקת החשמל או מתח האוטובוס. בדרך זו, ניתן לספק הגנה מספקת כדי למנוע כשל בצינור MOS. במונחים של בחירת טרנזיסטורים מוליכים למחצה של תחמוצת מתכת, יש צורך לקבוע את המתח המרבי האפשרי בין הניקוז למקור, כלומר, ה-VDS המקסימלי. חשוב מאוד לדעת שהמתח המרבי שצינור MOS יכול לעמוד בו ישתנה עם הטמפרטורה. עלינו לבדוק את טווח המתח על פני כל טווח טמפרטורת הפעולה. למתח המדורג חייב להיות מספיק מרווח כדי לכסות את טווח השונות הזה כדי להבטיח שהמעגל לא ייכשל. גורמי בטיחות נוספים שיש לקחת בחשבון כוללים מעברי מתח הנגרמים על ידי החלפת מכשירים אלקטרוניים (כגון מנועים או שנאים). המתח המדורג של יישומים שונים גם הוא שונה; בדרך כלל, הציוד הנייד הוא 20V, אספקת הכוח של FPGA היא 20 ~ 30 V, והיישום של 85 ~ 220 VAC הוא 450 ~ 600 V. לצינור MOS שתוכנן על ידי קיה סמיקונדקטור יש מתח עמידות חזק ושדות יישום רחבים, והוא מועדף על ידי לקוחות.
2. קבע את הזרם המדורג של צינור MOS
הזרם הנקוב צריך להיות הזרם המרבי שהעומס יכול לשאת בכל נסיבות. בדומה למצב המתח, גם אם המערכת מייצרת זרם שיא, יש צורך לוודא שהטרנזיסטור MOS שנבחר יכול לעמוד בזרם המדורג הזה. שני המצבים הנוכחיים הנחשבים הם מצב מתמשך ודופק. במצב הולכה רציפה, טרנזיסטור מוליכים למחצה תחמוצת מתכת נמצא במצב יציב, והזרם זורם ברציפות דרך המכשיר. דופק דופק מתייחס למספר רב של עליות (או קוצים) הזורמים דרך המכשיר. לאחר שנקבע הזרם המקסימלי בתנאים אלה, יש צורך רק לבחור ישירות את המכשיר שיכול לעמוד בפני הזרם המרבי.
לאחר בחירת הזרם המדורג, יש לחשב גם את אובדן ההולכה. למעשה, טרנזיסטור מוליכים למחצה של תחמוצת מתכת אינו מכשיר אידיאלי, מכיוון שיהיה אובדן הספק בתהליך ההולכה, מה שנקרא אובדן הולכה. טרנזיסטור MOS הוא כמו נגד משתנה ב"הולכה", אשר נקבע על ידי ה-RDS(ON) של המכשיר ומשתנה באופן משמעותי עם הטמפרטורה. ניתן לשלוט בצריכת החשמל של המכשיר על ידי Iload2× חישוב RDS(ON). ככל שההתנגדות להפעלה משתנה עם הטמפרטורה, גם אובדן הכוח ישתנה באופן פרופורציונלי. ככל שהמתח VGS המופעל על טרנזיסטור MOS גבוה יותר, כך ה-RDS(ON) יהיה קטן יותר. אחרת, RDS(ON) יהיה גבוה יותר. שימו לב שהתנגדות ה-RDS(ON) תעלה מעט עם הזרם. שינויים בפרמטרים חשמליים ופנאומטיים שונים לגבי ההתנגדות (ההפעלה) של מערכת נתוני הרדיו ניתן למצוא בגיליון הנתונים הטכניים שסופק על ידי היצרן.
??שלישית, השלב הבא בבחירת צינורות MOS הוא דרישות פיזור החום של המערכת.
יש לשקול שני מצבים שונים, כלומר, המקרה הגרוע והמצב האמיתי. מומלץ לאמץ את תוצאת החישוב במקרה הגרוע ביותר, מכיוון שתוצאה זו מספקת מרווח בטיחות גדול יותר, שיכול להבטיח שהמערכת לא תיכשל. ישנם כמה נתוני מדידה בגיליון הנתונים של MOS שדורשים התייחסות; טמפרטורת הצומת של המכשיר שווה לטמפרטורת הסביבה המקסימלית בתוספת תוצר ההתנגדות התרמית וצריכת החשמל (טמפרטורת הצומת = טמפרטורת הסביבה המקסימלית+[התנגדות תרמית × פיזור כוח]). לפי נוסחה זו ניתן לפתור את צריכת החשמל המקסימלית של המערכת, המוגדרת כשווה ל-I2× RDS(ON). חישבנו את ה-RDS(ON) בטמפרטורות שונות בהתאם לזרם המרבי של המכשיר. בנוסף, גם פיזור החום של המעגל וצינור ה-MOS שלו צריך להיעשות היטב.
Avalanche פירושה שהמתח ההפוך במכשיר המוליך למחצה חורג מהערך המרבי, יוצר שדה חשמלי חזק ומגביר את הזרם במכשיר. הגדלת גודל השבב תגדיל את ההתנגדות למפולות, ולבסוף תשפר את חוסנו של המכשיר. לכן, בחירה בחבילה גדולה יותר יכולה למנוע ביעילות מפולת שלגים.
4. השלב האחרון בבחירת טרנזיסטור MOS הוא קביעת ביצועי המיתוג של טרנזיסטור MOS.
ישנם פרמטרים רבים המשפיעים על ביצועי המתג, אך החשובים שבהם הם gate/drain, gate/source ו-drain/source. קיבולים אלו יובילו לאובדן המיתוג של המכשיר, מכיוון שיש לטעון אותו בכל פעם שהוא משתנה. לכן, מהירות המיתוג של טרנזיסטור מוליכים למחצה מתכת תחמוצת פוחתת, וגם יעילות המכשיר יורדת. על מנת לחשב את ההפסד הכולל של המכשיר במהלך ההחלפה, יש לחשב את ההפסד במהלך ההחלפה (Eon) ואת ההפסד במהלך ההחלפה (Eoff). ניתן לבטא את ההספק הכולל של ה-MOSFET באמצעות הנוסחה הבאה: Psw = (Eon + Eoff) × תדירות מיתוג. לטעינת השער (Qgd) יש את ההשפעה הגדולה ביותר על ביצועי המיתוג.
טרנזיסטורי אפקט שדה נמצאים בשימוש נרחב במעגלים אנלוגיים ומעגלים דיגיטליים, הקשורים קשר הדוק לחיינו. היתרונות של FET הם: ראשית, מעגל ההנעה פשוט יחסית. זרם ההנעה הנדרש על ידי FET קטן בהרבה מזה של BJT, ובדרך כלל ניתן להניע אותו ישירות על ידי CMOS או מעגל TTL אספן פתוח. מהירות המעבר של טרנזיסטור אפקט שדה מהירה יחסית, והוא יכול לעבוד במהירות גבוהה יותר מכיוון שאין אפקט של אחסון טעינה. בנוסף, ל-FET אין מנגנון כשל משני, ולכן יש לו עמידות חזקה יותר בטמפרטורה גבוהה יותר, אפשרות נמוכה יותר להתמוטטות תרמית וביצועים טובים יותר בטווח טמפרטורות רחב יותר. אפקט שדה נמצא בשימוש נרחב במוצרים אלקטרוניים דיגיטליים ניידים כגון מוצרי צריכה, מוצרים תעשייתיים, ציוד אלקטרומכני, טלפונים חכמים וכו'.
??ראשית, הבחירה הבסיסית של FET
ישנם שני סוגים של FET: N-channel ו-P-channel. הצעד הראשון הוא להחליט אם להשתמש בטרנזיסטור MOS N-channel או P-channel. ביישום אספקת חשמל טיפוסי, כאשר טרנזיסטור MOS מוארק והעומס מחובר למתח אספקת החשמל, טרנזיסטור MOS מוגדר כמתג צד במתח נמוך. במתג הצד של המתח הנמוך, בהתחשב במתח הנדרש לכיבוי או הפעלת המכשיר, יש להשתמש בטרנזיסטור N-ערוץ MOS. כאשר טרנזיסטור מוליכים למחצה מתכת תחמוצת מחובר לאוטובוס והעומס מוארק, יש להפעיל ולכבות אותו בצד המתח הגבוה. טופולוגיה זו מאמצת בדרך כלל טרנזיסטור MOS של ערוץ P, שגם הוא מונע על ידי מתח.
קבע את המתח הנקוב הנדרש או את המתח המרבי שהציוד יכול לעמוד בו. ככל שהמתח הנקוב גבוה יותר, כך עלות המכשיר גבוהה יותר. על פי הניסיון המעשי, המתח הנקוב צריך להיות גדול יותר ממתח אספקת החשמל או מתח האוטובוס. בדרך זו, ניתן לספק הגנה מספקת כדי למנוע כשל בצינור MOS. במונחים של בחירת טרנזיסטורים מוליכים למחצה של תחמוצת מתכת, יש צורך לקבוע את המתח המרבי האפשרי בין הניקוז למקור, כלומר, ה-VDS המקסימלי. חשוב מאוד לדעת שהמתח המרבי שצינור MOS יכול לעמוד בו ישתנה עם הטמפרטורה. עלינו לבדוק את טווח המתח על פני כל טווח טמפרטורת הפעולה. למתח המדורג חייב להיות מספיק מרווח כדי לכסות את טווח השונות הזה כדי להבטיח שהמעגל לא ייכשל. גורמי בטיחות נוספים שיש לקחת בחשבון כוללים מעברי מתח הנגרמים על ידי החלפת מכשירים אלקטרוניים (כגון מנועים או שנאים). המתח המדורג של יישומים שונים גם הוא שונה; בדרך כלל, הציוד הנייד הוא 20V, אספקת הכוח של FPGA היא 20 ~ 30 V, והיישום של 85 ~ 220 VAC הוא 450 ~ 600 V. לצינור MOS שתוכנן על ידי קיה סמיקונדקטור יש מתח עמידות חזק ושדות יישום רחבים, והוא מועדף על ידי לקוחות.
2. קבע את הזרם המדורג של צינור MOS
הזרם הנקוב צריך להיות הזרם המרבי שהעומס יכול לשאת בכל נסיבות. בדומה למצב המתח, גם אם המערכת מייצרת זרם שיא, יש צורך לוודא שהטרנזיסטור MOS שנבחר יכול לעמוד בזרם המדורג הזה. שני המצבים הנוכחיים הנחשבים הם מצב מתמשך ודופק. במצב הולכה רציפה, טרנזיסטור מוליכים למחצה תחמוצת מתכת נמצא במצב יציב, והזרם זורם ברציפות דרך המכשיר. דופק דופק מתייחס למספר רב של עליות (או קוצים) הזורמים דרך המכשיר. לאחר שנקבע הזרם המקסימלי בתנאים אלה, יש צורך רק לבחור ישירות את המכשיר שיכול לעמוד בפני הזרם המרבי.
לאחר בחירת הזרם המדורג, יש לחשב גם את אובדן ההולכה. למעשה, טרנזיסטור מוליכים למחצה של תחמוצת מתכת אינו מכשיר אידיאלי, מכיוון שיהיה אובדן הספק בתהליך ההולכה, מה שנקרא אובדן הולכה. טרנזיסטור MOS הוא כמו נגד משתנה ב"הולכה", אשר נקבע על ידי ה-RDS(ON) של המכשיר ומשתנה באופן משמעותי עם הטמפרטורה. ניתן לשלוט בצריכת החשמל של המכשיר על ידי Iload2× חישוב RDS(ON). ככל שההתנגדות להפעלה משתנה עם הטמפרטורה, גם אובדן הכוח ישתנה באופן פרופורציונלי. ככל שהמתח VGS המופעל על טרנזיסטור MOS גבוה יותר, כך ה-RDS(ON) יהיה קטן יותר. אחרת, RDS(ON) יהיה גבוה יותר. שימו לב שהתנגדות ה-RDS(ON) תעלה מעט עם הזרם. שינויים בפרמטרים חשמליים ופנאומטיים שונים לגבי ההתנגדות (ההפעלה) של מערכת נתוני הרדיו ניתן למצוא בגיליון הנתונים הטכניים שסופק על ידי היצרן.
??שלישית, השלב הבא בבחירת צינורות MOS הוא דרישות פיזור החום של המערכת.
יש לשקול שני מצבים שונים, כלומר, המקרה הגרוע והמצב האמיתי. מומלץ לאמץ את תוצאת החישוב במקרה הגרוע ביותר, מכיוון שתוצאה זו מספקת מרווח בטיחות גדול יותר, שיכול להבטיח שהמערכת לא תיכשל. ישנם כמה נתוני מדידה בגיליון הנתונים של MOS שדורשים התייחסות; טמפרטורת הצומת של המכשיר שווה לטמפרטורת הסביבה המקסימלית בתוספת תוצר ההתנגדות התרמית וצריכת החשמל (טמפרטורת הצומת = טמפרטורת הסביבה המקסימלית+[התנגדות תרמית × פיזור כוח]). לפי נוסחה זו ניתן לפתור את צריכת החשמל המקסימלית של המערכת, המוגדרת כשווה ל-I2× RDS(ON). חישבנו את ה-RDS(ON) בטמפרטורות שונות בהתאם לזרם המרבי של המכשיר. בנוסף, גם פיזור החום של המעגל וצינור ה-MOS שלו צריך להיעשות היטב.
Avalanche פירושה שהמתח ההפוך במכשיר המוליך למחצה חורג מהערך המרבי, יוצר שדה חשמלי חזק ומגביר את הזרם במכשיר. הגדלת גודל השבב תגדיל את ההתנגדות למפולות, ולבסוף תשפר את חוסנו של המכשיר. לכן, בחירה בחבילה גדולה יותר יכולה למנוע ביעילות מפולת שלגים.
4. השלב האחרון בבחירת טרנזיסטור MOS הוא קביעת ביצועי המיתוג של טרנזיסטור MOS.
ישנם פרמטרים רבים המשפיעים על ביצועי המתג, אך החשובים שבהם הם gate/drain, gate/source ו-drain/source. קיבולים אלו יובילו לאובדן המיתוג של המכשיר, מכיוון שיש לטעון אותו בכל פעם שהוא משתנה. לכן, מהירות המיתוג של טרנזיסטור מוליכים למחצה מתכת תחמוצת פוחתת, וגם יעילות המכשיר יורדת. על מנת לחשב את ההפסד הכולל של המכשיר במהלך ההחלפה, יש לחשב את ההפסד במהלך ההחלפה (Eon) ואת ההפסד במהלך ההחלפה (Eoff). ניתן לבטא את ההספק הכולל של ה-MOSFET באמצעות הנוסחה הבאה: Psw = (Eon + Eoff) × תדירות מיתוג. לטעינת השער (Qgd) יש את ההשפעה הגדולה ביותר על ביצועי המיתוג.
טל' חברה: +86-0755-83044319
פקס/פקס:+86-0755-83975897
דוא"ל: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 מנהל לי
QQ: 332496225 מנהל Qiu
כתובת: חדר 809, בלוק C, בניין Zhantao Technology, מס' 1079 Minzhi Avenue, Longhua New District, שנזן
Related Recommendations
粤公网安备44030002007346号