MOSFET 전계 효과 튜브를 올바르게 선택하는 방법

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2022-03-17 287

MOSFET 전계 효과 트랜지스터를 올바르게 선택하는 방법

전계효과 트랜지스터는 우리 생활과 밀접한 아날로그 회로, 디지털 회로에 널리 사용되고 있다. FET의 장점은 다음과 같습니다. 첫째, 구동 회로가 비교적 간단합니다. FET에 필요한 구동 전류는 BJT보다 훨씬 작으며 일반적으로 CMOS 또는 오픈 콜렉터 TTL 회로에 의해 직접 구동될 수 있습니다. 전계 효과 트랜지스터의 스위칭 속도는 상대적으로 빠르며 전하 저장 효과가 없기 때문에 더 빠른 속도로 작동할 수 있습니다. 또한, FET는 2차 항복 고장 메커니즘이 없기 때문에 고온에서 내구성이 더 강하고, 열 파괴 가능성이 낮으며, 더 넓은 온도 범위에서 성능이 더 좋습니다. 전계효과는 가전제품, 산업용 제품, 전자기계 장비, 스마트폰 등 휴대용 디지털 전자제품에 널리 사용되어 왔다.

??최근 몇 년 동안 자동차, 통신, 에너지, 소비, 녹색 산업 및 기타 산업 분야에서 FET 제품이 널리 사용됨에 따라 최근 몇 년 동안 급속한 발전을 이루었습니다. Power FET가 많은 주목을 받고 있습니다. 앞으로도 FET는 여전히 지배적인 위치를 차지할 것입니다. 전계 효과 트랜지스터는 이 분야에 막 입문한 많은 엔지니어들이 여전히 접하게 될 장치일 것입니다. 다음으로 Micro BiSemiconductor에서는 주요 상수 선택 및 소개, 시스템 및 열 방출 고려 사항을 포함하여 전계 효과 트랜지스터에 대한 몇 가지 기본 지식에 대해 논의합니다.
??첫째, FET의 기본 선택

FET에는 N채널과 P채널의 두 가지 유형이 있습니다. 첫 번째 단계는 N채널 또는 P채널 MOS 트랜지스터를 사용할지 여부를 결정하는 것입니다. 일반적인 전원 공급 장치 애플리케이션에서 MOS 트랜지스터가 접지되고 부하가 전원 전압에 연결되면 MOS 트랜지스터는 저전압 측 스위치로 구성됩니다. 저전압 측 스위치에는 소자를 끄거나 켜는 데 필요한 전압을 고려하여 N채널 MOS 트랜지스터를 사용해야 합니다. 금속 산화물 반도체 트랜지스터를 버스에 연결하고 부하를 접지할 때 고전압 측에서 켜고 꺼야 합니다. 이 토폴로지는 일반적으로 전압에 의해 구동되는 P 채널 MOS 트랜지스터를 채택합니다.

필요한 정격 전압 또는 장비가 견딜 수 있는 최대 전압을 결정합니다. 정격 전압이 높을수록 장치 비용이 높아집니다. 실제 경험에 따르면 정격 전압은 전원 전압이나 버스 전압보다 높아야 합니다. 이러한 방식으로 MOS 튜브의 파손을 방지하기 위해 충분한 보호가 제공될 수 있습니다. 금속산화물 반도체 트랜지스터를 선택함에 있어서 드레인과 소스 사이의 가능한 최대 전압, 즉 최대 VDS를 결정하는 것이 필요하다. MOS 튜브가 견딜 수 있는 최대 전압은 온도에 따라 변한다는 것을 아는 것이 매우 중요합니다. 전체 작동 온도 범위에 걸쳐 전압 범위를 테스트해야 합니다. 회로가 고장나지 않도록 정격 전압에는 이 변동 범위를 포괄할 수 있는 충분한 여유가 있어야 합니다. 고려해야 할 다른 안전 요소에는 전자 장치(예: 모터 또는 변압기) 전환으로 인한 과도 전압이 포함됩니다. 다양한 애플리케이션의 정격 전압도 다릅니다. 일반적으로 휴대용 장비는 20V, FPGA 전원은 20~30V, 85~220VAC 용도는 450~600V이다. 기아반도체가 설계한 MOS 튜브는 내전압이 강하고 응용분야가 넓어 선호된다. 고객에 의해.

2. MOS 튜브의 정격 전류를 결정합니다.

정격 전류는 어떤 상황에서도 부하가 견딜 수 있는 최대 전류여야 합니다. 전압 상황과 마찬가지로 시스템이 피크 전류를 생성하더라도 선택한 MOS 트랜지스터가 이 정격 전류를 견딜 수 있는지 확인해야 합니다. 고려되는 두 가지 현재 상황은 연속 모드와 펄스 스파이크입니다. 연속 전도 모드에서 금속 산화물 반도체 트랜지스터는 안정적인 상태에 있으며 전류는 장치를 통해 지속적으로 흐릅니다. 펄스 스파이크는 장치를 통해 흐르는 많은 수의 서지(또는 스파이크)를 나타냅니다. 이러한 조건에서 최대 전류가 결정되면 최대 전류를 견딜 수 있는 장치를 직접 선택하기만 하면 됩니다.

정격 전류를 선택한 후에는 전도 손실도 계산해야 합니다. 실제로, 금속 산화물 반도체 트랜지스터는 전도 손실이라고 불리는 전도 과정에서 전력 손실이 발생하기 때문에 이상적인 장치가 아닙니다. MOS 트랜지스터는 장치의 RDS(ON)에 의해 결정되고 온도에 따라 크게 변하는 "전도"의 가변 저항과 같습니다. 장치의 전력 소비는 Iload2×로 제어할 수 있습니다. RDS(ON) 계산. 온도에 따라 온 저항이 변하므로 전력 손실도 이에 비례하여 변합니다. MOS 트랜지스터에 인가되는 전압 VGS가 높을수록 RDS(ON)은 작아집니다. 그렇지 않으면 RDS(ON)이 더 높아집니다. RDS(ON) 저항은 전류에 따라 약간 증가합니다. 무선 데이터 시스템의 (켜짐) 저항에 대한 다양한 전기 및 공압 매개변수의 변경 사항은 제조업체에서 제공하는 기술 데이터 시트에서 확인할 수 있습니다.

??셋째, MOS 튜브 선택의 다음 단계는 시스템의 열 방출 요구 사항입니다.

최악의 경우와 실제 상황이라는 두 가지 다른 상황을 고려해야 합니다. 최악의 경우 계산 결과를 채택하는 것이 좋습니다. 왜냐하면 이 결과는 더 큰 안전 여유를 제공하여 시스템이 실패하지 않도록 보장할 수 있기 때문입니다. MOS 데이터 시트에는 주의가 필요한 일부 측정 데이터가 있습니다. 장치의 접합 온도는 최대 주변 온도에 열 저항과 전력 소비를 곱한 것과 같습니다(접합 온도 = 최대 주변 온도+[열 저항 × 전력 소모]). 이 공식에 따르면 시스템의 최대 전력 소비는 I2×와 동일하게 정의됩니다. RDS(ON)입니다. 우리는 장치의 최대 전류에 따라 서로 다른 온도에서 RDS(ON)을 계산했습니다. 또한 회로 기판과 MOS 튜브의 방열도 잘 이루어져야 합니다.

눈사태(Avalanche)는 반도체 소자에 역전압이 최대값을 초과해 강한 전기장이 형성되어 소자 내 전류가 증가하는 것을 의미한다. 칩 크기가 증가하면 눈사태 저항이 증가하고 최종적으로 장치의 견고성이 향상됩니다. 따라서 더 큰 패키지를 선택하면 눈사태를 효과적으로 방지할 수 있습니다.

4. MOS 트랜지스터 선택의 마지막 단계는 MOS 트랜지스터의 스위칭 성능을 결정하는 것입니다.

스위치 성능에 영향을 미치는 많은 매개변수가 있지만 가장 중요한 매개변수는 게이트/드레인, 게이트/소스 및 드레인/소스 커패시턴스입니다. 이러한 커패시턴스는 장치를 전환할 때마다 충전해야 하기 때문에 장치의 스위칭 손실로 이어집니다. 따라서, 금속 산화물 반도체 트랜지스터의 스위칭 속도가 감소하고, 소자 효율도 감소한다. 스위칭 중 소자의 전체 손실을 계산하려면 스위칭 중 손실(Eon)과 스위칭 중 손실(Eoff)을 계산해야 합니다. MOSFET의 총 전력은 다음 공식으로 표현할 수 있습니다: Psw = (Eon+Eoff)× 스위칭 주파수. 게이트 전하(Qgd)는 스위칭 성능에 가장 큰 영향을 미칩니다.

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