MOSFET a thuiscint in alt amháin

Fíor 3 Friotaíocht theirmeach MOSFET nuair a chuirtear cuisle cumhachta i bhfeidhm

Go deimhin, is féidir linn conas MOSFET a roghnú i gceithre chéim.

An chéad chéim: roghnaigh N cainéal nó P cainéal

Is í an chéad chéim chun an gléas ceart a roghnú do do dhearadh ná cinneadh a dhéanamh cibé acu N-chainéil nó MOSFET P-chainéil a úsáid. I bhfeidhmchlár cumhachta tipiciúil, nuair a bhíonn MOSFET ceangailte leis an talamh agus an t-ualach ceangailte leis an bpríomhlíonra voltas, foirmíonn an MOSFET an lasc íseal-taobh. Sa lasc taobh íseal, ba cheart MOSFETanna N-chainéil a úsáid mar gheall ar an voltas a theastaíonn chun an gléas a chasadh as nó a chur san áireamh. Nuair a bhíonn an MOSFET ceangailte leis an mbus agus ualach go talamh, úsáidtear lasc ard-taobh. Is gnách go n-úsáidtear MOSFETanna P-chainéil sa topology seo, rud atá mar gheall ar chúrsaí tiomána voltais freisin. Chun an gléas ceart a roghnú do d'iarratas, ní mór duit an voltas a theastaíonn chun an gléas a thiomáint a chinneadh agus an bealach is éasca chun é a dhéanamh i do dhearadh. Is é an chéad chéim eile ná an rátáil voltais riachtanach a chinneadh, nó an voltas uasta is féidir leis an bhfeiste a sheasamh. Dá airde an rátáil voltais, is airde costas an fheiste. De réir taithí phraiticiúil, ba cheart go mbeadh an voltas rátáilte níos mó ná an voltas príomhlíonra nó an voltas bus. Soláthróidh sé sin cosaint leordhóthanach ionas nach dteipfidh ar an MOSFET. Agus MOSFET á roghnú, is gá an t-uasvoltas is féidir a fhulaingt ón draein go dtí an fhoinse a chinneadh, is é sin, an VDS uasta. Tá sé tábhachtach go mbeadh a fhios agat go bhféadfaidh an t-uasvoltas MOSFET athruithe le teocht a sheasamh. Ní mór do dhearthóirí éagsúlachtaí voltais thar an raon teochta oibriúcháin iomlán a thástáil. Caithfidh go leor corrlach a bheith ag an voltas rátáil chun an raon éagsúlachta seo a chlúdach lena chinntiú nach dteipfidh ar an gciorcad. I measc na bhfachtóirí sábháilteachta eile nach mór d’innealtóirí dearaidh a chur san áireamh tá voltais neamhbhuan a tharlódh de bharr lascadh leictreonaic amhail mótair nó claochladáin. Athraíonn voltais rátáilte le haghaidh feidhmeanna éagsúla; de ghnáth, 20V le haghaidh feistí iniompartha, 20-30V le haghaidh soláthairtí cumhachta FPGA, agus 450-600V le haghaidh feidhmchláir 85-220VAC.

Céim 2: Aimsigh an sruth rátáilte

Is é an dara céim ná rátáil reatha an MOSFET a roghnú. Ag brath ar chumraíocht an chiorcaid, ba cheart gurb é an sruth rátáilte seo an sruth uasta is féidir leis an ualach a sheasamh i ngach cás. Cosúil leis an staid voltais, ní mór don dearthóir a chinntiú go bhféadfaidh an MOSFET a roghnaíodh an rátáil reatha seo a sheasamh, fiú nuair a ghineann an córas spikes reatha. Is iad an dá choinníoll reatha a mheastar ná mód leanúnach agus spíc bíge. I modh seolta leanúnach, tá an MOSFET i riocht seasta, áit a sreabhann sruth go leanúnach tríd an bhfeiste. Tagraíonn spíc chuisle do bhorradh mór (nó sruth spíce) a shreabhann tríd an bhfeiste. A luaithe a chinntear an t-uassruth faoi na coinníollacha seo, níl le déanamh ach feiste a roghnú a fhéadfaidh an sruth uasta seo a láimhseáil. Tar éis an sruth rátáilte a roghnú, ní mór an caillteanas seolta a ríomh freisin. I gcásanna iarbhír, ní gléas idéalach é MOSFET toisc go bhfuil caillteanas fuinnimh leictrigh le linn an phróisis seolta, ar a dtugtar caillteanas seoltachta. Iompraíonn MOSFET mar fhriotóir inathraithe nuair a bhíonn “ar siúl”, a shocraíonn RDS(ON) an fheiste agus a athraíonn go suntasach le teocht. Is féidir caillteanas cumhachta an fheiste a ríomh le Iload2×RDS(ON). Ós rud é go n-athraíonn an frithsheasmhacht le teocht, athróidh an caillteanas cumhachta go comhréireach freisin. Dá airde an voltas VGS a chuirtear i bhfeidhm ar an MOSFET, is ea is lú a bheidh an RDS(ON); os a choinne sin, dá airde a bheidh an RDS(ON). Maidir le dearthóir an chórais, is é seo an áit a dtagann na comhbhabhtálacha isteach ag brath ar voltas an chórais. Maidir le dearaí iniompartha, tá sé níos éasca (agus níos coitianta) voltais níos ísle a úsáid, agus le haghaidh dearaí tionsclaíocha, is féidir voltais níos airde a úsáid. Tabhair faoi deara go n-ardóidh friotaíocht RDS(ON) beagán le sruth. Tá éagsúlachtaí i bparaiméadar leictreach éagsúla an fhriotóra RDS(ON) le fáil sa bhileog sonraí teicniúla a sholáthraíonn an monaróir. Bíonn tionchar suntasach ag an teicneolaíocht ar shaintréithe gléasanna, toisc go mbíonn claonadh ag roinnt teicneolaíochtaí RDS(ON) a mhéadú nuair a mhéadaítear an VDS uasta. I gcás a leithéid de theicneolaíocht, má tá sé ar intinn agat VDS agus RDS(ON) a laghdú, caithfidh tú méid na sliseanna a mhéadú, rud a mhéadóidh méid an phacáiste meaitseála agus na costais forbartha gaolmhara. Tá roinnt teicneolaíochtaí sa tionscal ag iarraidh an méadú ar mhéid sliseanna a rialú, agus is iad na cinn is tábhachtaí díobh teicneolaíochtaí cothromaithe cainéal agus muirir. I dteicneolaíocht trinse, tá trinse domhain leabaithe sa sliseog, a chuirtear in áirithe go hiondúil le haghaidh voltais ísle, chun an RDS(ON) ar-friotaíocht a laghdú. D'fhonn tionchar an VDS uasta ar RDS(ON) a laghdú, baineadh úsáid as próiseas colún fáis epitaxial/colún eitseála le linn an phróisis forbartha. Mar shampla, tá teicneolaíocht ar a dtugtar SuperFET forbartha ag Fairchild Semiconductor a chuireann céimeanna déantúsaíochta breise chun an RDS(ON) a laghdú. Tá an fócas seo ar RDS(ON) tábhachtach mar de réir mar a mhéadaíonn voltas miondealaithe MOSFET caighdeánach, méadaíonn RDS(ON) go heaspónantúil agus go dtiocfaidh méadú ar mhéid dísle dá bharr. Athraíonn an próiseas SuperFET an gaol easpónantúil idir RDS(ON) agus méid sliseog ina ghaolmhaireacht líneach. Ar an mbealach seo, is féidir le feistí SuperFET RDS(ON) idéalach íseal a bhaint amach i méideanna dísle beaga, fiú le voltais miondealaithe suas le 600V. Is é an toradh atá air ná gur féidir méid sliseog a laghdú suas le 35%. I gcás úsáideoirí deiridh, ciallaíonn sé seo laghdú suntasach ar mhéid an phacáiste.

Céim a Trí: Cinntigh Riachtanais Theirmeach

Is é an chéad chéim eile maidir le MOSFET a roghnú ná riachtanais theirmeach an chórais a ríomh. Ní mór do dhearthóirí machnamh a dhéanamh ar dhá chás éagsúla, an cás is measa agus an cás fíor-dhomhanda. Moltar an toradh ríomha is measa a úsáid, toisc go soláthraíonn an toradh seo lamháil sábháilteachta níos mó agus go gcinntíonn sé nach dteipfidh ar an gcóras. Tá roinnt sonraí tomhais ann freisin ar gá aird a thabhairt orthu ar bhileog sonraí MOSFET; mar an friotaíocht teirmeach idir acomhal leathsheoltóra na feiste pacáistithe agus an timpeallacht, agus an teocht uasta acomhal. Tá teocht acomhal na feiste comhionann leis an uasteocht chomhthimpeallach móide an táirge friotaíocht teirmeach agus diomailt cumhachta (teocht acomhal = teocht chomhthimpeallach uasta + [friotaíocht teirmeach × diomailt cumhachta]). De réir na cothromóide seo, is féidir diomailt uasta cumhachta an chórais a réiteach, atá comhionann le I2×RDS(ON) de réir sainmhínithe. Ós rud é go gcinnfidh an dearthóir an t-uassruth a rachaidh tríd an bhfeiste, is féidir RDS(ON) a ríomh ag teochtaí éagsúla. Is fiú a thabhairt faoi deara, agus iad ag déileáil le samhlacha teirmeacha simplí, go gcaithfidh dearthóirí cumas teirmeach an acomhal leathsheoltóra / cás feiste agus cás / timpeallacht a mheas; éilíonn sé seo nach ndéanann an bord ciorcad priontáilte agus an pacáiste teas suas láithreach. Ciallaíonn miondealú Avalanche go sáraíonn an voltas droim ar ais ar an bhfeiste leathsheoltóra an t-uasluach agus go gcruthaíonn sé réimse láidir leictreach chun sruth an fheiste a mhéadú. Déanfaidh an sruth seo an chumhacht a scaipeadh, teocht an fheiste a mhéadú, agus b'fhéidir damáiste a dhéanamh don fheiste. Déanfaidh cuideachtaí leathsheoltóra tástáil avalanche ar fheistí, ríomhfaidh siad a voltas maolánacha, nó déanfaidh siad tástáil ar stóinseacht na feiste. Tá dhá mhodh ann chun an voltas maolánach rátáilte a ríomh; is modh staitistiúil é ceann amháin agus ríomh teirmeach é an ceann eile. Úsáidtear ríomh teirmeach go forleathan toisc go bhfuil sé níos praiticiúla. Chuir go leor cuideachtaí sonraí ar fáil faoina dtástáil gléas. Mar shampla, soláthraíonn Fairchild Semiconductor "Treoirlínte Power MOSFET Avalanche" (Treoirlínte Power MOSFET Avalanche-is féidir iad a íoslódáil ó láithreán gréasáin Fairchild). Chomh maith leis an ríomhaireacht, tá tionchar mór ag an teicneolaíocht freisin ar an éifeacht avalanche. Mar shampla, méadaíonn méadú ar mhéid dísle an fhriotaíocht avalanche agus ar deireadh thiar méadaítear stóinseacht an fheiste. I gcás úsáideoirí deiridh, ciallaíonn sé seo pacáistí níos mó a úsáid sa chóras.

Céim 4: Déan feidhmíocht lasc a chinneadh

Is í an chéim dheireanach maidir le MOSFET a roghnú ná feidhmíocht aistrithe an MOSFET a chinneadh. Tá go leor paraiméadair a théann i bhfeidhm ar fheidhmíocht an lasca, ach is iad na cinn is tábhachtaí ná geata / draein, geata / foinse agus draein / toilleas foinse. Cruthaíonn na toilleoirí seo caillteanais aistrithe sa fheiste toisc go ngearrtar iad gach uair a aistríonn siad. Dá bhrí sin laghdaítear luas aistrithe an MOSFET, agus laghdaítear éifeachtacht an fheiste freisin. Chun na caillteanais iomlána i bhfeiste le linn lasctha a ríomh, ní mór don dearthóir na caillteanais le linn an tiontaithe (Eon) agus na caillteanais le linn an mhúchta (Eoff) a ríomh. Is féidir cumhacht iomlán an lasc MOSFET a chur in iúl leis an gcothromóid seo a leanas: Psw=(Eon+Eoff)×minicíocht lasctha. Tá an tionchar is mó ag an muirear geata (Qgd) ar fheidhmíocht lasc. Bunaithe ar an tábhacht a bhaineann le feidhmíocht aistrithe, tá teicneolaíochtaí nua á bhforbairt i gcónaí chun an fhadhb aistrithe seo a réiteach. Méadaíonn méadú ar mhéid sliseanna muirear geata; méadaíonn sé seo méid gléas. D'fhonn caillteanais aistrithe a laghdú, tá teicneolaíochtaí nua cosúil le ocsaídiú bun tiubh cainéal tagtha chun cinn, arb é is aidhm dóibh muirear geata a laghdú. Mar shampla, is féidir leis an teicneolaíocht nua SuperFET caillteanais seolta a íoslaghdú agus feidhmíocht aistrithe a fheabhsú trí RDS(ON) agus muirear geata (Qg) a laghdú. Ar an mbealach seo, is féidir le MOSFETanna dul i ngleic le trasnáin ardluais voltais (dv/dt) agus le trasnáin srutha (di/dt) le linn an aistrithe, agus féadann siad oibriú go hiontaofa fiú ag minicíochtaí lasctha níos airde.