Galios puslaidininkiniai įtaisai plačiai naudojami pramonės, vartojimo, kariuomenės ir kitose srityse, užima aukštą strateginę poziciją. Pažvelkime į bendrą maitinimo įrenginių vaizdą iš nuotraukos:
Galios puslaidininkinius įtaisus galima suskirstyti į pilno tipo, pusiau valdomus ir nevaldomus pagal grandinės signalų valdymo laipsnį. Arba pagal vairavimo grandinės signalo savybes jis gali būti suskirstytas į įtampos varomą tipą, srovės varomąjį tipą ir kt.
| Klasifikacija | tipo | Specifinės galios puslaidininkiniai įtaisai |
| Elektrinių signalų valdymas | Pusiau valdomas tipas | SCR |
| Pilna kontrolė | GTO, GTR, MOSFET, IGBT | |
| Nevaldomas | Maitinimo diodas | |
| Vairavimo signalo savybės | Įtampa varomas tipas | IGBT, MOSFET, SITH |
| Dabartinis varomas tipas | SCR, GTO, GTR | |
| Efektyvi signalo bangos forma | Impulsinio trigerio tipas | SCR, GTO |
| Elektroninio valdymo tipas | GTR, MOSFET, IGBT | |
| Situacijos, kuriose dalyvauja srovę nešantys elektronai | bipolinis prietaisas | Maitinimo diodas, SCR, GTO, GTR, BSIT, BJT |
| Vienpolis prietaisas | MOSFETAS, SĖDĖK | |
| Sudėtinis įrenginys | MCT, IGBT, SITH ir IGCT |
Skirtingi galios puslaidininkiniai įtaisai turi skirtingas charakteristikas, tokias kaip įtampa, srovės talpa, varža ir dydis. Realiai naudojant, reikia parinkti tinkamus įrenginius pagal skirtingas sritis ir poreikius.
Puslaidininkių pramonė išgyveno tris materialinių pokyčių kartas nuo pat jos atsiradimo. Iki šiol pirmoji puslaidininkinė medžiaga, kurią atstovauja Si, vis dar daugiausia naudojama galios puslaidininkinių įtaisų srityje.
| Puslaidininkinė medžiaga | Bandgap (eV) | Lydymosi temperatūra (K) | pagrindinė programa | |
| 1 kartos puslaidininkinės medžiagos | Ge | 1.1 | 1221 m | Žemos įtampos, žemo dažnio, vidutinės galios tranzistoriai, fotodetektoriai |
| 2 kartos puslaidininkinės medžiagos | Si | 0.7 | 1687 m | |
| 3 kartos puslaidininkinės medžiagos | GaAs | 1.4 | 1511 m | Mikrobangų, milimetrinių bangų prietaisai, šviesą skleidžiantys prietaisai |
| SiC | 3.05 | 2826 | 1. Aukštos temperatūros, aukšto dažnio, spinduliuotei atsparūs didelės galios prietaisai 2. Mėlyni, gražūs, violetiniai šviesos diodai, puslaidininkiniai lazeriai | |
| GaN | 3.4 | 1973 m | ||
| AIN | 6.2 | 2470 | ||
| C | 5.5 | ＞ 3800 | ||
| ZnO | 3.37 | 2248 | ||
Apibendrinkite pusiau valdomų ir visiškai valdomų galios įrenginių charakteristikas:
| Įrenginio tipas | SCR | GTR | MOSFET | IGBT |
| Valdymo tipas | Pulso trigeris | Srovės valdymas | įtampos valdymas | kino centras |
| savaiminio išsijungimo linija | Komutavimo išjungimas | savaiminio išsijungimo įrenginys | savaiminio išsijungimo įrenginys | savaiminio išsijungimo įrenginys |
| darbo dažnis | ＜ 1 khz | ＜ 30 khz | 20 khz-Mhz | ＜ 40 khz |
| Vairavimo galia | mažas | didelis | mažas | mažas |
| perjungimo nuostoliai | didelis | didelis | didelis | didelis |
| laidumo praradimas | mažas | mažas | didelis | mažas |
| Įtampa ir srovės lygis | 最大 | didelis | minimumas | daugiau |
| Tipiškos programos | Vidutinio dažnio indukcinis šildymas | UPS dažnio keitiklis | perjungimo maitinimo šaltinis | UPS dažnio keitiklis |
| kaina | žemiausia | žemesnė | viduryje | Brangiausias |
| laidumo moduliavimo efektas | turėti | turėti | jokios | turėti |
Susipažinkite su MOSFET
MOSFET turi didelę įėjimo varžą, mažą triukšmą ir gerą šiluminį stabilumą; jis turi paprastą gamybos procesą ir stiprią spinduliuotę, todėl dažniausiai naudojamas stiprintuvo grandinėse arba perjungimo grandinėse;
(1) Pagrindiniai pasirinkimo parametrai: nutekėjimo šaltinio įtampa VDS (atspari įtampa), ID nuolatinio nuotėkio srovė, RDS(įjungimo) įjungimo varža, Ciss įvesties talpa (jungties talpa), kokybės koeficientas FOM=Ron*Qg ir kt.
(2) Pagal skirtingus procesus jis yra padalintas į TrenchMOS: tranšėjos MOSFET, daugiausia žemos įtampos lauke, esant 100 V; SGT (Split Gate) MOSFET: padalytų vartų MOSFET, daugiausia vidutinės ir žemos įtampos lauke 200 V; SJ MOSFET: super jungtis MOSFET, daugiausia aukštos įtampos lauke 600-800V;
Perjungiamajame maitinimo šaltinyje, pvz., atvirojo nutekėjimo grandinėje, kanalizacija yra prijungta prie apkrovos nepažeista, o tai vadinama atviru nutekėjimu. Atviro nutekėjimo grandinėje, nesvarbu, kokios aukštos įtampos yra prijungta apkrova, apkrovos srovę galima įjungti ir išjungti. Tai idealus analoginis perjungimo įrenginys. Tai yra MOSFET kaip perjungimo įrenginio principas.
Kalbant apie rinkos dalį, beveik visi MOSFET yra sutelkti pagrindinių tarptautinių gamintojų rankose. Tarp jų 2015 m. „Infineon“ įsigijo IR (American International Rectifier Company) ir tapo pramonės lydere. ON Semiconductor taip pat užbaigė Fairchild Semiconductor įsigijimą 2016 m. rugsėjį. , rinkos dalis šoktelėjo į antrąją vietą, o tada pardavimų reitingai buvo Renesas, Toshiba, IWC, ST, Vishay, Anshi, Magna ir kt.;
Pagrindiniai MOSFET prekių ženklai skirstomi į keletą serijų: amerikietišką, japonišką ir korėjietišką.
Amerikietiškos serijos: Infineon, IR, Fairchild, ON Semiconductor, ST, TI, PI, AOS ir kt.;
Japonų kalba: Toshiba, Renesas, ROHM ir kt.;
Korėjos serijos: Magna, KEC, AUK, Morina Hiroshi, Shinan, KIA
MOSFET paketų kategorijos
Atsižvelgiant į tai, kaip jis yra sumontuotas ant PCB plokštės, yra du pagrindiniai MOSFET paketų tipai: įkišamasis (per skylę) ir paviršinis montavimas (paviršinis montavimas). “.
Kištukinis tipas reiškia, kad MOSFET kaiščiai praeina per PCB plokštės tvirtinimo angas ir yra privirinami prie PCB plokštės. Įprasti papildinių paketai apima: dvigubą eilutę paketą (DIP), tranzistorių kontūrų paketą (TO) ir kontaktų tinklelio masyvo paketą (PGA).
Įkišama pakuotė
Montuojant ant paviršiaus, MOSFET kaiščiai ir šilumos išsklaidymo flanšas yra privirinami prie PCB plokštės paviršiaus trinkelių. Įprastus paviršinio montavimo paketus sudaro: tranzistoriaus kontūras (D-PAK), mažo kontūro tranzistorius (SOT), mažo kontūro paketas (SOP), keturkampis paketas (QFP), plastikinis švino lustų laikiklis (PLCC) ir kt.
paviršinio montavimo paketas
Tobulėjant technologijoms, PCB plokštėse, tokiose kaip pagrindinės plokštės ir vaizdo plokštės, šiuo metu naudojama vis mažiau tiesioginių įkišamų pakuočių, o daugiau naudojama ant paviršiaus montuojama pakuotė.
1. Dvigubas paketas (DIP)
DIP paketas turi dvi eiles kaiščių ir juos reikia įkišti į lusto lizdą su DIP struktūra. Jo išvedimo metodas yra SDIP (Shrink DIP), kuris yra dvigubai susitraukiantis paketas. Kaiščio tankis yra 6 kartus didesnis nei DIP.
DIP pakuotės struktūros formos apima: daugiasluoksnę keraminę dviejų eilučių DIP, vieno sluoksnio keramikos dviejų eilučių DIP, švino rėmo DIP (įskaitant stiklo keramikos sandarinimo tipą, plastikinės kapsulės struktūros tipą, keraminę mažai tirpstančio stiklo kapsulę). tipas) ir tt DIP pakuotės ypatybė yra ta, kad ji gali lengvai suvirinti PCB plokštes ir yra gerai suderinama su pagrindine plokšte.
Tačiau, kadangi jo pakuotės plotas ir storis yra gana dideli, o kaiščiai lengvai pažeidžiami prijungimo ir atjungimo metu, patikimumas yra prastas. Tuo pačiu metu, dėl proceso įtakos, kaiščių skaičius paprastai neviršija 100. Todėl vykstant aukštai elektroninės pramonės integracijai, DIP pakuotės palaipsniui pasitraukė iš istorijos etapo.
2. Tranzistoriaus kontūro paketas (TO)
Ankstyvosios pakuotės specifikacijos, pvz., TO-3P, TO-247, TO-92, TO-92L, TO-220, TO-220F, TO-251 ir t. t., yra pakuočių dizainas, kurį galima prijungti prie tinklo.
TO-3P/247: Tai dažniausiai naudojama vidutinės aukštos įtampos ir didelės srovės MOSFET pakuotės forma. Produktas pasižymi aukšta atsparumo įtampa ir stipriu atsparumu gedimui. ,
TO-220/220F: TO-220F yra visiškai plastikinė pakuotė, todėl montuojant ant radiatoriaus nereikia dėti izoliacinio padėklo; TO-220 turi metalinį lakštą, prijungtą prie vidurinio kaiščio, o montuojant radiatorių reikalingas izoliacinis padas. Šių dviejų paketų stilių MOSFET atrodo panašiai ir gali būti naudojami pakaitomis. ,
TO-251: Šis supakuotas produktas daugiausia naudojamas siekiant sumažinti išlaidas ir sumažinti gaminio dydį. Jis daugiausia naudojamas aplinkoje, kurioje vidutinė įtampa ir didelė srovė yra mažesnė nei 60 A, o aukšta įtampa mažesnė nei 7 N. ,
TO-92: Šis paketas naudojamas tik žemos įtampos MOSFET (srovė mažesnė nei 10 A, atlaiko įtampą žemesnė nei 60 V) ir aukštos įtampos 1N60/65, siekiant sumažinti išlaidas.
Pastaraisiais metais dėl didelių suvirinimo sąnaudų, susijusių su pakavimo kištuku procesu ir prastesnio šilumos išsklaidymo charakteristikų, palyginti su pleistrų tipo gaminiais, paklausa paviršinio montavimo rinkoje toliau didėjo, todėl buvo kuriamos TO pakuotės. į paviršinio montavimo pakuotę.
TO-252 (taip pat vadinamas D-PAK) ir TO-263 (D2PAK) yra ant paviršiaus montuojami paketai.
Į pakuotės produkto išvaizdą
TO252/D-PAK yra plastikinių lustų paketas, dažniausiai naudojamas galios tranzistoriams ir įtampos stabilizavimo lustams pakuoti. Tai vienas iš dabartinių pagrindinių paketų. MOSFET, naudojant šį pakavimo metodą, yra trys elektrodai: sklendės (G), nutekėjimas (D) ir šaltinis (S). Išleidimo kaištis (D) nupjautas ir nenaudojamas. Vietoj to, nugarėlėje esantis aušintuvas naudojamas kaip nutekėjimas (D), kuris yra tiesiogiai privirinamas prie PCB. Viena vertus, jis naudojamas didelėms srovėms išvesti, kita vertus, jis išsklaido šilumą per PCB. Todėl ant PCB yra trys D-PAK trinkelės, o išleidimo (D) padas yra didesnis. Jo pakuotės specifikacijos yra šios:
TO-252/D-PAK pakuotės dydžio specifikacijos
TO-263 yra TO-220 variantas. Jis daugiausia skirtas pagerinti gamybos efektyvumą ir šilumos išsklaidymą. Jis palaiko itin didelę srovę ir įtampą. Tai dažniau pasitaiko vidutinės įtampos aukštos srovės MOSFET, kurių įtampa mažesnė nei 150 A ir didesnė nei 30 V. Be D2PAK (TO-263AB), jis taip pat apima TO263-2, TO263-3, TO263-5, TO263-7 ir kitus stilius, kurie yra pavaldūs TO-263, daugiausia dėl skirtingo kaiščių skaičiaus ir atstumo. .
TO-263/D2PAK pakuotės dydžio specifikacijas
3. Pin grid masyvo paketas (PGA)
PGA (Pin Grid Array Package) lusto viduje ir išorėje yra keli kvadratiniai masyvo kaiščiai. Kiekvienas kvadratinis masyvo kaištis yra išdėstytas tam tikru atstumu aplink lustą. Priklausomai nuo smeigtukų skaičiaus, jį galima suformuoti į 2–5 apskritimus. Diegimo metu tiesiog įkiškite lustą į specialų PGA lizdą. Jis turi lengvo prijungimo ir atjungimo privalumus, didelį patikimumą ir gali prisitaikyti prie aukštesnių dažnių.
PGA paketo stilius
Dauguma jo drožlių substratų yra pagaminti iš keraminės medžiagos, o kai kuriuose kaip substratas naudojama speciali plastikinė derva. Kalbant apie technologiją, atstumas tarp kaiščių centro paprastai yra 2,54 mm, o kaiščių skaičius svyruoja nuo 64 iki 447. Tokio tipo pakuotės ypatybė yra ta, kad kuo mažesnis pakuotės plotas (tūris), tuo mažesnės energijos sąnaudos (našumas). ) gali atlaikyti, ir atvirkščiai. Šis lustų pakavimo būdas buvo labiau paplitęs ankstyvosiomis dienomis ir dažniausiai buvo naudojamas daug energijos vartojantiems produktams, pvz., CPU, pakuoti. Pavyzdžiui, Intel 80486 ir Pentium naudoja šį pakavimo stilių; ji nėra plačiai naudojama MOSFET gamintojų.
4. Mažo kontūro tranzistorių paketas (SOT)
SOT (Small Out-Line Transistor) yra pataisinio tipo mažų galios tranzistorių paketas, daugiausia apimantis SOT23, SOT89, SOT143, SOT25 (ty SOT23-5) ir kt. SOT323, SOT363/SOT26 (ty SOT23-6) ir kiti tipai yra išvestiniai, kurie yra mažesnio dydžio nei TO paketai.
SOT pakuotės tipas
SOT23 yra dažniausiai naudojamas tranzistorių paketas su trimis sparno formos kaiščiais, būtent kolektoriaus, emiterio ir pagrindo, kurie yra išvardyti abiejose ilgosios komponento pusės pusėse. Tarp jų emiteris ir bazė yra toje pačioje pusėje. Jie paplitę mažos galios tranzistoriuose, lauko efekto tranzistoriuose ir sudėtiniuose tranzistoriuose su rezistorių tinklais. Jie turi gerą stiprumą, bet prastą litavimą. Išvaizda parodyta (a) paveikslėlyje žemiau.
SOT89 turi tris trumpus kaiščius, paskirstytus vienoje tranzistoriaus pusėje. Kita pusė yra metalinis aušintuvas, prijungtas prie pagrindo, kad padidintų šilumos išsklaidymo galimybes. Jis yra įprastas silicio galios paviršiuje montuojamuose tranzistoriuose ir tinka didesnės galios programoms. Išvaizda parodyta (b) paveikslėlyje žemiau. ,
SOT143 turi keturis trumpus sparno formos kaiščius, kurie išvedami iš abiejų pusių. Platesnis kaiščio galas yra kolektorius. Šio tipo paketas yra įprastas aukšto dažnio tranzistoriuose, o jo išvaizda parodyta (c) paveikslėlyje žemiau. ,
SOT252 yra didelės galios tranzistorius su trimis kaiščiais, vedančiais iš vienos pusės, o vidurinis kaištis yra trumpesnis ir yra kolektorius. Prijunkite prie didesnio kaiščio kitame gale, kuris yra vario lakštas, skirtas šilumai išsklaidyti, ir jo išvaizda yra tokia, kaip parodyta paveikslėlyje (d).
Bendras SOT pakuotės išvaizdos palyginimas
Keturių terminalų SOT-89 MOSFET dažniausiai naudojamas pagrindinėse plokštėse. Jo specifikacijos ir matmenys yra tokie:
SOT-89 MOSFET dydžio specifikacijos (vienetas: mm)
5. Mažas kontūrų paketas (SOP)
SOP (Small Out-Line Package) yra vienas iš paviršinio montavimo paketų, dar vadinamas SOL arba DFP. Smeigtukai ištraukiami iš abiejų pakuotės pusių žuvėdros sparno formos (L formos). Medžiagos yra plastikas ir keramika. SOP pakavimo standartai apima SOP-8, SOP-16, SOP-20, SOP-28 ir tt Skaičius po SOP nurodo kaiščių skaičių. Dauguma MOSFET SOP paketų atitinka SOP-8 specifikacijas. Pramonė dažnai praleidžia „P“ ir sutrumpina jį kaip SO (Small Out-Line).
SOP-8 pakuotės dydis
SO-8 pirmą kartą sukūrė PHILIP Company. Jis supakuotas į plastiką, neturi šilumos išsklaidymo apatinės plokštės ir prastai išsklaido šilumą. Paprastai jis naudojamas mažos galios MOSFET. Vėliau palaipsniui buvo išvestos standartinės specifikacijos, tokios kaip TSOP (Thin Small Outline Package), VSOP (Very Small Outline Package), SSOP (Shrink SOP), TSSOP (Thin Shrink SOP) ir kt.; tarp jų TSOP ir TSSOP dažniausiai naudojami MOSFET pakuotėse.
SOP išvestinės specifikacijos, dažniausiai naudojamos MOSFET
6. Keturių plokščių paketas (QFP)
Atstumas tarp lustų kaiščių QFP (Plastic Quad Flat Package) pakuotėje yra labai mažas, o kaiščiai labai ploni. Paprastai jis naudojamas didelio masto arba itin didelėse integrinėse grandinėse, o kaiščių skaičius paprastai yra didesnis nei 100. Tokia forma supakuoti lustai turi naudoti SMT paviršiaus montavimo technologiją, kad būtų galima lituoti lustą prie pagrindinės plokštės. Šis pakavimo būdas turi keturias pagrindines charakteristikas: ① Tinka SMD paviršiaus montavimo technologijai, kad būtų galima montuoti laidus ant PCB plokščių; ② Tinka aukšto dažnio naudojimui; ③ Tai lengva valdyti ir turi didelį patikimumą; ④ Santykis tarp lusto ploto ir pakuotės ploto yra mažas. Kaip ir PGA pakavimo būdas, šis pakavimo būdas suvynioja lustą į plastikinę pakuotę ir negali laiku išsklaidyti susidariusios šilumos, kai lustas veikia. Tai riboja MOSFET našumo gerinimą; o pati plastikinė pakuotė padidina įrenginio dydį, o tai neatitinka puslaidininkių kūrimo reikalavimų, kad jie būtų lengvi, ploni, trumpi ir maži. Be to, šio tipo pakavimo būdas yra pagrįstas vienu lustu, kuris turi mažo gamybos efektyvumo ir didelių pakavimo sąnaudų problemų. Todėl QFP labiau tinka naudoti skaitmeninėse loginėse LSI grandinėse, tokiose kaip mikroprocesoriai / vartų matricos, taip pat tinka pakuoti analoginius LSI grandinės produktus, tokius kaip VTR signalo apdorojimas ir garso signalų apdorojimas.
7 、 Keturių plokščių paketas be laidų (QFN)
QFN (Quad Flat Non-leaded package) paketas turi elektrodų kontaktus iš visų keturių pusių. Kadangi laidų nėra, montavimo plotas yra mažesnis nei QFP, o aukštis mažesnis nei QFP. Tarp jų keraminis QFN taip pat vadinamas LCC (bešviniais lustų laikikliais), o nebrangus plastikinis QFN, naudojant stiklo epoksidine derva atspausdintą pagrindo pagrindą, vadinamas plastikiniu LCC, PCLC, P-LCC ir tt Tai nauja paviršiaus montuojama lustų pakuotė. technologija, naudojant mažą padėklo dydį, mažą tūrį ir plastiką kaip sandarinimo medžiagą. QFN daugiausia naudojamas integrinių grandynų pakavimui, o MOSFET nebus naudojamas. Tačiau, kadangi „Intel“ pasiūlė integruotą tvarkyklę ir MOSFET sprendimą, ji paleido „DrMOS“ QFN-56 pakete („56“ reiškia 56 prijungimo kaiščius lusto gale).
Reikėtų pažymėti, kad QFN paketas turi tokią pačią išorinę laidų konfigūraciją kaip ir itin plonas mažų kontūrų paketas (TSSOP), tačiau jo dydis yra 62% mažesnis nei TSSOP. Remiantis QFN modeliavimo duomenimis, jo šiluminė charakteristika yra 55% didesnė nei TSSOP pakuotės, o elektrinė charakteristika (induktyvumas ir talpa) yra atitinkamai 60% ir 30% didesnės nei TSSOP pakuotės. Didžiausias trūkumas – sunku taisyti.
DrMOS QFN-56 pakuotėje
Tradiciniai diskretieji DC/DC laipsniško perjungimo maitinimo šaltiniai negali atitikti didesnio galios tankio reikalavimų, taip pat negali išspręsti parazitinių parametrų poveikio esant dideliam perjungimo dažniui. Dėl naujovių ir technologijų pažangos tapo realybe integruoti tvarkykles ir MOSFET, kad būtų galima sukurti kelių lustų modulius. Šis integravimo būdas gali sutaupyti daug vietos ir padidinti energijos suvartojimo tankį. Optimizavus tvarkykles ir MOSFET, tai tapo realybe. Energijos efektyvumas ir aukštos kokybės nuolatinė srovė, tai yra DrMOS integruota tvarkyklės IC.
Renesas 2 kartos DrMOS
Dėl QFN-56 bešvinio paketo DrMOS šiluminė varža yra labai maža; Naudojant vidinį laidų sujungimą ir vario spaustuką, galima sumažinti išorinių PCB laidų skaičių, taip sumažinant induktyvumą ir varžą. Be to, naudojamas giliųjų kanalų silicio MOSFET procesas taip pat gali žymiai sumažinti laidumo, perjungimo ir vartų įkrovos nuostolius; jis suderinamas su įvairiais valdikliais, gali pasiekti skirtingus darbo režimus ir palaiko aktyviosios fazės konvertavimo režimą APS (Auto Phase Switching). Be QFN pakuočių, dvišalė plokščia bešvinė pakuotė (DFN) taip pat yra naujas elektroninio pakavimo procesas, plačiai naudojamas įvairiuose ON Semiconductor komponentuose. Palyginti su QFN, DFN turi mažiau išvesties elektrodų iš abiejų pusių.
8, plastikinis švino lustų laikiklis (PLCC)
PLCC (Plastic Quad Flat Package) yra kvadrato formos ir yra daug mažesnis nei DIP paketas. Jame yra 32 kaiščiai su kaiščiais aplink. Smeigtukai išvedami iš keturių pakuotės pusių T formos. Tai plastikinis gaminys. Atstumas tarp kaiščių centro yra 1,27 mm, o kaiščių skaičius svyruoja nuo 18 iki 84. J formos kaiščiai nėra lengvai deformuojami ir lengviau valdomi nei QFP, tačiau išvaizdos patikrinimas po suvirinimo yra sunkesnis. PLCC pakuotė tinka montuoti laidus ant PCB naudojant SMT paviršiaus montavimo technologiją. Jis turi mažo dydžio ir didelio patikimumo privalumus. PLCC pakuotė yra gana paplitusi ir naudojama loginėse LSI, DLD (arba programinio loginio įrenginio) ir kitose grandinėse. Ši pakuotės forma dažnai naudojama pagrindinės plokštės BIOS, tačiau šiuo metu ji mažiau paplitusi MOSFET.
Inkapsuliavimas ir tobulinimas pagrindinėms įmonėms
Dėl procesorių žemos įtampos ir didelės srovės vystymosi tendencijos, MOSFET turi turėti didelę išėjimo srovę, mažą įjungimo varžą, mažą šilumos generavimą, greitą šilumos išsklaidymą ir mažą dydį. MOSFET gamintojai ne tik tobulina lustų gamybos technologijas ir procesus, bet ir toliau tobulina pakavimo technologijas. Remdamiesi suderinamumu su standartinėmis išvaizdos specifikacijomis, jie siūlo naujas pakuotės formas ir registruoja prekių ženklų pavadinimus naujoms jų kuriamoms pakuotėms.
1、RENESAS WPAK, LFPAK ir LFPAK-I paketai
WPAK yra „Renesas“ sukurtas didelio šilumos spinduliavimo paketas. Imituojant D-PAK paketą, lusto aušintuvas privirinamas prie pagrindinės plokštės, o šiluma išsklaidoma per pagrindinę plokštę, kad maža pakuotė WPAK taip pat galėtų pasiekti D-PAK išėjimo srovę. WPAK-D2 turi du aukštus / žemus MOSFET, kad sumažintų laidų induktyvumą.
Renesas WPAK pakuotės dydis
LFPAK ir LFPAK-I yra dar du maži formos koeficiento paketai, kuriuos sukūrė Renesas, suderinami su SO-8. LFPAK yra panašus į D-PAK, bet mažesnis nei D-PAK. LFPAK-i pastato šilumos kriauklę aukštyn, kad šiluma būtų išsklaidyta per aušintuvą.
Renesas LFPAK ir LFPAK-I paketai
2. Vishay Power-PAK ir Polar-PAK pakuotės
Power-PAK yra MOSFET paketo pavadinimas, užregistruotas Vishay Corporation. Power-PAK turi dvi specifikacijas: Power-PAK1212-8 ir Power-PAK SO-8.
Vishay Power-PAK1212-8 pakuotė
Vishay Power-PAK SO-8 paketas
„Polar PAK“ yra maža pakuotė su dvipusiu šilumos išsklaidymu ir yra viena iš pagrindinių „Vishay“ pakavimo technologijų. „Polar PAK“ yra tokia pati kaip įprasta „so-8“ pakuotė. Jis turi išsisklaidymo taškus tiek viršutinėje, tiek apatinėje pakuotės pusėse. Pakuotės viduje nėra lengva kaupti šilumą ir gali padidinti darbinės srovės tankį iki dvigubai didesnio nei SO-8. Šiuo metu Vishay yra licencijavusi Polar PAK technologiją įmonei STMicroelectronics.
Vishay Polar PAK pakuotė
3. Onsemi SO-8 ir WDFN8 plokšti švino paketai
„ON Semiconductor“ sukūrė dviejų tipų plokščių laidų MOSFET, tarp kurių su SO-8 suderinamus plokščius laidus naudoja daugelis plokščių. ON Semiconductor naujai išleistuose NVMx ir NVTx galios MOSFETuose naudojami kompaktiški DFN5 (SO-8FL) ir WDFN8 paketai, siekiant sumažinti laidumo nuostolius. Jis taip pat turi mažą QG ir talpą, kad sumažintų vairuotojo nuostolius.
ON puslaidininkio SO-8 plokščio švino paketas
ON Semiconductor WDFN8 paketas
4. NXP LFPAK ir QLPAK pakuotė
NXP (anksčiau Philps) patobulino SO-8 pakavimo technologiją į LFPAK ir QLPAK. Tarp jų LFPAK laikomas patikimiausiu galios SO-8 paketu pasaulyje; o QLPAK pasižymi mažo dydžio ir didesnio šilumos išsklaidymo efektyvumo savybėmis. Palyginti su įprastu SO-8, QLPAK užima 6 x 5 mm PCB plokštės plotą, o šiluminė varža yra 1,5 k/W.
NXP LFPAK paketas
NXP QLPAK pakuotė
4. ST Semiconductor PowerSO-8 paketas
STMicroelectronics galios MOSFET lustų pakavimo technologijos apima SO-8, PowerSO-8, PowerFLAT, DirectFET, PolarPAK ir kt. Tarp jų Power SO-8 yra patobulinta SO-8 versija. Be to, yra PowerSO-10, PowerSO-20, TO-220FP, H2PAK-2 ir kiti paketai.
STMicroelectronics Power SO-8 paketas
5. Fairchild Semiconductor Power 56 paketas
Power 56 yra išskirtinis Farichild pavadinimas, o jo oficialus pavadinimas yra DFN5×6. Jo pakuotės plotas yra panašus į dažniausiai naudojamą TSOP-8, o plona pakuotė taupo komponentų prošvaisos aukštį, o Thermal-Pad dizainas apačioje sumažina šiluminę varžą. Todėl daugelis maitinimo įrenginių gamintojų įdiegė DFN5×6.
Fairchild Power 56 paketas
6. International Rectifier (IR) tiesioginis FET paketas
Tiesioginis FET užtikrina efektyvų viršutinį aušinimą esant SO-8 ar mažesniam plotui ir tinka AC-DC ir DC-DC maitinimo konvertavimo programoms kompiuteriuose, nešiojamuosiuose kompiuteriuose, telekomunikacijų ir plataus vartojimo elektronikos įrangoje. „DirectFET“ metalinės skardinės konstrukcija užtikrina dvipusį šilumos išsklaidymą, efektyviai padvigubindama aukšto dažnio nuolatinės srovės-DC buck keitiklių srovės valdymo galimybes, palyginti su standartinėmis plastikinėmis atskiromis pakuotėmis. „Direct FET“ paketas yra atvirkščiai montuojamas, su nutekėjimo (D) aušintuvu į viršų ir uždengtu metaliniu apvalkalu, per kurį išsklaido šiluma. Tiesioginė FET pakuotė labai pagerina šilumos išsklaidymą ir užima mažiau vietos, nes gerai išsklaido šilumą.
Apibendrinti
Ateityje, elektronikos gamybos pramonei toliau vystantis itin plonos, miniatiūrinės, žemos įtampos ir didelės srovės kryptimi, MOSFET išvaizda ir vidinė pakuotės struktūra taip pat pasikeis, kad geriau prisitaikytų prie gamybos plėtros poreikių. pramonė. Be to, siekiant sumažinti elektronikos gamintojų atrankos slenkstį, MOSFET plėtros tendencija moduliavimo ir sistemos lygmens pakavimo kryptimi taps vis akivaizdesnė, o produktai bus kuriami koordinuotai iš kelių dimensijų, tokių kaip našumas ir kaina. . Paketas yra vienas iš svarbių MOSFET pasirinkimo kriterijų. Skirtingiems elektroniniams gaminiams taikomi skirtingi elektros reikalavimai, o skirtingoms montavimo aplinkoms taip pat reikia atitikti dydžio specifikacijas. Atliekant faktinę atranką, sprendimas turėtų būti priimtas atsižvelgiant į faktinius poreikius pagal bendrąjį principą. Kai kurias elektronines sistemas riboja PCB dydis ir vidinis aukštis. Pavyzdžiui, ryšių sistemų moduliniai maitinimo šaltiniai dėl aukščio apribojimų dažniausiai naudoja DFN5*6 ir DFN3*3 paketus; kai kuriuose ACDC maitinimo šaltiniuose itin plonas dizainas arba dėl apvalkalo apribojimų tinka montuoti TO220 supakuotus galios MOSFET. Šiuo metu smeigtukai gali būti įkišti tiesiai į šaknį, o tai netinka TO247 supakuotiems produktams; kai kurios itin plonos konstrukcijos reikalauja, kad prietaiso kaiščiai būtų sulenkti ir išdėstyti lygiai, o tai padidins MOSFET pasirinkimo sudėtingumą.
Kaip pasirinkti MOSFET
Kartą vienas inžinierius man pasakė, kad niekada nežiūrėjo į pirmąjį MOSFET duomenų lapo puslapį, nes „praktinė“ informacija pasirodė tik antrame ir toliau. Beveik kiekviename MOSFET duomenų lapo puslapyje yra vertingos informacijos dizaineriams. Tačiau ne visada aišku, kaip interpretuoti gamintojų pateiktus duomenis.
Šiame straipsnyje aprašomos kai kurios pagrindinės MOSFET specifikacijos, kaip jos nurodytos duomenų lape ir pateikiamas aiškus vaizdas, kurio reikia norint jas suprasti. Kaip ir dauguma elektroninių prietaisų, MOSFET turi įtakos darbo temperatūra. Taigi svarbu suprasti, kokiomis testavimo sąlygomis taikomi minėti rodikliai. Taip pat labai svarbu suprasti, ar rodikliai, kuriuos matote „Produkto įvade“, yra „maksimalios“ ar „tipinės“ reikšmės, nes kai kuriuose duomenų lapuose tai nėra aišku.
Įtampos laipsnis
Pagrindinė charakteristika, lemianti MOSFET, yra jo nutekėjimo šaltinio įtampa VDS arba „ištekėjimo šaltinio gedimo įtampa“, kuri yra didžiausia įtampa, kurią MOSFET gali atlaikyti nepažeisdamas, kai užtvarai trumpai jungiami prie šaltinio ir nutekėjimo srovės. yra 250 μA. . VDS taip pat vadinamas „absoliučia maksimalia įtampa esant 25°C“, tačiau svarbu atsiminti, kad ši absoliuti įtampa priklauso nuo temperatūros, o duomenų lape dažniausiai yra „VDS temperatūros koeficientas“. Taip pat turite suprasti, kad didžiausia VDS yra nuolatinė įtampa ir bet kokie įtampos šuoliai ir bangavimas, kurie gali būti grandinėje. Pavyzdžiui, jei naudojate 30 V įrenginį prie 30 V maitinimo šaltinio su 100 mV, 5ns smaigaliu, įtampa viršys absoliučią maksimalią įrenginio ribą ir įrenginys gali pereiti prie lavinos režimo. Šiuo atveju MOSFET patikimumas negali būti garantuotas. Esant aukštai temperatūrai, temperatūros koeficientas gali žymiai pakeisti gedimo įtampą. Pavyzdžiui, kai kurie N kanalo MOSFET, kurių įtampa yra 600 V, turi teigiamą temperatūros koeficientą. Kai jie artėja prie maksimalios sankryžos temperatūros, dėl temperatūros koeficiento šie MOSFET elgiasi kaip 650 V MOSFET. Daugelis MOSFET naudotojų projektavimo taisyklių reikalauja, kad sumažinimo koeficientas būtų nuo 10 % iki 20 %. Kai kuriose konstrukcijose, atsižvelgiant į tai, kad tikroji gedimo įtampa yra nuo 5% iki 10% didesnė už vardinę vertę esant 25 °C, prie tikrosios konstrukcijos bus pridėta atitinkama naudinga projektinė marža, o tai labai naudinga konstrukcijai. Norint teisingai pasirinkti MOSFET, taip pat svarbu suprasti vartų šaltinio įtampos VGS vaidmenį laidumo procese. Ši įtampa yra įtampa, užtikrinanti visišką MOSFET laidumą esant tam tikroms maksimalioms RDS(įjungtoms) sąlygoms. Štai kodėl įjungimo varža visada yra susijusi su VGS lygiu ir tik esant tokiai įtampai galima įjungti įrenginį. Svarbi konstrukcijos pasekmė yra ta, kad negalite visiškai įjungti MOSFET esant žemesnei įtampai nei minimali VGS, naudojama norint pasiekti RDS(on) reitingą. Pavyzdžiui, norėdami visiškai įjungti MOSFET su 3,3 V mikrovaldikliu, turite turėti galimybę įjungti MOSFET esant VGS = 2,5 V arba žemesnei.
Pasipriešinimas, vartų įkrova ir „nuopelnų figūra“
MOSFET varža įjungimui visada nustatoma esant vienai ar kelioms vartų ir šaltinio įtampoms. Maksimali RDS(įjungimo) riba gali būti 20–50 % didesnė už tipinę reikšmę. Didžiausia RDS(on) riba paprastai nurodo vertę esant 25°C sankryžos temperatūrai. Esant aukštesnei temperatūrai, RDS(on) gali padidėti nuo 30 % iki 150 %, kaip parodyta 1 paveiksle. Kadangi RDS(on) keičiasi priklausomai nuo temperatūros ir negalima garantuoti minimalios varžos vertės, srovės aptikimas pagal RDS(on) nėra labai tikslus metodas.
1 pav. RDS(įjungta) didėja, kai temperatūra yra nuo 30 % iki 150 % didžiausios darbinės temperatūros
Atsparumas įjungimui yra labai svarbus tiek N kanalo, tiek P kanalo MOSFET. Perjungiant maitinimo šaltinius Qg yra pagrindinis N kanalo MOSFET, naudojamų perjungiant maitinimo šaltinius, atrankos kriterijus, nes Qg turi įtakos perjungimo nuostoliams. Šie nuostoliai turi du efektus: vienas yra perjungimo laikas, turintis įtakos MOSFET įjungimui ir išjungimui; kita – energija, reikalinga vartų talpai įkrauti kiekvieno perjungimo proceso metu. Reikia nepamiršti, kad Qg priklauso nuo vartų šaltinio įtampos, net jei naudojant žemesnę Vgs sumažėja perjungimo nuostoliai. Kaip greitą būdą palyginti MOSFET, skirtus naudoti perjungimo programose, dizaineriai dažnai naudoja atskirą formulę, kurią sudaro RDS(on) laidumo nuostoliams ir Qg perjungimo nuostoliams: RDS(on)xQg. Šis „nuopelnų skaičius“ (FOM) apibendrina įrenginio veikimą ir leidžia palyginti MOSFET pagal tipines arba didžiausias vertes. Norėdami užtikrinti tikslų įrenginių palyginimą, turite įsitikinti, kad RDS(on) ir Qg naudojamas tas pats VGS ir kad leidinyje neatsitiktų sumaišytos tipinės ir didžiausios vertės. Mažesnis FOM pagerins našumą perjungiant programas, tačiau tai negarantuojama. Geriausius palyginimo rezultatus galima gauti tik tikroje grandinėje, o kai kuriais atvejais grandinę gali tekti tiksliai sureguliuoti kiekvienam MOSFET. Nominali srovė ir galios išsklaidymas, atsižvelgiant į skirtingas bandymo sąlygas, daugumos MOSFET duomenų lape yra viena ar daugiau nuolatinių nutekėjimo srovių. Norėsite atidžiai pažvelgti į duomenų lapą, kad išsiaiškintumėte, ar įvertinimas yra nurodytoje korpuso temperatūroje (pvz., TC=25 °C), ar aplinkos temperatūroje (pvz., TA=25 °C). Kuri iš šių verčių yra aktualiausia, priklausys nuo įrenginio charakteristikų ir taikymo (žr. 2 pav.).
2 pav. Visos absoliučios didžiausios srovės ir galios vertės yra tikri duomenys
Mažiems ant paviršiaus montuojamiems įrenginiams, naudojamiems nešiojamuose įrenginiuose, tinkamiausias srovės lygis gali būti esant 70 °C aplinkos temperatūrai. Didelės įrangos su aušintuvais ir priverstiniu oro aušinimu srovės lygis esant TA=25 ℃ gali būti artimesnis faktinei situacijai. Kai kuriuose įrenginiuose štampas gali atlaikyti didesnę srovę esant maksimaliai jungties temperatūrai, nei nurodyta pakuotėje. Kai kuriuose duomenų lapuose šis „ribotas“ srovės lygis yra papildoma informacija prie „riboto paketo“ srovės lygio, kuri gali suteikti supratimo apie štampavimo tvirtumą. Panašūs svarstymai taikomi nuolatiniam galios sklaidymui, kuris priklauso ne tik nuo temperatūros, bet ir nuo laiko. Įsivaizduokite įrenginį, nuolat veikiantį PD=4W 10 sekundžių esant TA=70℃. Kas yra „nepertraukiamas“ laikotarpis, priklausys nuo MOSFET paketo, todėl norėsite naudoti normalizuotą šiluminės trumpalaikės varžos diagramą iš duomenų lapo, kad pamatytumėte, kaip atrodo galios išsklaidymas po 10 sekundžių, 100 sekundžių ar 10 minučių. . Kaip parodyta 3 paveiksle, šio specializuoto įrenginio šiluminės varžos koeficientas po 10 sekundžių impulso yra maždaug 0,33, o tai reiškia, kad kai pakuotė pasiekia šiluminį prisotinimą maždaug po 10 minučių, įrenginio šilumos išsklaidymo pajėgumas yra tik 1,33 W, o ne 4 W. . Nors prietaiso šilumos išsklaidymo galia gali siekti apie 2W esant geram aušinimui.
3 pav. MOSFET šiluminė varža, kai taikomas galios impulsas
Tiesą sakant, MOSFET pasirinkimą galime suskirstyti į keturis žingsnius.
Pirmas žingsnis: pasirinkite N kanalą arba P kanalą
Pirmasis žingsnis renkantis savo dizainui tinkamą įrenginį yra nuspręsti, ar naudoti N kanalo ar P kanalo MOSFET. Įprastu maitinimo režimu, kai MOSFET yra prijungtas prie žemės, o apkrova prijungta prie tinklo įtampos, MOSFET sudaro žemos pusės jungiklį. Žemos pusės jungiklyje turėtų būti naudojami N kanalo MOSFET, atsižvelgiant į įtampą, reikalingą įrenginiui išjungti arba įjungti. Kai MOSFET yra prijungtas prie magistralės ir apkraunamas į žemę, naudojamas aukštosios pusės jungiklis. Šioje topologijoje paprastai naudojami P kanalo MOSFET, o tai taip pat yra dėl įtampos pavaros sumetimų. Norėdami pasirinkti savo programai tinkamą įrenginį, turite nustatyti įtampą, reikalingą įrenginiui valdyti, ir lengviausią būdą tai padaryti savo konstrukcijoje. Kitas žingsnis yra nustatyti reikiamą įtampą arba didžiausią įtampą, kurią įrenginys gali atlaikyti. Kuo didesnė įtampa, tuo didesnė įrenginio kaina. Remiantis praktine patirtimi, vardinė įtampa turi būti didesnė už tinklo arba magistralės įtampą. Tai užtikrins pakankamą apsaugą, kad MOSFET nesuges. Renkantis MOSFET, būtina nustatyti maksimalią įtampą, kurią galima toleruoti iš kanalizacijos į šaltinį, tai yra, maksimalią VDS. Svarbu žinoti, kad maksimali MOSFET įtampa gali atlaikyti temperatūros pokyčius. Projektuotojai turi išbandyti įtampos svyravimus visame darbinės temperatūros diapazone. Vardinė įtampa turi turėti pakankamai ribos, kad padengtų šį svyravimo diapazoną, kad grandinė nesuges. Kiti saugos veiksniai, į kuriuos projektavimo inžinieriai turi atsižvelgti, yra įtampos pereinamieji procesai, kuriuos sukelia perjungimo elektronika, pvz., Varikliai ar transformatoriai. Skirtingoms reikmėms vardinė įtampa skiriasi; paprastai 20 V nešiojamiesiems įrenginiams, 20–30 V FPGA maitinimo šaltiniams ir 450–600 V 85–220 V AC programoms.
2 veiksmas: nustatykite vardinę srovę
Antras žingsnis yra pasirinkti dabartinį MOSFET reitingą. Priklausomai nuo grandinės konfigūracijos, ši vardinė srovė turėtų būti didžiausia srovė, kurią apkrova gali atlaikyti bet kokiomis aplinkybėmis. Panašiai kaip ir įtampos atveju, projektuotojas turi užtikrinti, kad pasirinktas MOSFET galėtų atlaikyti šią srovę, net kai sistema generuoja srovės šuolius. Svarstomos dvi srovės sąlygos yra nuolatinis režimas ir impulsų šuolis. Nepertraukiamo laidumo režimu MOSFET yra pastovios būsenos, kai srovė nuolat teka per įrenginį. Impulso smaigalys reiškia didelį viršįtampią (arba smaigalio srovę), tekančią per įrenginį. Nustačius didžiausią srovę tokiomis sąlygomis, tereikia pasirinkti įrenginį, galintį valdyti šią didžiausią srovę. Pasirinkus vardinę srovę, reikia apskaičiuoti ir laidumo nuostolius. Faktinėse situacijose MOSFET nėra idealus įrenginys, nes laidumo proceso metu prarandama elektros energija, vadinama laidumo praradimu. MOSFET veikia kaip kintamasis rezistorius, kai „įjungtas“, o tai lemia įrenginio RDS(ON) ir labai keičiasi priklausomai nuo temperatūros. Įrenginio galios nuostolius galima apskaičiuoti pagal Iload2×RDS(ON). Kadangi įjungimo varža kinta priklausomai nuo temperatūros, proporcingai keisis ir galios nuostoliai. Kuo aukštesnė įtampa VGS taikoma MOSFET, tuo mažesnė bus RDS(ON); ir atvirkščiai, tuo didesnis bus RDS(ON). Sistemos dizaineriui čia atsiranda kompromisų, priklausomai nuo sistemos įtampos. Nešiojamoms konstrukcijoms lengviau (ir dažniau) naudoti žemesnę įtampą, o pramoninio dizaino atveju galima naudoti aukštesnę įtampą. Atkreipkite dėmesį, kad RDS(ON) varža šiek tiek padidės didėjant srovei. Įvairių RDS(ON) rezistoriaus elektrinių parametrų svyravimus galima rasti gamintojo pateiktame techninių duomenų lape. Technologijos turi didelę įtaką įrenginio charakteristikoms, nes kai kurios technologijos linkusios padidinti RDS(ON) didinant didžiausią VDS. Naudojant tokią technologiją, jei ketinate sumažinti VDS ir RDS(ON), turite padidinti lusto dydį, taip padidindami atitinkamo paketo dydį ir susijusias kūrimo išlaidas. Pramonėje yra kelios technologijos, bandančios kontroliuoti lusto dydžio didėjimą, iš kurių svarbiausios yra kanalų ir krūvių balansavimo technologijos. Naudojant tranšėjos technologiją, į plokštelę įterpiama gili tranšėja, paprastai skirta žemai įtampai, kad būtų sumažintas įjungimo pasipriešinimas RDS(ON). Siekiant sumažinti maksimalaus VDS poveikį RDS(ON), kūrimo proceso metu buvo naudojamas epitaksinio augimo kolonėlės / ėsdinimo kolonėlės procesas. Pavyzdžiui, Fairchild Semiconductor sukūrė technologiją, pavadintą SuperFET, kuri prideda papildomų gamybos etapų, kad sumažintų RDS(ON) funkciją. Šis dėmesys RDS(ON) yra svarbus, nes didėjant standartinio MOSFET gedimo įtampai, RDS(ON) didėja eksponentiškai ir dėl to padidėja štampo dydis. SuperFET procesas pakeičia eksponentinį ryšį tarp RDS(ON) ir plokštelės dydžio į tiesinį ryšį. Tokiu būdu „SuperFET“ įrenginiai gali pasiekti idealiai žemą RDS(ON) mažą štampo dydį, net esant iki 600 V gedimo įtampai. Rezultatas yra tas, kad plokštelės dydis gali būti sumažintas iki 35%. Galutiniams vartotojams tai reiškia reikšmingą pakuotės dydžio sumažinimą.
Trečias žingsnis: nustatykite šilumos reikalavimus
Kitas žingsnis renkantis MOSFET yra sistemos šiluminių poreikių apskaičiavimas. Dizaineriai turi apsvarstyti du skirtingus scenarijus – blogiausią scenarijų ir realų scenarijų. Rekomenduojama naudoti blogiausio atvejo skaičiavimo rezultatą, nes šis rezultatas suteikia didesnę saugumo ribą ir užtikrina, kad sistema nesuges. MOSFET duomenų lape taip pat yra keletas matavimo duomenų, į kuriuos reikia atkreipti dėmesį; pvz., šiluminė varža tarp supakuoto įrenginio puslaidininkinės jungties ir aplinkos bei maksimali jungties temperatūra. Prietaiso sandūros temperatūra yra lygi maksimaliai aplinkos temperatūrai, pridėjus šiluminės varžos ir galios sklaidos sandaugą (sandario temperatūra = maksimali aplinkos temperatūra + [šiluminė varža × galios išsklaidymas]). Pagal šią lygtį galima išspręsti didžiausią sistemos galios sklaidą, kuri pagal apibrėžimą yra lygi I2×RDS(ON). Kadangi dizaineris nustatė maksimalią srovę, kuri praeis per įrenginį, RDS(ON) gali būti skaičiuojamas esant skirtingoms temperatūroms. Verta paminėti, kad dirbdami su paprastais šiluminiais modeliais, projektuotojai taip pat turi atsižvelgti į puslaidininkinės jungties / įrenginio korpuso ir korpuso / aplinkos šiluminę talpą; tam reikia, kad spausdintinė plokštė ir pakuotė iš karto neįkaistų. Lavinos gedimas reiškia, kad puslaidininkinio įtaiso atvirkštinė įtampa viršija maksimalią vertę ir suformuoja stiprų elektrinį lauką, kad padidintų srovę įrenginyje. Ši srovė išsklaidys energiją, padidins įrenginio temperatūrą ir galbūt sugadins įrenginį. Puslaidininkių įmonės atliks įrenginių lavinų bandymus, apskaičiuos jų lavinų įtampą arba išbandys įrenginio tvirtumą. Yra du metodai, skirti apskaičiuoti vardinę lavinos įtampą; vienas yra statistinis metodas, o kitas – terminis skaičiavimas. Šiluminis skaičiavimas yra plačiai naudojamas, nes jis yra praktiškesnis. Daugelis kompanijų pateikė išsamią informaciją apie savo įrenginių testavimą. Pavyzdžiui, Fairchild Semiconductor pateikia „Power MOSFET Lavinche Guidelines“ (Power MOSFET Avalanche Guidelines – galima atsisiųsti iš Fairchild svetainės). Be kompiuterijos, lavinos efektui didelę įtaką daro ir technologijos. Pavyzdžiui, padidėjus štampo dydžiui, padidėja atsparumas lavinoms ir galiausiai padidėja įrenginio tvirtumas. Galutiniams vartotojams tai reiškia didesnių paketų naudojimą sistemoje.
4 veiksmas: nustatykite jungiklio veikimą
Paskutinis MOSFET pasirinkimo veiksmas yra MOSFET perjungimo našumo nustatymas. Yra daug parametrų, kurie turi įtakos perjungimo našumui, tačiau svarbiausi yra vartai / nutekėjimas, vartai / šaltinis ir nutekėjimo / šaltinio talpa. Šie kondensatoriai sukuria perjungimo nuostolius įrenginyje, nes jie įkraunami kiekvieną kartą perjungiant. Dėl to sumažėja MOSFET perjungimo greitis, taip pat sumažėja įrenginio efektyvumas. Norėdami apskaičiuoti bendruosius įrenginio nuostolius perjungimo metu, projektuotojas turi apskaičiuoti nuostolius įjungimo (Eon) ir išjungimo (Eoff) metu. Bendra MOSFET jungiklio galia gali būti išreikšta tokia lygtimi: Psw=(Eon+Eoff)×jungimo dažnis. Vartų įkrova (Qgd) turi didžiausią įtaką perjungimo veikimui. Atsižvelgiant į perjungimo našumo svarbą, nuolat kuriamos naujos technologijos šiai perjungimo problemai išspręsti. Didėjantis lusto dydis padidina vartų įkrovą; tai padidina įrenginio dydį. Siekiant sumažinti perjungimo nuostolius, atsirado naujų technologijų, pvz., kanalo storio dugno oksidacijos, kuriomis siekiama sumažinti vartų įkrovą. Pavyzdžiui, naujoji technologija SuperFET gali sumažinti laidumo nuostolius ir pagerinti perjungimo našumą sumažindama RDS (ON) ir vartų įkrovą (Qg). Tokiu būdu MOSFET gali susidoroti su didelės spartos įtampos pereinamaisiais (dv/dt) ir srovės pereinamaisiais (di/dt) perjungimo metu ir netgi gali patikimai veikti esant didesniam perjungimo dažniui.
Paskelbimo laikas: 2023-10-23
