MOSFET 매개변수에 대해 얼마나 알고 계십니까? OLUKEY가 당신을 위해 분석해 드립니다

"MOSFET"은 Metal Oxide Semicoductor Field Effect Transistor의 약어입니다. 금속, 산화물(SiO2 또는 SiN), 반도체의 세 가지 재료로 만들어진 장치입니다. MOSFET은 반도체 분야의 가장 기본적인 소자 중 하나이다. IC 설계이든 보드 레벨 회로 애플리케이션이든 매우 광범위합니다. MOSFET의 주요 파라미터에는 ID, IDM, VGSS, V(BR)DSS, RDS(on), VGS(th) 등이 있습니다. 이것을 알고 계십니까? OLUKEY Company는 Winsok 대만의 중저가 중저압 기업입니다.MOSFET에이전트 서비스 제공업체는 MOSFET의 다양한 매개변수를 자세히 설명하기 위해 거의 20년의 경험을 가진 핵심 팀을 보유하고 있습니다!

MOSFET 매개변수의 의미에 대한 설명

1. 극단적인 매개변수:

ID: 최대 드레인-소스 전류. 전계 효과 트랜지스터가 정상적으로 작동할 때 드레인과 소스 사이에 흐르는 최대 전류를 나타냅니다. 전계 효과 트랜지스터의 작동 전류는 ID를 초과해서는 안 됩니다. 이 매개변수는 접합 온도가 증가함에 따라 감소합니다.

IDM: 최대 펄스 드레인-소스 전류. 이 매개변수는 접합 온도가 증가함에 따라 감소하며 충격 저항을 반영하고 펄스 시간과도 관련됩니다. 이 매개변수가 너무 작으면 OCP 테스트 중에 전류로 인해 시스템이 고장날 위험이 있습니다.

PD: 최대 전력 소비. 이는 전계 효과 트랜지스터의 성능을 저하시키지 않고 허용되는 최대 드레인-소스 전력 손실을 나타냅니다. 사용 시 FET의 실제 전력 소모는 PDSM의 전력 소모보다 적어야 하며 어느 정도 여유를 두어야 한다. 이 매개변수는 일반적으로 접합 온도가 증가함에 따라 감소합니다.

VDSS: 최대 드레인-소스 내전압. 특정 온도 및 게이트-소스 단락 하에서 흐르는 드레인 전류가 특정 값에 도달(급격하게 서지)할 때의 드레인-소스 전압입니다. 이 경우의 드레인-소스 전압을 애벌런치 항복 전압이라고도 합니다. VDSS에는 양의 온도 계수가 있습니다. -50°C에서 VDSS는 25°C의 VDSS의 약 90%입니다. 일반적으로 정상 생산 시 허용되는 여유분으로 인해 MOSFET의 애벌런치 항복 전압은 항상 공칭 정격 전압보다 큽니다.

올키따뜻한 팁: 최악의 작동 조건에서 제품 신뢰성을 보장하려면 작동 전압이 정격 값의 80~90%를 초과하지 않는 것이 좋습니다.

VGSS: 최대 게이트-소스 내전압. 게이트와 소스 사이의 역전류가 급격히 증가하기 시작할 때의 VGS 값을 말합니다. 이 전압 값을 초과하면 게이트 산화층의 유전 파괴가 발생하며 이는 파괴적이고 되돌릴 수 없는 파괴입니다.

TJ: 최대 작동 접합 온도. 보통 150℃ 또는 175℃입니다. 장치 설계의 작업 조건에서는 이 온도를 초과하지 않고 일정한 여유를 두는 것이 필요합니다.

TSTG: 보관 온도 범위

TJ와 TSTG라는 두 매개변수는 장치의 작업 및 보관 환경에서 허용되는 접합 온도 범위를 교정합니다. 이 온도 범위는 장치의 최소 작동 수명 요구 사항을 충족하도록 설정됩니다. 장치가 이 온도 범위 내에서 작동하도록 보장되면 작동 수명이 크게 연장됩니다.

2. 정적 매개변수

MOSFET 테스트 조건은 일반적으로 2.5V, 4.5V 및 10V입니다.

V(BR)DSS: 드레인 소스 항복 전압. 게이트-소스 전압 VGS가 0일 때 전계 효과 트랜지스터가 견딜 수 있는 최대 드레인-소스 전압을 의미합니다. 이는 제한 매개변수이며 전계 효과 트랜지스터에 인가되는 작동 전압은 V(BR)보다 낮아야 합니다. DSS. 그것은 긍정적인 온도 특성을 가지고 있습니다. 따라서 저온 조건에서 이 매개변수의 값은 안전 고려 사항으로 간주되어야 합니다.

△V(BR)DSS/ △Tj : 드레인-소스 항복전압의 온도계수, 일반적으로 0.1V/℃

RDS(on): VGS(보통 10V), 접합 온도 및 드레인 전류의 특정 조건에서 MOSFET이 켜졌을 때 드레인과 소스 사이의 최대 저항입니다. MOSFET을 켤 때 소비되는 전력을 결정하는 매우 중요한 매개변수이다. 이 매개변수는 일반적으로 접합 온도가 증가함에 따라 증가합니다. 따라서 최고 작동 접합 온도에서의 이 매개변수 값은 손실 및 전압 강하 계산에 사용되어야 합니다.

VGS(th): 턴온 전압(임계 전압). 외부 게이트 제어 전압(VGS)이 VGS(th)를 초과하면 드레인 영역과 소스 영역의 표면 반전층이 연결된 채널을 형성한다. 응용 분야에서는 드레인 단락 조건에서 ID가 1mA일 때의 게이트 전압을 종종 턴온 전압이라고 합니다. 이 매개변수는 일반적으로 접합 온도가 증가함에 따라 감소합니다.

IDSS: 포화된 드레인-소스 전류, 게이트 전압 VGS=0이고 VDS가 특정 값일 때의 드레인-소스 전류. 일반적으로 마이크로암페어 수준

IGSS: 게이트 소스 구동 전류 또는 역전류. MOSFET 입력 임피던스가 매우 크기 때문에 IGSS는 일반적으로 나노암페어 수준입니다.

3. 동적 매개변수

gfs: 상호 컨덕턴스. 게이트-소스 전압 변화에 대한 드레인 출력 전류 변화의 비율을 나타냅니다. 이는 게이트-소스 전압이 드레인 전류를 제어하는 능력을 측정한 것입니다. gfs와 VGS 간의 전송 관계는 차트를 참조하십시오.

Qg: 총 게이트 충전 용량. MOSFET은 전압형 구동소자이다. 구동과정은 게이트 전압을 형성하는 과정이다. 이는 게이트 소스와 게이트 드레인 사이의 커패시턴스를 충전함으로써 달성됩니다. 이 부분에 대해서는 아래에서 자세히 설명하겠습니다.

Qgs: 게이트 소스 충전 용량

Qgd: 게이트-드레인 전하(밀러 효과 고려). MOSFET은 전압형 구동소자이다. 구동과정은 게이트 전압을 형성하는 과정이다. 이는 게이트 소스와 게이트 드레인 사이의 커패시턴스를 충전함으로써 달성됩니다.

Td(on): 전도 지연 시간. 입력 전압이 10%로 상승한 후 VDS가 진폭의 90%로 떨어질 때까지의 시간

Tr: 상승 시간, 출력 전압 VDS가 진폭의 90%에서 10%로 떨어지는 시간

Td(off): 턴오프 지연 시간, 입력 전압이 90%까지 하락한 후 VDS가 턴오프 전압의 10%까지 상승할 때까지의 시간

Tf: 하강 시간, 출력 전압 VDS가 진폭의 10%에서 90%로 상승하는 시간

Ciss: 커패시턴스를 입력하고, 드레인과 소스를 단락시키고, AC 신호로 게이트와 소스 사이의 커패시턴스를 측정합니다. Ciss= CGD + CGS(CDS 단락). 이는 장치의 켜기 및 끄기 지연에 직접적인 영향을 미칩니다.

Coss: 출력 커패시턴스, 게이트와 소스를 단락시키고, 드레인과 소스 사이의 커패시턴스를 AC 신호로 측정합니다. 코스 = CDS +CGD

Crss: 역전송 커패시턴스. 소스가 접지에 연결된 상태에서 드레인과 게이트 사이에서 측정된 커패시턴스 Crss=CGD입니다. 스위치의 중요한 매개변수 중 하나는 상승 및 하강 시간입니다. Crss=CGD

MOSFET의 전극간 용량과 MOSFET 유도 용량은 대부분의 제조업체에서 입력 용량, 출력 용량, 피드백 용량으로 구분됩니다. 인용된 값은 고정된 드레인-소스 전압에 대한 것입니다. 이러한 커패시턴스는 드레인-소스 전압이 변함에 따라 변하며, 커패시턴스 값은 제한된 효과를 갖습니다. 입력 커패시턴스 값은 드라이버 회로에 필요한 충전에 대한 대략적인 표시만 제공하는 반면, 게이트 충전 정보는 더 유용합니다. 이는 특정 게이트-소스 전압에 도달하기 위해 게이트가 충전해야 하는 에너지의 양을 나타냅니다.

4. 눈사태 항복 특성 매개변수

애벌런치 항복 특성 매개변수는 오프 상태에서 과전압을 견딜 수 있는 MOSFET의 능력을 나타내는 지표입니다. 전압이 드레인-소스 제한 전압을 초과하면 장치는 눈사태 상태가 됩니다.

EAS: 단일 펄스 애벌런치 항복 에너지. 이는 MOSFET이 견딜 수 있는 최대 애벌런치 항복 에너지를 나타내는 한계 매개변수입니다.

IAR: 눈사태 전류

EAR: 반복되는 눈사태 파괴 에너지

5. 생체내 다이오드 매개변수

IS: 연속 최대 환류 전류(소스에서)

ISM: 펄스 최대 환류 전류(소스에서)

VSD: 순방향 전압 강하

Trr: 역회복 시간

Qrr: 역충전 복구

Ton: 순방향 전도 시간. (기본적으로 무시할 수 있음)

MOSFET 턴온 시간 및 턴오프 시간 정의

신청 과정에서 종종 다음과 같은 특성을 고려해야 합니다.

1. V(BR) DSS의 정온도 계수 특성. 양극성 장치와 다른 이 특성으로 인해 정상 작동 온도가 높아질수록 신뢰성이 높아집니다. 하지만 저온 콜드 스타트 시 신뢰성에도 주의를 기울여야 합니다.

2. V(GS)th의 부온도계수 특성. 게이트 임계값 전위는 접합 온도가 증가함에 따라 어느 정도 감소합니다. 일부 방사선은 또한 이 역치 전위를 감소시켜 잠재적으로 0 전위 이하로 만들 수도 있습니다. 이 기능을 사용하려면 엔지니어는 특히 임계값 전위가 낮은 MOSFET 애플리케이션의 경우 이러한 상황에서 MOSFET의 간섭 및 잘못된 트리거링에 주의를 기울여야 합니다. 이러한 특성으로 인해 간섭 및 잘못된 트리거링을 방지하기 위해 게이트 드라이버의 오프 전압 전위를 음수 값(N형, P형 등 참조)으로 설계해야 하는 경우가 있습니다.

3. VDSon/RDSo의 긍정적인 온도 계수 특성. VDSon/RDSon은 접합 온도가 증가함에 따라 약간 증가하는 특성으로 인해 MOSFET을 직접 병렬로 사용할 수 있습니다. 양극성 장치는 이 점에서 정반대이므로 병렬로 사용하는 것이 상당히 복잡해집니다. ID가 증가하면 RDSon도 약간 증가합니다. 접합 및 표면 RDSon의 이러한 특성과 양의 온도 특성을 통해 MOSFET은 바이폴라 장치와 같은 2차 항복을 방지할 수 있습니다. 그러나 이 기능의 효과는 상당히 제한적이라는 점에 유의해야 합니다. 병렬, 푸시-풀 또는 기타 애플리케이션에서 사용할 경우 이 기능의 자체 조절을 완전히 신뢰할 수 없습니다. 몇 가지 근본적인 조치가 여전히 필요합니다. 이 특성은 또한 고온에서 전도 손실이 커지는 것을 설명합니다. 따라서 손실을 계산할 때 매개변수 선택에 특별한 주의를 기울여야 합니다.

4. ID의 음의 온도 계수 특성, MOSFET 매개변수에 대한 이해 및 ID의 주요 특성은 접합 온도가 증가함에 따라 크게 감소합니다. 이러한 특성으로 인해 설계 중 고온에서 ID 매개변수를 고려해야 하는 경우가 많습니다.

5. 눈사태 성능 IER/EAS의 음의 온도 계수 특성. 접합 온도가 상승한 후에는 MOSFET의 V(BR)DSS가 더 커지더라도 EAS가 크게 감소한다는 점에 유의해야 합니다. 즉, 고온 조건에서 눈사태를 견디는 능력은 보통 온도보다 훨씬 약합니다.

6. MOSFET의 기생 다이오드의 전도 능력과 역회복 성능은 일반 다이오드보다 나을 것이 없습니다. 설계 시 루프의 주요 전류 캐리어로 사용되지 않을 것으로 예상됩니다. 차단 다이오드는 종종 본체의 기생 다이오드를 무효화하기 위해 직렬로 연결되며, 회로 전기 캐리어를 형성하기 위해 추가 병렬 다이오드가 사용됩니다. 그러나 단기 전도 또는 동기 정류와 같은 일부 작은 전류 요구 사항의 경우 캐리어로 간주될 수 있습니다.

7. 드레인 전위의 급격한 상승은 게이트 드라이브의 스퓨리어스 트리거링을 유발할 수 있으므로 대규모 dVDS/dt 애플리케이션(고주파 고속 스위칭 회로)에서는 이러한 가능성을 고려해야 합니다.