뉴스 - 파워 MOSFET의 각 매개변수에 대한 설명

VDSS 최대 드레인 소스 전압

게이트 소스가 단락된 상태에서 드레인-소스 정격 전압(VDSS)은 눈사태 항복 없이 드레인-소스에 적용할 수 있는 최대 전압입니다. 온도에 따라 실제 애벌런치 항복 전압은 정격 VDSS보다 낮을 수 있습니다. V(BR)DSS에 대한 자세한 설명은 정전기를 참조하세요.

V(BR)DSS에 대한 자세한 설명은 정전기 특성을 참조하세요.

VGS 최대 게이트 소스 전압

VGS 전압 정격은 게이트 소스 극 사이에 적용될 수 있는 최대 전압입니다. 이 전압 정격을 설정하는 주요 목적은 과도한 전압으로 인해 게이트 산화물이 손상되는 것을 방지하는 것입니다. 게이트 산화물이 견딜 수 있는 실제 전압은 정격 전압보다 훨씬 높지만 제조 공정에 따라 달라집니다.

실제 게이트 산화물은 정격 전압보다 훨씬 높은 전압을 견딜 수 있지만 이는 제조 공정에 따라 달라지므로 VGS를 정격 전압 이내로 유지하면 애플리케이션의 신뢰성이 보장됩니다.

ID - 연속 누설 전류

ID는 최대 정격 접합 온도 TJ(max) 및 튜브 표면 온도 25°C 이상에서 허용되는 최대 연속 DC 전류로 정의됩니다. 이 매개변수는 접합부와 케이스 사이의 정격 열 저항 RθJC 및 케이스 온도의 함수입니다.

스위칭 손실은 ID에 포함되지 않으며, 실제 사용을 위해 튜브 표면 온도를 25°C(Tcase)로 유지하는 것은 어렵습니다. 따라서 하드 스위칭 애플리케이션의 실제 스위칭 전류는 일반적으로 TC = 25°C에서 ID 정격의 절반 미만이며 일반적으로 1/3 ~ 1/4 범위입니다. 보완적인.

또한 열 저항 JA를 사용하면 특정 온도에서의 ID를 추정할 수 있는데, 이는 보다 현실적인 값입니다.

IDM - 임펄스 드레인 전류

이 매개변수는 장치가 처리할 수 있는 펄스 전류의 양을 반영하며 이는 연속 DC 전류보다 훨씬 높습니다. IDM을 정의하는 목적은 라인의 저항 영역입니다. 특정 게이트-소스 전압의 경우MOSFET최대 드레인 전류가 존재하는 상태에서 전도됨

현재의. 그림에서 볼 수 있듯이, 주어진 게이트-소스 전압에 대해 동작점이 선형 영역에 위치하면 드레인 전류가 증가하면 드레인-소스 전압이 증가하여 전도 손실이 증가합니다. 고전력에서 장시간 작동하면 장치 오류가 발생합니다. 이러한 이유로

따라서 공칭 IDM은 일반적인 게이트 구동 전압 영역 아래로 설정되어야 합니다. 영역의 컷오프 지점은 Vgs와 곡선의 교차점에 있습니다.

따라서 칩이 너무 뜨거워져 타버리는 것을 방지하기 위해 전류 밀도 상한을 설정해야 합니다. 이는 본질적으로 패키지 리드를 통한 과도한 전류 흐름을 방지하기 위한 것입니다. 어떤 경우에는 전체 칩에서 "가장 약한 연결"이 칩이 아니라 패키지 리드이기 때문입니다.

IDM에 대한 열 효과의 한계를 고려하면 온도 증가는 펄스 폭, 펄스 사이의 시간 간격, 열 방출, RDS(on), 펄스 전류의 파형 및 진폭에 따라 달라집니다. 펄스 전류가 IDM 한계를 초과하지 않는다는 점만 만족한다고 해서 접합 온도가 보장되는 것은 아닙니다.

최대 허용 값을 초과하지 않습니다. 펄스 전류 하에서의 접합 온도는 열적 및 기계적 특성의 과도 열 저항에 대한 논의를 참조하여 추정할 수 있습니다.

PD - 총 허용 가능한 채널 전력 손실

총 허용 채널 전력 손실은 장치에서 손실될 수 있는 최대 전력 손실을 보정하며 케이스 온도 25°C에서 최대 접합 온도 및 열 저항의 함수로 표현될 수 있습니다.

TJ, TSTG - 작동 및 보관 주변 온도 범위

이 두 매개변수는 장치의 작동 및 보관 환경에서 허용되는 접합 온도 범위를 교정합니다. 이 온도 범위는 장치의 최소 작동 수명을 충족하도록 설정됩니다. 장치가 이 온도 범위 내에서 작동하도록 하면 작동 수명이 크게 연장됩니다.

EAS-단일 펄스 눈사태 항복 에너지

전압 오버슈트(일반적으로 누설 전류 및 부유 인덕턴스로 인해)가 항복 전압을 초과하지 않는 경우 장치는 애벌런치 항복을 겪지 않으므로 애벌런치 항복을 소멸시키는 기능이 필요하지 않습니다. 애벌런치 항복 에너지는 장치가 허용할 수 있는 일시적인 오버슈트를 보정합니다.

눈사태 항복 에너지는 장치가 허용할 수 있는 일시적인 오버슈트 전압의 안전한 값을 정의하며 눈사태 항복이 발생하기 위해 소비되어야 하는 에너지의 양에 따라 달라집니다.

눈사태 항복 에너지 등급을 정의하는 장치는 일반적으로 UIS 등급과 의미가 유사한 EAS 등급도 정의하고 장치가 안전하게 흡수할 수 있는 역방향 눈사태 항복 에너지의 양을 정의합니다.

L은 인덕턴스 값이고 iD는 인덕터에 흐르는 피크 전류이며 측정 장치에서 급격하게 드레인 전류로 변환됩니다. 인덕터 전체에 생성된 전압은 MOSFET 항복 전압을 초과하여 눈사태 항복을 초래합니다. 눈사태 항복이 발생하면 인덕터의 전류는 MOSFET 장치를 통해 흐릅니다.MOSFET꺼져 있습니다. 인덕터에 저장된 에너지는 부유 인덕터에 저장되어 MOSFET에 의해 소산되는 에너지와 유사합니다.

MOSFET을 병렬로 연결하면 장치 간 항복 전압이 거의 동일하지 않습니다. 일반적으로 발생하는 현상은 하나의 장치가 먼저 눈사태 항복을 경험하고 이후의 모든 눈사태 항복 전류(에너지)가 해당 장치를 통해 흐르는 것입니다.

EAR - 반복되는 눈사태의 에너지

반복적인 눈사태의 에너지는 "산업 표준"이 되었지만, 빈도, 기타 손실 및 냉각량을 설정하지 않으면 이 매개변수는 의미가 없습니다. 열 방출(냉각) 조건은 반복적인 눈사태 에너지를 지배하는 경우가 많습니다. 눈사태 붕괴로 인해 생성되는 에너지 수준을 예측하는 것도 어렵습니다.

눈사태 붕괴로 인해 생성되는 에너지 수준을 예측하는 것도 어렵습니다.

EAR 등급의 실제 의미는 장치가 견딜 수 있는 반복적인 눈사태 항복 에너지를 보정하는 것입니다. 이 정의는 장치가 과열되지 않도록 주파수에 제한이 없다고 가정하며, 이는 눈사태 고장이 발생할 수 있는 모든 장치에 현실적입니다.

특히 눈사태 항복이 발생할 가능성이 있는 장치의 경우, 장치 설계 검증 중에 MOSFET 장치가 과열되는지 확인하기 위해 작동 중인 장치나 방열판의 온도를 측정하는 것이 좋습니다.

IAR - 눈사태 항복 전류

일부 장치의 경우 애벌런치 항복 중 칩에 설정된 전류 에지의 경향으로 인해 애벌런치 전류 IAR을 제한해야 합니다. 이러한 방식으로 눈사태 전류는 눈사태 항복 에너지 사양의 "작은 글씨"가 됩니다. 이는 장치의 진정한 성능을 드러냅니다.

2부 정적 전기적 특성

V(BR)DSS: 드레인 소스 항복 전압(파괴 전압)

V(BR)DSS(VBDSS라고도 함)는 게이트 소스가 단락되고 특정 온도에서 드레인을 통해 흐르는 전류가 특정 값에 도달하는 드레인-소스 전압입니다. 이 경우 드레인-소스 전압은 애벌런치 항복 전압입니다.

V(BR)DSS는 양의 온도 계수이며 저온에서 V(BR)DSS는 25°C에서 드레인-소스 전압의 최대 정격보다 낮습니다. -50°C에서 V(BR)DSS는 -50°C에서 드레인-소스 전압의 최대 정격보다 낮습니다. -50°C에서 V(BR)DSS는 25°C에서 최대 드레인-소스 전압 정격의 약 90%입니다.

VGS(th), VGS(off): 임계 전압

VGS(th)는 추가된 게이트 소스 전압으로 인해 드레인에 전류가 흐르기 시작하거나 MOSFET이 꺼졌을 때 전류가 사라질 수 있는 전압이며, 테스트 조건(드레인 전류, 드레인 소스 전압, 접합) 온도)도 지정됩니다. 일반적으로 모든 MOS 게이트 장치는 서로 다릅니다.

임계 전압은 다를 것입니다. 따라서 VGS(th)의 변화 범위가 지정됩니다. VGS(th)는 음의 온도 계수로, 온도가 상승하면MOSFET상대적으로 낮은 게이트 소스 전압에서 켜집니다.

RDS(on): 온저항

RDS(on)은 특정 드레인 전류(일반적으로 ID 전류의 절반), 게이트-소스 전압 및 25°C에서 측정된 드레인-소스 저항입니다. RDS(on)은 특정 드레인 전류(일반적으로 ID 전류의 절반), 게이트-소스 전압 및 25°C에서 측정된 드레인-소스 저항입니다.

IDSS: 제로 게이트 전압 드레인 전류

IDSS는 게이트-소스 전압이 0일 때 특정 드레인-소스 전압에서 드레인과 소스 사이의 누설 전류입니다. 누설 전류는 온도에 따라 증가하므로 IDSS는 실내 온도와 고온 모두에서 지정됩니다. 누설 전류로 인한 전력 손실은 IDSS에 일반적으로 무시할 수 있는 드레인 소스 사이의 전압을 곱하여 계산할 수 있습니다.

IGSS - 게이트 소스 누설 전류

IGSS는 특정 게이트 소스 전압에서 게이트를 통해 흐르는 누설 전류입니다.

3부 동적 전기적 특성

Ciss : 입력 용량

드레인을 소스로 단락시켜 AC 신호로 측정한 게이트와 소스 사이의 커패시턴스가 입력 커패시턴스입니다. Ciss는 게이트 드레인 커패시턴스 Cgd와 게이트 소스 커패시턴스 Cgs를 병렬로 연결하거나 Ciss = Cgs + Cgd로 구성됩니다. 입력 커패시턴스가 임계 전압까지 충전되면 장치가 켜지고 특정 값까지 방전되면 꺼집니다. 따라서 드라이버 회로와 Ciss는 장치의 켜기 및 끄기 지연에 직접적인 영향을 미칩니다.

Coss : 출력 커패시턴스

출력 커패시턴스는 게이트 소스가 단락되었을 때 AC 신호로 측정된 드레인과 소스 사이의 커패시턴스이며, Coss는 드레인-소스 커패시턴스 Cds와 게이트-드레인 커패시턴스 Cgd를 병렬화하여 형성되거나 Coss = Cds + Cgd입니다. 소프트 스위칭 애플리케이션의 경우 Coss는 회로에서 공진을 일으킬 수 있으므로 매우 중요합니다.

Crss : 역전이 용량

소스가 접지된 상태에서 드레인과 게이트 사이에서 측정된 커패시턴스는 역방향 전송 커패시턴스입니다. 역방향 전송 커패시턴스는 게이트 드레인 커패시턴스 Cres = Cgd와 동일하며 종종 밀러 커패시턴스라고도 불리며 스위치의 상승 및 하강 시간에 대한 가장 중요한 매개변수 중 하나입니다.

이는 스위칭 상승 및 하강 시간에 대한 중요한 매개변수이며 끄기 지연 시간에도 영향을 미칩니다. 드레인 전압이 증가하면 커패시턴스, 특히 출력 커패시턴스와 역방향 전송 커패시턴스가 감소합니다.

Qgs, Qgd 및 Qg: 게이트 충전

게이트 전하 값은 터미널 사이의 커패시터에 저장된 전하를 반영합니다. 커패시터의 전하는 스위칭 순간의 전압에 따라 변하기 때문에 게이트 드라이버 회로를 설계할 때 게이트 전하의 영향을 고려하는 경우가 많습니다.

Qgs는 0부터 첫 번째 변곡점까지의 전하이고, Qgd는 첫 번째 변곡점부터 두 번째 변곡점까지의 부분("밀러" 전하라고도 함)이며, Qg는 0부터 VGS가 특정 드라이브와 동일한 지점까지의 부분입니다. 전압.

누설 전류와 누설 소스 전압의 변화는 게이트 전하 값에 상대적으로 작은 영향을 미치며 게이트 전하는 온도에 따라 변하지 않습니다. 테스트 조건이 지정됩니다. 데이터 시트에는 고정된 누설 전류와 다양한 누설 소스 전압에 대한 해당 게이트 전하 변화 곡선을 포함하는 게이트 전하 그래프가 표시되어 있습니다.

고정된 드레인 전류와 변화하는 드레인 소스 전압에 해당하는 게이트 전하 변화 곡선이 데이터시트에 포함되어 있습니다. 그래프에서, 평탄기 전압 VGS(pl)은 전류가 증가함에 따라 덜 증가하고(전류가 감소함에 따라 감소함). 평탄 전압은 임계 전압에도 비례하므로 임계 전압이 다르면 평탄 전압도 달라집니다.

전압.

다음 다이어그램이 더 상세하고 적용됩니다.