Mga parameter ng field-effect transistors: kung ano ang nakasulat sa data sheet
Ang mga power inverter at marami pang ibang electronic device ngayon ay bihirang gawin nang walang paggamit ng malalakas na MOSFET (field effect) o IGBT transistors… Nalalapat ito kapwa sa mga high-frequency converter gaya ng mga welding inverter, at sa iba't ibang proyekto sa bahay, na ang mga schematic ay puno sa Internet.
Ang mga parameter ng kasalukuyang ginawang mga semiconductors ng kapangyarihan ay nagbibigay-daan sa paglipat ng mga alon ng sampu at daan-daang amperes sa mga boltahe hanggang sa 1000 volts. Ang pagpili ng mga sangkap na ito sa modernong merkado ng electronics ay medyo malawak, at ang pagpili ng isang field-effect transistor na may mga kinakailangang parameter ay hindi nangangahulugang isang problema ngayon, dahil ang bawat paggalang sa sarili na tagagawa ay sinamahan ng isang tiyak na modelo ng isang field-effect transistor na may teknikal na dokumentasyon, na palaging matatagpuan sa opisyal na website ng gumawa at sa mga opisyal na dealer.
Bago magpatuloy sa disenyo ng ito o ang device na iyon gamit ang tinukoy na mga bahagi ng supply ng kuryente, dapat mong laging malaman kung ano ang eksaktong iyong pakikitungo, lalo na kapag pumipili ng isang partikular na transistor na field-effect.Para sa layuning ito, bumaling sila sa mga sheet ng impormasyon. Ang data sheet ay isang opisyal na dokumento mula sa isang electronic component manufacturer na naglalaman ng mga paglalarawan, parameter, feature ng produkto, tipikal na diagram, at higit pa.
Tingnan natin kung anong mga parameter ang ipinapahiwatig ng tagagawa sa data sheet, kung ano ang ibig sabihin ng mga ito at para saan ang mga ito. Tingnan natin ang isang halimbawang sheet ng data para sa isang IRFP460LC FET. Ito ay medyo sikat na HEXFET power transistor.
Ang HEXFET ay nagpapahiwatig ng tulad ng isang kristal na istraktura kung saan libu-libong parallel-connected hexagonal MOSFET cells ay nakaayos sa isang solong kristal. Ang solusyon na ito ay naging posible upang makabuluhang bawasan ang paglaban ng bukas na channel Rds (on) at ginawang posible na lumipat ng malalaking alon. Gayunpaman, magpatuloy tayo sa pagsusuri sa mga parameter na nakalista nang direkta sa data sheet ng IRFP460LC mula sa International Rectifier (IR).
Tingnan mo Fig_IRFP460LC
Sa pinakadulo simula ng dokumento, ang isang eskematiko na imahe ng transistor ay ibinigay, ang mga pagtatalaga ng mga electrodes nito ay ibinigay: G-gate (gate), D-drain (drain), S-source (source), at pati na rin ang pangunahing ipinahiwatig ang mga parameter at nakalista ang mga natatanging katangian. Sa kasong ito, nakikita natin na ang N-channel FET na ito ay idinisenyo para sa maximum na boltahe na 500 V, ang open channel resistance nito ay 0.27 Ohm, at ang limitasyon nito ay 20 A. Ang pinababang gate charge ay nagpapahintulot sa component na ito na magamit sa mataas. frequency circuit sa mababang gastos sa enerhiya para sa switching control. Nasa ibaba ang isang talahanayan (Larawan 1) na may pinakamataas na pinahihintulutang mga halaga ng iba't ibang mga parameter sa iba't ibang mga mode.
-
Id @ Tc = 25 °C; Continuous Drain Current Vgs @ 10V — Ang maximum na tuluy-tuloy, tuluy-tuloy na drain current, sa FET body temperature na 25 °C, ay 20 A. Sa gate-source voltage na 10 V.
-
Id @ Tc = 100 °C; Continuous Drain Current Vgs @ 10V — Ang maximum na tuluy-tuloy, tuluy-tuloy na drain current, sa FET body temperature na 100 °C, ay 12 A. Sa gate-source voltage na 10 V.
-
Idm @ Tc = 25 °C; Pulse Drain Current — Ang pinakamataas na pulso, panandaliang drain current, sa FET body temperature na 25 °C ay 80 A. Napapailalim sa isang katanggap-tanggap na temperatura ng junction. Ang Figure 11 (Figure 11) ay nagbibigay ng paliwanag sa mga nauugnay na relasyon.
-
Pd @ Tc = 25 °C Power Dissipation — Ang maximum na power dissipated ng transistor case, sa temperatura ng case na 25 °C, ay 280 W.
-
Linear Derating Factor — Para sa bawat 1°C na pagtaas sa temperatura ng case, tumataas ang power dissipation ng karagdagang 2.2 watts.
-
Vgs Gate-to-Source Voltage - Ang maximum na gate-to-source na boltahe ay hindi dapat mas mataas sa +30V o mas mababa sa -30V.
-
Eas Single Pulse Avalanche Energy — Ang maximum na enerhiya ng isang pulso sa imburnal ay 960 mJ. Ang isang paliwanag ay ibinigay sa fig. 12 (Larawan 12).
-
Iar Avalanche Current — Ang maximum na nakakagambalang kasalukuyang ay 20 A.
-
Ear Repetitive Avalanche Energy — Ang pinakamataas na enerhiya ng paulit-ulit na pulso sa imburnal ay hindi dapat lumampas sa 28 mJ (para sa bawat pulso).
-
dv / dt Peak Diode Recovery dv / dt — Ang pinakamataas na rate ng pagtaas ng boltahe ng drain ay 3.5 V / ns.
-
Tj, Tstg Saklaw ng temperatura ng operasyon at imbakan ng junction — Ligtas na saklaw ng temperatura mula -55 ° C hanggang + 150 ° C.
-
Temperatura ng paghihinang, para sa 10 segundo - ang maximum na temperatura ng paghihinang ay 300 ° C, at sa layo na hindi bababa sa 1.6 mm mula sa katawan.
-
Mounting torque, 6-32 o M3 screw — maximum na housing mounting torque ay hindi dapat lumampas sa 1.1 Nm.
Nasa ibaba ang isang talahanayan ng mga pagtutol sa temperatura (Larawan 2.). Ang mga parameter na ito ay kinakailangan kapag pumipili ng angkop na radiator.
-
Rjc junction sa case (crystal case) 0.45 ° C / W.
-
Rcs Body to sink, flat, lubricated na ibabaw 0.24 ° C / W
-
Ang Rja Junction-to-Ambient ay depende sa heatsink at mga kondisyon sa paligid.
Ang sumusunod na talahanayan ay naglalaman ng lahat ng kinakailangang elektrikal na katangian ng FET sa temperatura ng mamatay na 25 ° C (tingnan ang Fig. 3).
-
V (br) dss Source-to-source na output voltage—ang source-to-source na boltahe kung saan nangyayari ang pagkasira ay 500 V.
-
ΔV (br) dss / ΔTj Temperatura ng boltahe ng breakdown. Coefficient - koepisyent ng temperatura, boltahe ng pagkasira, sa kasong ito 0.59 V / ° C.
-
Rds (on) Static resistance sa pagitan ng source at source - ang resistance sa pagitan ng source at source ng open channel sa temperatura na 25 ° C, sa kasong ito ito ay 0.27 Ohm. Depende ito sa temperatura, ngunit higit pa doon sa ibang pagkakataon.
-
Vgs (th) Gres Threshold Voltage — ang threshold na boltahe para sa paglipat sa transistor. Kung ang boltahe ng gate-source ay mas mababa (sa kasong ito 2 - 4 V), kung gayon ang transistor ay mananatiling sarado.
-
gfs Forward Conductance — Ang slope ng katangian ng paglipat na katumbas ng ratio ng pagbabago sa drain current sa pagbabago sa boltahe ng gate. Sa kasong ito, ito ay sinusukat sa isang drain-source na boltahe na 50 V at isang drain current na 20 A. Sinusukat sa Amps / Volts o Siemens.
-
Ang Idss Source-to-source leakage current-drain current ay depende sa source-to-source na boltahe at temperatura. Sinusukat sa microamperes.
-
Igss Gate-to-Source Forward Leakage at Gate-to-Source Reverse Leakage-gate leakage current. Ito ay sinusukat sa nanoamperes.
-
Qg Total Gate Charge — ang singil na dapat iulat sa gate para mabuksan ang transistor.
-
Qgs Gate-to-Source Charge-gate-to-source capacity charge.
-
Qgd Gate-to-Drain («Miller») Charge-kaugnay na gate-to-drain charge (Miller capacitances)
Sa kasong ito, ang mga parameter na ito ay sinusukat sa isang source-to-source na boltahe na katumbas ng 400 V at isang drain current na 20 A. Ang diagram at graph ng mga sukat na ito ay ipinapakita.
-
td (on) Turn -On Delay Time — oras para buksan ang transistor.
-
tr Rise Time — ang oras ng pagtaas ng pagbubukas ng pulso (tumataas na gilid).
-
td (off) Turn -Off Delay Time — oras para isara ang transistor.
-
tf Fall Time — oras ng pagbagsak ng pulso (pagsasara ng transistor, pagbagsak ng gilid).
Sa kasong ito, ang mga sukat ay ginawa sa isang boltahe ng supply na 250 V, na may kasalukuyang alisan ng tubig na 20 A, na may paglaban sa circuit ng gate na 4.3 Ohm at isang paglaban ng circuit ng alisan ng tubig na 20 Ohm. Ang mga eskematiko at mga graph ay ipinapakita sa Figures 10 a at b.
-
Ld Internal drain inductance — drain inductance.
-
Ls Internal source inductance — source inductance.
Ang mga parameter na ito ay nakasalalay sa bersyon ng transistor case. Mahalaga ang mga ito sa disenyo ng isang driver, dahil direktang nauugnay ang mga ito sa mga parameter ng timing ng susi, ito ay lalong mahalaga sa pagbuo ng mga high-frequency circuit.
-
Ciss Input Capacitance-input capacitance na nabuo ng conventional gate-source at gate-drain parasitic capacitor.
-
Ang coss output capacitance ay ang output capacitance na nabuo ng conventional source-to-source at source-to-drain parasitic capacitor.
-
Crss Reverse Transfer Capacitance — gate-drain capacitance (Miller capacitance).
Ang mga sukat na ito ay isinagawa sa dalas ng 1 MHz, na may source-to-source na boltahe na 25 V. Ipinapakita ng Figure 5 ang pag-asa ng mga parameter na ito sa source-to-source na boltahe.
Ang sumusunod na talahanayan (tingnan ang Fig. 4) ay naglalarawan ng mga katangian ng isang integrated internal field-effect transistor diode na conventionally na matatagpuan sa pagitan ng source at drain.
-
Ay Continuous Source Current (Body Diode) — maximum na tuloy-tuloy na source current ng diode.
-
Ism Pulsed Source Current (Body Diode) — ang pinakamataas na pinapayagang pulse current sa pamamagitan ng diode.
-
Vsd Diode Forward Voltage — Forward voltage drop sa diode sa 25 °C at 20 A drain current kapag ang gate ay 0 V.
-
trr Reverse Recovery Time — diode reverse recovery time.
-
Qrr Reverse Recovery Charge — diode recovery charge.
-
ton Forward Turn-On Time - Ang turn-on time ng isang diode ay pangunahing dahil sa drain at source inductance.
Dagdag pa sa data sheet, ang mga graph ng pagtitiwala ng mga ibinigay na mga parameter sa temperatura, kasalukuyang, boltahe at sa pagitan ng mga ito ay ibinigay (Larawan 5).
Ibinibigay ang mga limitasyon sa kasalukuyang alisan ng tubig, depende sa boltahe ng drain-source at ang boltahe ng gate-source sa tagal ng pulso na 20 μs. Ang unang figure ay para sa isang temperatura ng 25 ° C, ang pangalawa ay para sa 150 ° C. Ang epekto ng temperatura sa controllability ng pagbubukas ng channel ay halata.
Ipinapakita ng Figure 6 ang katangian ng paglilipat ng FET na ito. Malinaw, mas malapit ang boltahe ng gate-source sa 10 V, mas mahusay na naka-on ang transistor. Dito, ang impluwensya ng temperatura ay malinaw din na nakikita.
Ipinapakita ng Figure 7 ang dependence ng open channel resistance sa isang drain current na 20 A sa temperatura. Malinaw, habang tumataas ang temperatura, tumataas din ang resistensya ng channel.
Ipinapakita ng Figure 8 ang pag-asa ng mga halaga ng parasitic capacitance sa inilapat na source-source boltahe. Ito ay makikita na kahit na matapos ang source-drain boltahe ay tumatawid sa threshold ng 20 V, ang mga kapasidad ay hindi nagbabago nang malaki.
Ipinapakita ng Figure 9 ang pag-asa ng pasulong na pagbagsak ng boltahe sa panloob na diode sa magnitude ng kasalukuyang alisan ng tubig at sa temperatura. Ipinapakita ng Figure 8 ang ligtas na operating region ng transistor bilang isang function ng on-time na haba, drain current magnitude, at drain-source voltage.
Ipinapakita ng Figure 11 ang maximum na kasalukuyang drain kumpara sa temperatura ng case.
Ang mga figure a at b ay nagpapakita ng pagsukat ng circuit at isang graph na nagpapakita ng timing diagram ng pagbubukas ng transistor sa proseso ng pagtaas ng boltahe ng gate at sa proseso ng paglabas ng kapasidad ng gate sa zero.
Ang Figure 12 ay nagpapakita ng mga graph ng dependence ng average na thermal na katangian ng transistor (kristal na katawan) sa tagal ng pulso, depende sa duty cycle.
Ipinapakita ng mga figure a at b ang setup ng pagsukat at ang graph ng mapanirang epekto sa transistor ng pulso kapag binuksan ang inductor.
Ipinapakita ng Figure 14 ang pag-asa ng maximum na pinahihintulutang enerhiya ng pulso sa halaga ng nagambalang kasalukuyang at ang temperatura.
Ipinapakita ng mga figure a at b ang graph at diagram ng mga sukat ng singil sa gate.
Ipinapakita ng Figure 16 ang setup ng pagsukat at graph ng mga tipikal na transient sa panloob na diode ng isang transistor.
Ang huling figure ay nagpapakita ng kaso ng IRFP460LC transistor, ang mga sukat nito, ang distansya sa pagitan ng mga pin, ang kanilang pagnunumero: 1-gate, 2-drain, 3-east.
Kaya, pagkatapos basahin ang data sheet, ang sinumang developer ay makakapili ng angkop na kapangyarihan o hindi gaanong, field effect o IGBT transistor para sa isang dinisenyo o naayos na power converter, maging ito welding inverter, frequency worker o iba pang power switching converter.
Alam ang mga parameter ng field-effect transistor, maaari mong mahusay na bumuo ng isang driver, i-configure ang controller, magsagawa ng mga thermal kalkulasyon at pumili ng angkop na heatsink nang hindi kinakailangang mag-install ng masyadong maraming.