Explication de chaque paramètre des MOSFET de puissance

Tension drain-source maximale VDSS

Avec la source de grille en court-circuit, la tension nominale drain-source (VDSS) est la tension maximale qui peut être appliquée au drain-source sans claquage par avalanche. En fonction de la température, la tension de claquage réelle par avalanche peut être inférieure à la tension nominale VDSS. Pour une description détaillée du V(BR)DSS, voir Électrostatique.

Pour une description détaillée du V(BR)DSS, voir Caractéristiques électrostatiques.

Tension maximale de la source de grille VGS

La tension nominale VGS est la tension maximale qui peut être appliquée entre les pôles de la source de grille. L'objectif principal du réglage de cette tension nominale est d'éviter d'endommager l'oxyde de grille causé par une tension excessive. La tension réelle à laquelle l'oxyde de grille peut résister est bien supérieure à la tension nominale, mais varie en fonction du processus de fabrication.

L'oxyde de grille réel peut supporter des tensions beaucoup plus élevées que la tension nominale, mais cela varie en fonction du processus de fabrication, donc maintenir le VGS dans la tension nominale garantira la fiabilité de l'application.

ID - Courant de fuite continu

ID est défini comme le courant continu continu maximum autorisé à la température de jonction nominale maximale, TJ (max) et à la température de surface du tube de 25 °C ou plus. Ce paramètre est fonction de la résistance thermique nominale entre la jonction et le boîtier, RθJC, et de la température du boîtier :

Les pertes de commutation ne sont pas incluses dans le DI et il est difficile de maintenir la température de surface du tube à 25°C (Tcase) pour une utilisation pratique. Par conséquent, le courant de commutation réel dans les applications à commutation dure est généralement inférieur à la moitié de la valeur nominale ID à TC = 25 °C, généralement compris entre 1/3 et 1/4. complémentaire.

De plus, le DI à une température spécifique peut être estimé si la résistance thermique JA est utilisée, ce qui constitue une valeur plus réaliste.

IDM - Courant de drain d'impulsion

Ce paramètre reflète la quantité de courant pulsé que l'appareil peut gérer, qui est bien supérieure au courant continu continu. Le but de la définition de l’IDM est : la région ohmique de la ligne. Pour une certaine tension grille-source, leMOSFETconduit avec un courant de drain maximum présent

actuel. Comme le montre la figure, pour une tension grille-source donnée, si le point de fonctionnement est situé dans la région linéaire, une augmentation du courant de drain augmente la tension drain-source, ce qui augmente les pertes de conduction. Un fonctionnement prolongé à puissance élevée entraînera une panne de l'appareil. Pour cette raison

Par conséquent, l'IDM nominal doit être réglé en dessous de la région aux tensions de commande de grille typiques. Le point de coupure de la région se situe à l’intersection de Vgs et de la courbe.

Par conséquent, une limite supérieure de densité de courant doit être définie pour éviter que la puce ne devienne trop chaude et ne brûle. Il s'agit essentiellement d'éviter un flux de courant excessif à travers les câbles du boîtier, car dans certains cas, la « connexion la plus faible » sur l'ensemble de la puce n'est pas la puce, mais les câbles du boîtier.

Compte tenu des limites des effets thermiques sur l'IDM, l'augmentation de la température dépend de la largeur d'impulsion, de l'intervalle de temps entre les impulsions, de la dissipation thermique, du RDS (on), ainsi que de la forme d'onde et de l'amplitude du courant d'impulsion. Le simple fait de s'assurer que le courant d'impulsion ne dépasse pas la limite IDM ne garantit pas que la température de jonction

ne dépasse pas la valeur maximale autorisée. La température de jonction sous courant pulsé peut être estimée en se référant à la discussion sur la résistance thermique transitoire dans Propriétés thermiques et mécaniques.

PD - Dissipation de puissance totale autorisée par canal

La dissipation de puissance totale admissible du canal calibre la dissipation de puissance maximale qui peut être dissipée par le dispositif et peut être exprimée en fonction de la température de jonction maximale et de la résistance thermique à une température du boîtier de 25 °C.

TJ, TSTG - Plage de températures ambiantes de fonctionnement et de stockage

Ces deux paramètres calibrent la plage de température de jonction autorisée par les environnements de fonctionnement et de stockage de l'appareil. Cette plage de température est définie pour respecter la durée de vie minimale de l'appareil. S'assurer que l'appareil fonctionne dans cette plage de température prolongera considérablement sa durée de vie.

EAS-Énergie de rupture d'avalanche à impulsion unique

 

Si le dépassement de tension (généralement dû à un courant de fuite et à une inductance parasite) ne dépasse pas la tension de claquage, l'appareil ne subira pas de claquage par avalanche et n'a donc pas besoin de capacité à dissiper un claquage par avalanche. L'énergie de rupture d'avalanche calibre le dépassement transitoire que l'appareil peut tolérer.

L'énergie de claquage par avalanche définit la valeur sûre de la tension de dépassement transitoire qu'un appareil peut tolérer et dépend de la quantité d'énergie qui doit être dissipée pour que le claquage par avalanche se produise.

Un dispositif qui définit une évaluation de l'énergie de déclenchement d'une avalanche définit généralement également une évaluation EAS, dont la signification est similaire à celle de l'ISU, et définit la quantité d'énergie de déclenchement d'une avalanche inversée que l'appareil peut absorber en toute sécurité.

L est la valeur de l'inductance et iD est le courant de crête circulant dans l'inductance, qui est brusquement converti en courant de drain dans le dispositif de mesure. La tension générée aux bornes de l'inducteur dépasse la tension de claquage du MOSFET et entraînera un claquage par avalanche. En cas de panne par avalanche, le courant dans l'inducteur circulera à travers le dispositif MOSFET même si leMOSFETest éteint. L'énergie stockée dans l'inducteur est similaire à l'énergie stockée dans l'inducteur parasite et dissipée par le MOSFET.

Lorsque les MOSFET sont connectés en parallèle, les tensions de claquage ne sont guère identiques entre les appareils. Ce qui se produit généralement, c'est qu'un appareil est le premier à subir une rupture d'avalanche et que tous les courants (énergie) de rupture d'avalanche ultérieurs traversent cet appareil.

EAR - Énergie des avalanches répétées

L'énergie des avalanches répétitives est devenue une « norme industrielle », mais sans régler la fréquence, les autres pertes et le degré de refroidissement, ce paramètre n'a aucun sens. La condition de dissipation thermique (refroidissement) régit souvent l’énergie répétitive des avalanches. Il est également difficile de prédire le niveau d’énergie généré par le déclenchement d’une avalanche.

Il est également difficile de prédire le niveau d’énergie généré par le déclenchement d’une avalanche.

La véritable signification de l’évaluation EAR est de calibrer l’énergie de rupture d’avalanche répétée à laquelle l’appareil peut résister. Cette définition présuppose qu'il n'y a aucune limitation de fréquence afin que l'appareil ne surchauffe pas, ce qui est réaliste pour tout appareil où une panne par avalanche peut se produire.

C'est une bonne idée de mesurer la température de l'appareil en fonctionnement ou du dissipateur thermique pour voir si le dispositif MOSFET surchauffe lors de la vérification de la conception de l'appareil, en particulier pour les appareils où une panne par avalanche est susceptible de se produire.

IAR - Courant de répartition des avalanches

Pour certains dispositifs, la tendance du courant réglé sur la puce lors d'un claquage par avalanche nécessite que le courant d'avalanche IAR soit limité. De cette manière, le courant d'avalanche devient les « petits caractères » de la spécification de l'énergie de déclenchement de l'avalanche ; cela révèle la véritable capacité de l’appareil.

Partie II Caractérisation électrique statique

V(BR)DSS : tension de claquage drain-source (tension de destruction)

V(BR)DSS (parfois appelé VBDSS) est la tension drain-source à laquelle le courant circulant à travers le drain atteint une valeur spécifique à une température spécifique et avec la source de grille en court-circuit. La tension drain-source dans ce cas est la tension de claquage par avalanche.

V(BR)DSS est un coefficient de température positif et, à basse température, V(BR)DSS est inférieur à la valeur nominale maximale de la tension drain-source à 25°C. À -50 °C, V(BR)DSS est inférieur à la valeur nominale maximale de la tension drain-source à -50 °C. À -50 °C, V(BR)DSS correspond à environ 90 % de la tension nominale drain-source maximale à 25 °C.

VGS(th), VGS(off) : tension de seuil

VGS(th) est la tension à laquelle la tension de source de grille ajoutée peut faire en sorte que le drain commence à avoir du courant, ou que le courant disparaisse lorsque le MOSFET est éteint, et les conditions de test (courant de drain, tension de source de drain, tension de jonction température) sont également précisées. Normalement, tous les dispositifs à porte MOS ont des

les tensions de seuil seront différentes. Par conséquent, la plage de variation de VGS(th) est spécifiée. VGS(th) est un coefficient de température négatif, lorsque la température augmente, leMOSFETs'allumera à une tension de source de grille relativement faible.

RDS (on) : sur résistance

RDS(on) est la résistance drain-source mesurée à un courant de drain spécifique (généralement la moitié du courant ID), une tension grille-source et 25°C. Le RDS(on) est la résistance drain-source mesurée à un courant de drain spécifique (généralement la moitié du courant ID), une tension grille-source et 25°C.

IDSS : courant de drain de tension de grille nulle

IDSS est le courant de fuite entre le drain et la source à une tension drain-source spécifique lorsque la tension grille-source est nulle. Étant donné que le courant de fuite augmente avec la température, l'IDSS est spécifié à la fois à température ambiante et à température élevée. La dissipation de puissance due au courant de fuite peut être calculée en multipliant l'IDSS par la tension entre les sources de drain, qui est généralement négligeable.

IGSS - Courant de fuite de source de grille

L'IGSS est le courant de fuite circulant à travers la grille à une tension source de grille spécifique.

Partie III Caractéristiques électriques dynamiques

Ciss : Capacité d'entrée

La capacité entre la grille et la source, mesurée avec un signal alternatif en court-circuitant le drain vers la source, est la capacité d'entrée ; Ciss est formé en connectant la capacité de drain de grille, Cgd, et la capacité de source de grille, Cgs, en parallèle, ou Ciss = Cgs + Cgd. L'appareil est allumé lorsque la capacité d'entrée est chargée jusqu'à une tension seuil et s'éteint lorsqu'elle est déchargée jusqu'à une certaine valeur. Par conséquent, le circuit pilote et Ciss ont un impact direct sur le délai d'activation et de désactivation de l'appareil.

Coss : Capacité de sortie

La capacité de sortie est la capacité entre le drain et la source mesurée avec un signal alternatif lorsque la grille source est en court-circuit, Coss est formé en mettant en parallèle la capacité drain-source Cds et la capacité grille-drain Cgd, ou Coss = Cds + Cgd. Pour les applications de commutation douce, Coss est très important car il peut provoquer une résonance dans le circuit.

Crss : Capacité de transfert inverse

La capacité mesurée entre le drain et la grille avec la source mise à la terre est la capacité de transfert inverse. La capacité de transfert inverse est équivalente à la capacité du drain de grille, Cres = Cgd, et est souvent appelée capacité de Miller, qui est l'un des paramètres les plus importants pour les temps de montée et de descente d'un commutateur.

Il s'agit d'un paramètre important pour les temps de montée et de descente de commutation et affecte également le temps de retard à la désactivation. La capacité diminue à mesure que la tension de drain augmente, en particulier la capacité de sortie et la capacité de transfert inverse.

Qgs, Qgd et Qg : charge de porte

La valeur de charge de grille reflète la charge stockée sur le condensateur entre les bornes. Étant donné que la charge sur le condensateur change avec la tension au moment de la commutation, l'effet de la charge de grille est souvent pris en compte lors de la conception de circuits de commande de grille.

Qgs est la charge de 0 au premier point d'inflexion, Qgd est la partie du premier au deuxième point d'inflexion (également appelée charge « Miller ») et Qg est la partie de 0 au point où VGS est égal à un entraînement spécifique. tension.

Les modifications du courant de fuite et de la tension de la source de fuite ont un effet relativement faible sur la valeur de charge de grille, et la charge de grille ne change pas avec la température. Les conditions de test sont précisées. Un graphique de la charge de grille est présenté dans la fiche technique, y compris les courbes de variation de charge de grille correspondantes pour un courant de fuite fixe et une tension de source de fuite variable.

Les courbes de variation de charge de grille correspondantes pour le courant de drain fixe et la tension de source de drain variable sont incluses dans les fiches techniques. Dans le graphique, la tension de plateau VGS(pl) augmente moins avec l'augmentation du courant (et diminue avec la diminution du courant). La tension de plateau est également proportionnelle à la tension de seuil, donc une tension de seuil différente produira une tension de plateau différente.

tension.

Le schéma suivant est plus détaillé et appliqué :

td(on) : délai d'activation

Le temps de retard à l'activation est le temps entre le moment où la tension source de grille augmente jusqu'à 10 % de la tension de commande de grille et le moment où le courant de fuite augmente jusqu'à 10 % du courant spécifié.

td(off) : Délai d'arrêt

Le délai de désactivation est le temps écoulé entre le moment où la tension de la source de grille chute à 90 % de la tension de commande de grille et le moment où le courant de fuite chute à 90 % du courant spécifié. Cela montre le délai subi avant que le courant ne soit transféré à la charge.

tr : Temps de montée

Le temps de montée est le temps nécessaire au courant de drain pour passer de 10 % à 90 %.

tf : Temps de chute

Le temps de chute est le temps nécessaire pour que le courant de drain chute de 90 % à 10 %.