« MOSFET » est l'abréviation de Metal Oxide Semicoductor Field Effect Transistor. Il s'agit d'un dispositif composé de trois matériaux : métal, oxyde (SiO2 ou SiN) et semi-conducteur. Le MOSFET est l'un des dispositifs les plus fondamentaux dans le domaine des semi-conducteurs. Qu'il s'agisse de conception de circuits intégrés ou d'applications de circuits au niveau carte, il est très étendu. Les principaux paramètres du MOSFET incluent ID, IDM, VGSS, V(BR)DSS, RDS(on), VGS(th), etc. Les connaissez-vous ? OLUKEY Company, en tant qu'entreprise taïwanaise winsok moyenne et basse tension de milieu à haut de gammeMOSFETfournisseur de services d'agent, dispose d'une équipe de base avec près de 20 ans d'expérience pour vous expliquer en détail les différents paramètres du MOSFET !
Description de la signification des paramètres MOSFET
1. Paramètres extrêmes :
ID : Courant drain-source maximum. Il fait référence au courant maximum autorisé à passer entre le drain et la source lorsque le transistor à effet de champ fonctionne normalement. Le courant de fonctionnement du transistor à effet de champ ne doit pas dépasser ID. Ce paramètre diminue à mesure que la température de jonction augmente.
IDM : Courant drain-source pulsé maximum. Ce paramètre diminue à mesure que la température de jonction augmente, reflétant une résistance aux chocs et est également lié au temps d'impulsion. Si ce paramètre est trop petit, le système risque d'être interrompu par le courant lors des tests OCP.
PD : Puissance maximale dissipée. Il fait référence à la dissipation de puissance drain-source maximale autorisée sans détériorer les performances du transistor à effet de champ. Lorsqu'il est utilisé, la consommation électrique réelle du FET doit être inférieure à celle du PDSM et laisser une certaine marge. Ce paramètre diminue généralement à mesure que la température de jonction augmente
VDSS : Tension maximale de tenue drain-source. La tension drain-source lorsque le courant de drain circulant atteint une valeur spécifique (forte augmentation) sous une température spécifique et un court-circuit grille-source. Dans ce cas, la tension drain-source est également appelée tension de claquage par avalanche. Le VDSS a un coefficient de température positif. À -50°C, le VDSS représente environ 90 % de celui à 25°C. En raison de la tolérance généralement laissée dans la production normale, la tension de claquage par avalanche du MOSFET est toujours supérieure à la tension nominale.
OLUKEYConseils : pour garantir la fiabilité du produit, dans les pires conditions de travail, il est recommandé que la tension de fonctionnement ne dépasse pas 80 à 90 % de la valeur nominale.
VGSS : Tension de tenue grille-source maximale. Il s'agit de la valeur VGS lorsque le courant inverse entre la grille et la source commence à augmenter fortement. Le dépassement de cette valeur de tension provoquera un claquage diélectrique de la couche d'oxyde de grille, ce qui constitue un claquage destructeur et irréversible.
TJ : Température de jonction maximale de fonctionnement. Il fait généralement 150 ℃ ou 175 ℃. Dans les conditions de fonctionnement de conception des appareils, il faut éviter de dépasser cette température et laisser une certaine marge.
TSTG : plage de température de stockage
Ces deux paramètres, TJ et TSTG, calibrent la plage de température de jonction autorisée par l'environnement de travail et de stockage de l'appareil. Cette plage de température est définie pour répondre aux exigences minimales de durée de vie de l'appareil. Si l’on s’assure que l’appareil fonctionne dans cette plage de température, sa durée de vie sera considérablement prolongée.
2. Paramètres statiques
Les conditions de test MOSFET sont généralement 2,5 V, 4,5 V et 10 V.
V(BR)DSS : Tension de claquage drain-source. Il fait référence à la tension drain-source maximale que le transistor à effet de champ peut supporter lorsque la tension grille-source VGS est égale à 0. Il s'agit d'un paramètre limitant et la tension de fonctionnement appliquée au transistor à effet de champ doit être inférieure à V(BR). DSS. Il présente des caractéristiques de température positives. Par conséquent, la valeur de ce paramètre dans des conditions de basse température doit être considérée comme une considération de sécurité.
△V(BR)DSS/△Tj : Coefficient de température de la tension de claquage drain-source, généralement 0,1 V/℃
RDS(on) : Dans certaines conditions de VGS (généralement 10 V), température de jonction et courant de drain, la résistance maximale entre le drain et la source lorsque le MOSFET est allumé. C'est un paramètre très important qui détermine la puissance consommée lorsque le MOSFET est allumé. Ce paramètre augmente généralement à mesure que la température de jonction augmente. Par conséquent, la valeur de ce paramètre à la température de jonction de fonctionnement la plus élevée doit être utilisée pour le calcul de la perte et de la chute de tension.
VGS(th) : tension d'activation (tension de seuil). Lorsque la tension de commande de grille externe VGS dépasse VGS(th), les couches d'inversion de surface des régions de drain et de source forment un canal connecté. Dans les applications, la tension de grille lorsque ID est égal à 1 mA dans des conditions de court-circuit de drain est souvent appelée tension d'activation. Ce paramètre diminue généralement à mesure que la température de jonction augmente
IDSS : courant drain-source saturé, le courant drain-source lorsque la tension de grille VGS=0 et VDS est une certaine valeur. Généralement au niveau du microampère
IGSS : courant de commande grille-source ou courant inverse. Étant donné que l'impédance d'entrée du MOSFET est très grande, l'IGSS est généralement de l'ordre du nanoampère.
3. Paramètres dynamiques
gfs : transconductance. Il fait référence au rapport entre la variation du courant de sortie du drain et la variation de la tension grille-source. Il s'agit d'une mesure de la capacité de la tension grille-source à contrôler le courant de drain. Veuillez consulter le tableau pour connaître la relation de transfert entre gfs et VGS.
Qg : Capacité totale de chargement du portail. MOSFET est un dispositif de commande de type tension. Le processus de pilotage est le processus d’établissement de la tension de grille. Ceci est réalisé en chargeant la capacité entre la source de grille et le drain de grille. Cet aspect sera discuté en détail ci-dessous.
Qgs : Capacité de charge de la source de porte
Qgd : charge gate-to-drain (prise en compte de l'effet Miller). MOSFET est un dispositif de commande de type tension. Le processus de pilotage est le processus d’établissement de la tension de grille. Ceci est réalisé en chargeant la capacité entre la source de grille et le drain de grille.
Td(on) : temps de retard de conduction. Le temps entre le moment où la tension d'entrée monte à 10 % et le moment où VDS chute à 90 % de son amplitude
Tr : temps de montée, le temps nécessaire à la tension de sortie VDS pour chuter de 90% à 10% de son amplitude
Td (off) : délai de désactivation, le temps entre le moment où la tension d'entrée chute à 90 % et le moment où le VDS atteint 10 % de sa tension de désactivation
Tf : Fall time, le temps nécessaire à la tension de sortie VDS pour passer de 10% à 90% de son amplitude
Ciss : entrez la capacité, court-circuitez le drain et la source et mesurez la capacité entre la grille et la source avec un signal alternatif. Ciss= CGD + CGS (court-circuit CDS). Cela a un impact direct sur les délais d’allumage et d’extinction de l’appareil.
Coss : capacité de sortie, court-circuitez la grille et la source et mesurez la capacité entre le drain et la source avec un signal alternatif. Coss = CDS +CGD
Crss : capacité de transmission inversée. Avec la source connectée à la terre, la capacité mesurée entre le drain et la grille Crss=CGD. L'un des paramètres importants pour les commutateurs est le temps de montée et de descente. Crss=CGD
La capacité interélectrode et la capacité induite par le MOSFET du MOSFET sont divisées en capacité d'entrée, capacité de sortie et capacité de rétroaction par la plupart des fabricants. Les valeurs indiquées concernent une tension drain-source fixe. Ces capacités changent à mesure que la tension drain-source change, et la valeur de la capacité a un effet limité. La valeur de la capacité d'entrée ne donne qu'une indication approximative de la charge requise par le circuit pilote, tandis que les informations sur la charge de la grille sont plus utiles. Il indique la quantité d'énergie que la grille doit charger pour atteindre une tension grille-source spécifique.
4. Paramètres caractéristiques des déclenchements d'avalanches
Le paramètre caractéristique de claquage par avalanche est un indicateur de la capacité du MOSFET à résister aux surtensions à l'état désactivé. Si la tension dépasse la tension limite drain-source, l'appareil sera dans un état d'avalanche.
EAS : Énergie de rupture d’avalanche à impulsion unique. Il s'agit d'un paramètre limite, indiquant l'énergie maximale de claquage par avalanche à laquelle le MOSFET peut résister.
IAR : courant d'avalanche
EAR : Énergie de répartition des avalanches répétées
5. Paramètres de diode in vivo
IS : courant de roue libre maximal continu (depuis la source)
ISM : courant de roue libre maximum d'impulsion (depuis la source)
VSD : chute de tension directe
Trr : temps de récupération inversée
Qrr : Récupération des frais d'autoliquidation
Ton : Temps de conduction vers l'avant. (essentiellement négligeable)
Définition de l'heure d'activation et de l'heure d'arrêt du MOSFET
Lors du processus de candidature, les caractéristiques suivantes doivent souvent être prises en compte :
1. Caractéristiques du coefficient de température positif du V (BR) DSS. Cette caractéristique, différente des appareils bipolaires, les rend plus fiables à mesure que les températures normales de fonctionnement augmentent. Mais il faut aussi faire attention à sa fiabilité lors des démarrages à froid à basse température.
2. Caractéristiques du coefficient de température négatif de V(GS)th. Le potentiel de seuil de grille diminuera dans une certaine mesure à mesure que la température de jonction augmente. Certains rayonnements réduiront également ce potentiel seuil, peut-être même en dessous du potentiel 0. Cette fonctionnalité oblige les ingénieurs à prêter attention aux interférences et aux faux déclenchements des MOSFET dans ces situations, en particulier pour les applications MOSFET avec des potentiels de seuil faibles. En raison de cette caractéristique, il est parfois nécessaire de concevoir le potentiel hors tension du pilote de grille à une valeur négative (se référant au type N, au type P, etc.) pour éviter les interférences et les faux déclenchements.
3. Caractéristiques positives du coefficient de température de VDSon/RDSo. La caractéristique selon laquelle VDSon/RDSon augmente légèrement à mesure que la température de jonction augmente permet d'utiliser directement des MOSFET en parallèle. Les appareils bipolaires sont tout le contraire à cet égard, leur utilisation en parallèle devient donc assez compliquée. RDSon augmentera également légèrement à mesure que l'ID augmente. Cette caractéristique et les caractéristiques de température positives du RDSon de jonction et de surface permettent au MOSFET d'éviter une panne secondaire comme les dispositifs bipolaires. Il convient toutefois de noter que l’effet de cette fonctionnalité est assez limité. Lorsqu'il est utilisé en parallèle, en push-pull ou dans d'autres applications, vous ne pouvez pas compter entièrement sur l'autorégulation de cette fonctionnalité. Certaines mesures fondamentales sont encore nécessaires. Cette caractéristique explique également que les pertes par conduction deviennent plus importantes à haute température. Par conséquent, une attention particulière doit être accordée au choix des paramètres lors du calcul des pertes.
4. Les caractéristiques du coefficient de température négatif de l'ID, la compréhension des paramètres MOSFET et de ses principales caractéristiques ID diminueront considérablement à mesure que la température de jonction augmente. Cette caractéristique rend souvent nécessaire la prise en compte de ses paramètres ID à haute température lors de la conception.
5. Caractéristiques du coefficient de température négatif de la capacité d'avalanche IER/EAS. Une fois la température de jonction augmentée, bien que le MOSFET ait un V(BR)DSS plus grand, il convient de noter que l'EAS sera considérablement réduit. C’est-à-dire que sa capacité à résister aux avalanches à haute température est beaucoup plus faible qu’à température normale.
6. La capacité de conduction et les performances de récupération inverse de la diode parasite dans le MOSFET ne sont pas meilleures que celles des diodes ordinaires. Il n’est pas prévu qu’il soit utilisé comme principal porteur de courant dans la boucle dans la conception. Les diodes de blocage sont souvent connectées en série pour invalider les diodes parasites dans le corps, et des diodes parallèles supplémentaires sont utilisées pour former un circuit porteur électrique. Cependant, il peut être considéré comme porteur dans le cas de conduction à court terme ou de certains petits besoins de courant comme le redressement synchrone.
7. L'augmentation rapide du potentiel de drain peut provoquer un déclenchement intempestif du commande de grille. Cette possibilité doit donc être prise en compte dans les grandes applications dVDS/dt (circuits à commutation rapide haute fréquence).
Heure de publication : 13 décembre 2023
