Irfp260N характеристики: IRFP260N , , , – RadioLibrary

Есть потребность?
Получите лучшую цену

Как прочитать техническое описание силового полевого МОП-транзистора

Одна из моих любимых неприятностей – когда мои коллеги-инженеры неверно истолковывают спецификации компонентов. В последнее время это происходило несколько раз в отдельных случаях, и все они были связаны с силовыми полевыми МОП-транзисторами. Так что пора мне заняться своей мыльницей. Послушай!

Я собирался опубликовать статью о том, как вообще читать таблицы компонентов. Но МОП-транзисторы – хорошее место для начала, и они немного более конкретны. Я не первый, кто пишет что-то о том, как читать таблицы данных; вот еще несколько хороших статей:

Что такое лист данных?

Это может показаться глупым вопросом, но что такое таблица данных? Это документ, описывающий поведение, внешний вид, производительность и ограничения компонента, заявленные производителем.

Хорошо, что это значит?

Ну, вы действительно должны прочитать мелкий шрифт. Информация в техническом описании – например, что IRFP260N R _{DS (on)} имеет максимум 0,04 Ом при V _GS = 10 В, I _D = 28A при температуре перехода 25 ° C, – утверждение , утверждение . Это , а не гарантия или гарантия , если производитель не говорит об этом, и для такого рода вещей (a) вы должны прочитать мелкий шрифт, и (b) Я не юрист, поэтому не принимайте мои советы как евангелие, ищите своего собственного юриста.У каждого производителя полупроводников есть свой мелкий шрифт, например, вот выдержки из некоторых из них:

Фэирчайлд:

FAIRCHILD SEMICONDUCTOR ОСТАВЛЯЕТ ЗА ПРАВО ВНЕСЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ БЕЗ ДАЛЬНЕЙШЕГО УВЕДОМЛЕНИЯ В ЛЮБЫЕ ПРОДУКТЫ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ЗДЕСЬ НАДЕЖНОСТЬ, ФУНКЦИЯ ИЛИ ДИЗАЙН. FAIRCHILD НЕ НЕСЕТ НИКАКОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТИ, ВОЗНИКАЮЩЕЙ ИЗ ПРИЛОЖЕНИЯ ИЛИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЛЮБОГО ИЗДЕЛИЕ ИЛИ ЦЕПЬ, ОПИСАННЫЕ ЗДЕСЬ; ОН НЕ ПРЕДОСТАВЛЯЕТ НИКАКИХ ЛИЦЕНЗИЙ НА СВОИ ПАТЕНТНЫЕ ПРАВА, ИЛИ ИНЫЕ ПРАВА.ДАННЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕ РАСШИРЯЮТ СРОКИ И УСЛОВИЯ FAIRCHILD ДЛЯ ВСЕМИРНЫХ УСЛОВИЙ, В частности, ГАРАНТИЮ. ТАМ, КОТОРЫЕ РАСПРОСТРАНЯЮТСЯ ДАННЫМИ ПРОДУКТАМИ.

NXP:

Общие сведения – Информация в этом документе считается точной и надежный. Однако NXP Semiconductors не делает никаких заявлений или гарантии, явные или подразумеваемые, в отношении точности или полноты таких информации и не несет ответственности за последствия использования такой Информация.

Вишай:

Vishay снимает с себя всякую ответственность, возникающую в связи с использованием или применением любого продукта, описанного здесь, или любого информация, предоставленная здесь, в максимальной степени, разрешенной законом. Технические характеристики продукта не расширяются и не иным образом изменять условия покупки Vishay, включая, помимо прочего, выраженную гарантию в них, которые относятся к этим продуктам.

TI:

TI гарантирует производительность своих компонентов в соответствии со спецификациями, действующими на момент продажи, в соответствии с гарантией, изложенной в условиях продажи полупроводниковой продукции TI. Испытания и другие методы контроля качества используются в той степени, в которой TI считает необходимым для поддержки данной гарантии. За исключением случаев, предусмотренных действующим законодательством, тестирование всех параметров каждого компонента не обязательно выполняется

Микрочип:

Информация об устройстве, содержащаяся в данной публикации. приложения и тому подобное предоставляется только для вашего удобства и могут быть заменены обновлениями. Вы обязаны убедитесь, что ваше приложение соответствует вашим спецификациям.МИКРОЧИП НЕ ДАЕТ НИКАКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ИЛИ ЛЮБЫЕ ГАРАНТИИ, ЯВНЫЕ ИЛИ ЯВНЫЕ ПОДРАЗУМЕВАЕМЫЕ, ПИСЬМЕННЫЕ ИЛИ УСТНЫЕ, ЗАКОННЫЕ ИЛИ В противном случае, ОТНОСИТЕЛЬНО ИНФОРМАЦИИ, ВКЛЮЧАЯ, НО НЕ ОГРАНИЧИВАЯСЬ ​​ЕГО СОСТОЯНИЕМ, КАЧЕСТВО, РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ТОВАРНАЯ ЦЕННОСТЬ ИЛИ ПРИГОДНОСТЬ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ.

И в технических паспортах IR ничего не сказано, кроме «Данные и спецификации могут быть изменены без предварительного уведомления».

Так что же делать инженеру? Лучшее, что я могу понять в этом – и опять же, я , а не юрист – это то, что таблица данных по сути является уверенным утверждением информации об устройстве, но без каких-либо юридических гарантий, подтверждающих ее, по крайней мере, не на основе таблицы данных. .

Например, IR уверен, что если вы поднимете напряжение затвора на 10 В выше напряжения истока IRFP260N и позволите току 28 А от стока к истоку при температуре перехода 25 ° C, то сопротивление в открытом состоянии будет не более 0,04 Ом. На практике это означает, что производитель проводит характеристики и испытания, иногда для каждого компонента, который он производит, иногда нет. Это дает им гистограммы рабочих характеристик устройств, которые они производят.Если они проверяют каждое устройство и находят одно, превышающее установленные ограничения, от него отказываются. У производителя достаточно информации, поэтому со статистической точки зрения вероятность того, что устройство будет иметь характеристики, превышающие спецификации, указанные в таблице данных, очень мала. Они не скажут вам эту вероятность. Но он маленький; возможно, одно из миллиарда устройств может превышать спецификации.

Если вам нужна юридическая гарантия, она должна быть частью условий продажи, когда вы покупаете детали у производителя.Если вы крупная компания и покупаете детали на миллионы долларов у производителя полупроводников, возможно, вам удастся договориться о гарантии. Остальным из нас (а чаще всего мы даже не покупаем напрямую у производителя; мы покупаем у дистрибьюторов) просто нужно доверять производителям. Фуи.

С другой стороны, производители полупроводников или хотят отстаивать свой фирменный стиль, поэтому, если вы обнаружите деталь, не отвечающую его спецификациям, они захотят узнать, чтобы выяснить, почему, и убедиться в этом. больше не повторится.Но есть вероятность, что вы не соблюдали все правила, указанные в таблице; возможно, вы перегрели устройство или поразили его электростатическим разрядом. И в этом случае все ставки отключены – как только вы превысите рейтинг, нет никакой гарантии, что устройство будет работать. Я готов поспорить, что вы обедаете в любой день недели, что деталь соответствует спецификациям в техническом описании.

Ладно, хватит юридической чуши. Помните, я не юрист.

Несколько примеров

Просто для чего-то более осязаемого, давайте взглянем на несколько таблиц данных MOSFET.Все это N-канальные устройства:

• IRFP260N (200 В 40 мОм TO-247AC), International Rectifier (теперь часть Infineon)
• FQA70N15 (150 В 28 мОм TO-3PN), Fairchild Semiconductor
• SUP85N15 (150 В 21 мОм TO-220AB), Vishay Siliconix
• PSMN035-150P (150 В 35 мОм TO-220AB), NXP
• MCP87130 (25 В 13,5 мОм 5×6-PDFN), Microchip Technology
• CSD18542KCS (60 В 3,3 мΩ TO-220), Texas Instruments

Первые три из этих документов следуют «классическому» формату таблицы данных MOSFET, который компания International Rectifier представила в 1980-х годах в своей линейке устройств HEXFET.Техническое описание IR MOSFET представляет собой 8-страничный документ, который описывает почти с литургической регулярностью всю информацию, которую производитель хочет, чтобы вы знали о конкретном устройстве.

Пирог Jesu Domine
R _dson – семь Ом ….

Таблица данных MOSFET от IR содержит эти разделы в следующем порядке:

1. Общее описание, включая напряжение, сопротивление в открытом состоянии, номинальные токи и информацию об упаковке
2. Таблица абсолютных максимальных оценок
3. Таблица параметров термического сопротивления
4. Таблица электрических характеристик
5. Рисунки, в том числе
   • Графики типовых характеристик
   • Схемы испытательных цепей
6. Информация о пакете

Большинство производителей MOSFET следовали этой организации.Таблица данных на 8 страниц – это неплохо, потому что, если у вас есть любимые компоненты, вы можете распечатать их как двухсторонние двусторонние документы на двух страницах бумаги и поместить их в папку с тремя кольцами. Зовите меня олдскулом, но мне легче читать таблицу на бумаге, чем на экране компьютера.

Затем Philips Semiconductor (ныне NXP) нарушил условность и сделал свое дело. То же самое и в таблицах данных NXP, но в другом порядке, и поэтому их не так легко сравнивать бок о бок, если вы пытаетесь выбрать полевой МОП-транзистор.Фуей на них.

Спецификация игры

Хорошо, теперь пора сыграть в Спецификационную игру.

В таблице данных есть несколько типов информации. Некоторые из них не связаны со спецификациями производительности, поэтому мы не будем о них здесь говорить:

• Информация о нумерации деталей : например, суффикс TR в номере детали может указывать на ленту и катушку, а суффикс Q может означать квалификацию для автомобилей.
• информация о пакете : например, это пакет TO-247AC, отмеченный определенным образом.
• поведенческие характеристики : Микроконтроллеры полны этих характеристик; например, адреса 0x4000 и 0x4002 содержат 16-битные регистры TMRFOO и TMRBAZ , которые определяют периоды таймеров FOO и BAZ. Таблицы данных MOSFET не содержат таких спецификаций; вместо этого MOSFET – это абстрактное понятие, которое имеет определенные общие особенности. Производители стараются поддерживать такое поведение и часто публикуют о них отдельные заметки по применению.Например:
  • IR AN1084 Power MOSFET Basics
  • IR AN936 Что можно и чего нельзя делать при использовании МОП-транзисторов
  • IR AN937 Характеристики привода затвора и требования для силовых полевых МОП-транзисторов HEXFET®
  • IR AN941 МОП-транзисторы параллельной мощности
  • IR AN944 Использование заряда затвора для разработки схемы управления затвором для силовых MOSFET и IGBT
  • IR AN947 Общие сведения о коммутационных характеристиках HEXFET®
  • IR AN949 Текущие рейтинги силовых полупроводников и теплового оборудования
  • IR AN957 Измерение характеристик полевого МОП-транзистора HEXFET®
  • IR AN976 Понимание и использование данных о надежности силовых MOSFET
  • IR AN1005 Power MOSFET Руководство по проектированию лавинных полевых транзисторов
  • IR AN1012 Рекомендации по установке для Power Semiconductor Packages International Rectifier
  Моделирование системы
  • IR AN1040 с использованием квазидинамической модели полевого МОП-транзистора
  • Fairchild AN558 Введение в силовые полевые МОП-транзисторы и их приложения
• информация о приложении : Таблицы данных National Semiconductor содержат, вероятно, лучшие примеры информации о приложениях – небольшие фрагменты образцов схем для операционных усилителей и регуляторов напряжения. Посмотрите на стр. 15-23 таблицы данных LM358, например. В таблицах данных MOSFET их нет.
• правовая информация
• контактная информация (адрес производителя / телефон / сайт производителя)
• маркетинговый мусор ( ”HEXFET пятого поколения от International Rectifier используют передовые технологии обработки для достижения чрезвычайно низкого сопротивления на площади кремния. Это преимущество в сочетании с высокой скоростью переключения и прочной конструкцией устройства, которыми хорошо известны силовые полевые МОП-транзисторы HEXFET. for, предоставляет разработчикам чрезвычайно эффективное и надежное устройство для использования в самых разных приложениях.”)

Остальные биты информации попадают в одну из четырех категорий. Я покажу пример каждого из них из таблицы данных IRFP260N:

• маркетинговое резюме
• абсолютный максимум оценок
• технические характеристики
• графики характеристик

Добро пожаловать в игру по спецификациям! Сначала вы увидите маркетинговую сводку. Маркетинговая сводка – это то, что отображается в верхней части таблицы.Он содержит несколько ключевых выдержек из подробных спецификаций, упомянутых ниже. Не доверяйте всему перечисленному здесь , если вы не сможете проверить это в более поздних спецификациях.

Это неофициальные заявления. Это спецификации , а не , потому что здесь недостаточно информации, чтобы сказать, что они говорят. Например, «V _DSS = 200 В» означает, что напряжение пробоя сток-исток составляет минимум 200 В при заданном токе и температуре, но вы не найдете этих подробностей, если не посмотрите в спецификации. .Некоторые производители указывают типовые значения, некоторые – минимальные или максимальные.

В следующем разделе рассматриваются абсолютные максимальные характеристики устройства.

Это таблица, в которой указано, чего нельзя делать, если вы ожидаете, что устройство будет работать. Если вы превысите любое из этих значений в любое время, Game Over. В этом случае производитель не дает никаких гарантий относительно поведения устройства в любое время после превышения абсолютных максимальных значений. МОП-транзистор может быть поврежден.Это может сработать. Это может работать с пониженной производительностью. Он может стать зеленым или начать танцевать, шепча «Бутон розы!», Хотя это маловероятно. Вы просто не знаете. В случае IRFP260N имеется 13 позиций. Я рассмотрю их более подробно позже в этой статье.

Итак, чтобы играть в игру со спецификациями, вы должны быть готовы удостовериться, что максимальные рейтинги никогда не превышаются. НИКОГДА.

И даже в этом случае могут возникнуть обстоятельства, при которых устройство не будет соответствовать остальным характеристикам: например, воздействие радиации, химических веществ, электростатического разряда или избыточной влажности.

Следующий раздел – самый важный – таблица или таблицы спецификаций.

содержат три важных элемента:

• описание (символ и имя) параметра
• числовая спецификация, включая единицы
• условия, при которых спецификация действительна.

Описание сообщает вам, что это за параметр, и если вы что-то знаете о полевых МОП-транзисторах, они имеют более или менее стандартные значения.

Числовая спецификация говорит вам об одном из трех. Если это минимум или максимум, это заявленный предел, и если вы доверяете производителю (в большинстве случаев вы должны доверять) и оставались в пределах всех абсолютных максимальных оценок, тогда вы можете ожидать, что поведение вашего устройства будет выше или ниже указанный предел. Большой!

Если числовая спецификация представляет собой типичное значение , равное , на самом деле это мало что вам скажет, это просто нечеткое число, которое производитель предлагает использовать в некоторых случаях, потому что вы не получите ничего лучшего.(Извините.) В некоторых случаях это среднее значение из характеристических данных, но производители редко говорят об этом. Значения, отмеченные как «типовые», не представляют собой пределов, и для любого конкретного устройства значения могут отличаться от типичных. Например, посмотрите на значения индуктивности стока и истока, которые обычно составляют 5,0 нГн и 13 нГн. Если вы хотите сделать некоторые приблизительные оценки поведения устройства, используйте эти значения. Если вам приходится зависеть от индуктивности стока и источника, не повезло – вам придется как-то измерить эти значения самостоятельно; одно устройство может иметь индуктивность стока 2 нГн, а другое – 11 нГн.Мы просто не знаем. Если у вас хорошие отношения с производителем (то есть вы покупаете или планируете покупать много их продуктов), то, возможно, вы сможете убедить их предоставить вам копию некоторых данных о характеристиках, которые у них есть … возможно, они протестировали 50 устройств и среднее значение индуктивности стока составляло 5,0 нГн, а для всех устройств – от 4,5 до 5,5 нГн. Мы не знаем, и производитель решил не делать никаких заявлений о минимальной или максимальной индуктивности. Скорее всего, это просто потому, что тестировать на каждом устройстве слишком дорого.

Последняя важная вещь в спецификации – это набор условий, при которых эта спецификация действительна. Это требования для числовой спецификации. Например, предел 0,04 Ом для R _{DS (on)} не гарантируется , если вы не соответствуете условиям спецификации: температура перехода T _J должна быть 25 ° C (это типично для большинства спецификаций) напряжение затвор-исток должно быть 10 В, а ток стока – 28 А. Если провести в устройство 29А, все ставки отключены; то же самое, если температура перехода составляет 30 ° C или если напряжение затвор-исток равно 9.5В. Во всех трех случаях сопротивление при включении будет выше.

Наконец, техническое описание включает раздел, полный хороших графиков характеристик:

Они показывают всевозможную полезную информацию, но вам нужно помнить, что, если не указано иное, это всегда ТИПИЧНЫЙ . Они действительно, , а не , представляют собой какую-либо спецификацию. Вы можете использовать их только для изучения общего качественного поведения. Если вам нужно что-то окончательное, вы, , не можете на них полагаться, .Они могут представлять собой среднее значение для большого количества образцов устройств. Они могут представлять собой измерения только одного конкретного образца , того, который инженер-испытатель Боб случайно имел на своем столе в тот день, когда его начальник сказал, что им нужны характеристические данные для таблицы данных.

Спасибо за игру в спецификацию! Помните, что маркетинговые сводки не имеют значения, типовые спецификации не имеют значения, диаграммы характеристик не имеют значения … имеют значение только минимальные и максимальные характеристики, если вы выполняете все условия и не превышаете абсолютные максимальные рейтинги.

Практическое применение таблиц данных

Ух ты. Звучит цинично. Я не могу доверять половине того, что в таблице данных? Действительно?!

Уловка состоит в том, чтобы узнать, когда следует полагаться на информацию в таблице данных и как ее использовать для каких целей. По сути, , если число не является частью минимальной или максимальной спецификации , вы не можете использовать его, не выполнив собственную независимую проверку.

Например, возьмите нормированный график зависимости сопротивления во включенном состоянии от температуры.

Вот странная вещь. Вы знаете, что мы таскали с собой номер R _{DS (вкл.)} , 0,04 Ом? Это максимальная спецификация в таблице данных. Но у него температура перехода 25 ° C. И почти никто не использует полевой МОП-транзистор с температурой перехода 25 ° C. Возможно, вы используете его при комнатной температуре, но устройство будет нагреваться, и обычно температура перехода выше 25 ° C. Допустим, я знаю, что это температура перехода 100 ° C. Я использую цифру 4, чтобы решить, что при 100 ° C сопротивление в открытом состоянии будет множителем 1.В 8 раз больше или 0,072 Ом. Вероятно, это верно … но если мне нужно на это полагаться, мне нужно провести собственные измерения, чтобы подтвердить это.

Иногда на собственном опыте вы узнаете, какие параметры устройства сильно различаются от детали к детали, а какие из них имеют тенденцию плотно сгруппироваться вокруг среднего значения. Это не то, что будет указано в таблице данных; чтобы сделать такие выводы, вам нужно будет прочитать заявления производителей, связаться с их отделом приложений или провести собственные тесты.

Важная информация: характеристики полевого МОП-транзистора, которые необходимо знать

В таблицах абсолютных максимумов и спецификаций много цифр. Вот те, которые вы должны знать в первую очередь на самом деле .

• Диапазон рабочих температур спая и хранения . Это самый важный пункт в списке абсолютного максимума рейтинга. С большинством других предметов вы никогда не столкнетесь. Для IRFP260N это от -55 до +175 ° C. Если вы не работаете с аэрокосмическими проблемами, вам, вероятно, не придется беспокоиться о пределе -55 ° C.Остается +175 ° C. Большинство полевых МОП-транзисторов рассчитаны на максимальную температуру перехода + 150 ° C или + 175 ° C. Сделайте свой тепловой расчет правильно и оставьте некоторый запас, и вы можете убедиться, что вы соответствуете этому требованию.
• Термическое сопротивление переход-корпус R _θJC . Тепловое сопротивление 0,50 ° C / Вт означает, что на каждый ватт мощности, рассеиваемой в переходе, температура перехода повышается на 0,5 ° C по сравнению с температурой корпуса. Другими словами, \ (T_J = T_C + R _ {\ theta JC} P_J \), где \ (P_J \) – мощность, рассеиваемая в переходе.
• Напряжение пробоя сток-исток . МОП-транзистор может использоваться управляемым образом ниже напряжения пробоя. В этой спецификации сказано, что до тех пор, пока я поддерживаю напряжение между стоком и истоком ниже 200 В, ток стока не будет превышать 250 мкА. Как только я поднимаюсь выше 200 В, все ставки прекращаются. На практике, поскольку полевые МОП-транзисторы используются в качестве динамических переключателей, мы обычно не используем полевые МОП-транзисторы на 200 В до его полного номинального напряжения; вместо этого мы используем какое-то снижение номинальных характеристик, чтобы убедиться, что индуктивные выбросы во время переходных процессов не превышают напряжение пробоя. Снижение номинальных характеристик в диапазоне 60–70% кажется нормой; если бы я хотел использовать систему с постоянным напряжением до 48 В, я бы использовал полевые МОП-транзисторы с номинальным напряжением пробоя не менее 75 В. МОП-транзистор на 60 В не имеет достаточного конструктивного запаса для обработки индуктивных всплесков от источника 48 В.
• Статическое сопротивление сток-источник в открытом состоянии R _{DS (вкл.)} . Обычно это наиболее важная характеристика производительности. В конце концов, вы используете устройство в качестве переключателя и хотите убедиться, что падение напряжения на переключателе является приемлемым при заданном уровне тока.Помните, что напряжение затвор-исток V _GS и ток стока являются условиями спецификации. Большинство «обычных» силовых полевых МОП-транзисторов имеют напряжение 10 В _GS ; некоторые полевые МОП-транзисторы с логическим уровнем рассчитаны на напряжение 4,5 В или 5 В _GS ; иногда вы можете встретить низковольтные полевые МОП-транзисторы, указанные в диапазоне 1,8–3,3 В _GS . Если вы используете полевой МОП-транзистор в качестве переключателя и не можете соответствовать требованиям по сопротивлению во включенном состоянии, не используйте его !!! Это означает, что если у вас есть выход логического уровня из 3.В системе с напряжением 3 В вы должны НЕ использовать полевые МОП-транзисторы, рассчитанные на 4,5 В. Напряжения недостаточно, чтобы гарантировать полное включение. Не забывайте, что использование логики «5 В» не означает, что высокое выходное напряжение будет 5 В. Вот почему полевые МОП-транзисторы с логическим уровнем обычно указываются при напряжении 4,5 В _gs , чтобы вы могли убедиться, что высокий выходной уровень превышает этот порог. Я видел эту ошибку снова и снова. Если вы не можете выполнить требования спецификации V _gs , сопротивление сток-исток обычно будет выше, чем у R _{DS (on)} .Он может вообще не вести себя резистивным образом; при более низких уровнях напряжения V _gs полевой МОП-транзистор ведет себя как приемник постоянного тока, при этом точная величина тока сильно зависит от межчастичных колебаний и температуры перехода.
• Пороговое напряжение затвора В _{GS (th)} . Это важно только потому, что вы должны знать, что означает , а что не означает . Пороговое напряжение затвора составляет , а не , какое-то магическое напряжение, выше которого полевой МОП-транзистор считается включенным.Это напряжение, при котором полевой МОП-транзистор едва начинает проводить. IRFP260N показывает 2,0–4,0 В при токе стока 250 мкА. Если вы посмотрите на эту спецификацию и придете к выводу, что V _GS на 4,5 В достаточно для включения устройства, вы НЕПРАВИЛЬНО . Вам нужны полные 10В. Однако пороговое напряжение затвора полезно для обеспечения того, чтобы устройство было от . В идеале вы хотите, чтобы нулевое напряжение между затвором и истоком удерживало MOSFET в выключенном состоянии. Но ни один драйвер ворот не идеален в этом отношении.Он имеет статические и динамические характеристики, которые будут иметь небольшое ненулевое падение напряжения над его возвратной шиной питания. Поэтому, если я использую логическую микросхему, которая может опускаться до 0,5 В или даже 1,5 В, это может быть приемлемо для отключения MOSFET, потому что он ниже минимального порога затвора 2,0 В, и, следовательно, будет течь ток менее 250 мкА. . Обратите внимание, что для силовых приложений это может быть нормально, но для сигнальных приложений 250 мкА – это большое число, и большинство полевых МОП-транзисторов плохо справляются со своей работой, оставаясь полностью выключенными.
• Заряд ворот . Эти характеристики действительно важные числа. Затворы MOSFET являются емкостными, а его характеристические емкости очень нелинейны с напряжением, но вы можете использовать заряд для расчета времени переключения наихудшего случая. Заряд затвора определяет, как быстро полевой МОП-транзистор будет переключаться из состояния ВКЛ в ВЫКЛ и обратно. Если вам известен ток драйвера затвора, просто разделите общий заряд затвора на ток. Если у меня драйвер затвора 1A, 234nC потребуется до 234ns для полного включения или выключения.Заряд затвор-сток («Миллера») примерно говорит мне, как быстро полевой МОП-транзистор будет проходить через свою линейную область, а его напряжение стока будет расти или падать. Этому драйверу затвора 1А потребуется до 110 нс для зарядки или разрядки емкости затвор-сток с максимальной спецификацией 110 нКл. Характеристики заряда затвора, как правило, гораздо более полезны, чем характеристики емкости (вход / выход / обратный перенос), поскольку последние обычно типичны и обычно измеряются только при нулевом напряжении затвор-исток, а это очень нелинейные емкости.
• Время включения, подъема, выключения и спада . Они полезны только для понимания минимального времени переключения. Обычно ваша схема управления затвором все равно не переключается так быстро, как эти числа, поэтому они полезны, но только в качестве приблизительной системы отсчета.

Вот и все! Остальные спецификации предназначены для более сложных расчетов, и вы, вероятно, не будете их использовать.

Например, рейтинг «прямой крутизны» g _fs – это то, что я никогда не использовал за 20 лет работы с полевыми МОП-транзисторами.Прямая крутизна – это линейная зависимость тока стока от напряжения затвора; минимум 27S = 27A / V при I _D = 28A и V _DS = 50V означает, что, когда напряжения затвор-исток едва достаточно для поддержки напряжения стока 28A, тогда, если вы увеличите напряжение затвора на При дополнительном 1 мВ ток стока увеличивается как минимум на 27 мА. Хорошо. Конечно. Что бы ни. Просто эта спецификация имеет место в линейной области, при этом 1400 Вт рассеивается в устройстве. Таким образом, он расскажет вам кое-что о том, как изменяется ток стока во время переключения, когда напряжение затвора увеличивается выше порогового напряжения, но спецификация относится только к одной конкретной рабочей точке, поэтому на практике это действительно бесполезно.

Если в таблице данных есть спецификация, которая вас интересует или кажется полезной, но которую я не рассмотрел, я хотел бы услышать об этом!

Графики важных характеристик

Мы уже видели рисунки 1 и 2:

Они представляют типичное поведение устройства при 25 ° C и 175 ° C. Для заданного напряжения затвор-исток полевые МОП-транзисторы имеют четыре важных области работы, две из которых здесь не показаны.

• Если напряжение сток-исток отрицательное, внутренний диод проводит ток.
• Если напряжение сток-исток положительное, но достаточно низкое, МОП-транзистор действует как резистор. На логарифмическом графике это отображается в виде линий с наклоном 1. (на рис.1 это показано для V _GS = 4,5 В примерно до 1,1 В _DS ; для V _GS ≥ 8,0 В это правда примерно до 10 В _DS )
• Если напряжение сток-исток высокое, но ниже напряжения пробоя, полевой МОП-транзистор действует как сток с постоянным током. На графиках это отображается в виде горизонтальных линий.
• Если напряжение сток-исток выше напряжения пробоя, может случиться что угодно; MOSFET, скорее всего, будет проводить.

Рисунок 2 просто показывает, как все может измениться при повышенных температурах. Не забывайте: Это типичные графики, и вы не можете полагаться на них, чтобы решить: «О, ну, у меня есть драйвер затвора, который может выдавать только 8 В, этого достаточно». Убедитесь, что вы соответствуете спецификации R _{DS (on)} , обеспечив достаточное напряжение !!! Если в спецификации указано, что вам нужно 10 В, вам нужно 10 В.

Я уже упоминал рисунок 4, который дает нормированное сопротивление в открытом состоянии в зависимости от температуры. Умножьте этот коэффициент на значение R _{DS (вкл.)} при 25 ° C, и вы сможете вычислить приблизительное сопротивление в открытом состоянии при повышенных температурах. Вогнутость графика вверх означает, что в некоторых случаях полевые МОП-транзисторы, которые видят нагрузки с постоянным током (или используются для регулирования постоянного тока), могут видеть тепловое отклонение: повышенная температура перехода вызывает повышенное сопротивление в открытом состоянии, что увеличивает рассеиваемую мощность, что увеличивает переход температура дальше.Ой. Будь осторожен.

Рисунки 5 и 6 относятся к емкости затвора:

На рис. 5 показано нелинейное уменьшение емкостей с увеличением напряжения сток-исток.

На рисунке 6 показан типичный график зависимости заряда затвора от напряжения затвор-исток. Левый наклон графика представляет начальный оборот до достижения порога ворот. Плато на графике показывает, когда тока стока достаточно, чтобы начать понижать напряжение на выводе стока.Это плато, потому что оно остается примерно при постоянном токе стока (= постоянном напряжении затвор-исток), в то время как напряжение на выводах стока уменьшается. Затем, когда напряжение стока упало до минимума и полевой МОП-транзистор был полностью включен, дальнейшее увеличение заряда затвора соответствует увеличению напряжения затвор-исток. Опять же, не полагается на этот график, чтобы определить, достаточно ли напряжений затвор-исток. Если бы я сделал это, я бы пришел к выводу, что 5В достаточно. Это может быть верно для одного конкретного образца, но не для всех устройств.Используйте спецификацию R _{DS (on)} , чтобы обеспечить достаточное напряжение затвор-исток.

На рисунке 7 показана типичная характеристика диода для обратных токов стока.

Рисунок 8 очень важен для выявления неисправностей. В отличие от других графиков, это , а не типичный характеристический график. Этот график представляет собой максимальную безопасную рабочую зону (SOA) одиночного импульса. В любой момент времени полевой МОП-транзистор должен оставаться в пределах области, отмеченной пунктирными линиями.Если у меня есть импульс тока 10 А в течение 10 мс с 10 В между стоком-истоком, это в пределах SOA. Если бы у меня было 100 А в течение 10 мс с 10 В через сток-исток, это было бы слишком много. Во время статической проводимости вы не увидите таких состояний; наклонная вверх линия слева представляет резистивные характеристики, когда полевой МОП-транзистор полностью включен. Операция справа от этой строки означает, что полевой МОП-транзистор включается или выключается или недостаточно включен. График означает, что полевой МОП-транзистор может обрабатывать состояние отказа 100 А и 200 В сток-исток в течение до 10 мкс.Если вы включите полевой МОП-транзистор через конденсатор на 200 В и поток 100 А, то он сможет выдержать состояние неисправности, если вы можете выключить его в течение 10 мкс. Это может произойти в полумосте, если один из транзисторов закорочен.

Наконец, на рисунке 11 показано максимальное эффективное тепловое сопротивление. Это то, что вы можете использовать для расчета теплового повышения температуры между переходом и корпусом в динамических условиях, когда полевой МОП-транзистор включается или выключается. Например, предположим, что полевой МОП-транзистор периодически проводит ток 10 А во время сигнала переключения рабочего цикла 20% при периоде переключения 100 мкс.Это время включения 20 мкс и время выключения 80 мкс. Если я найду кривую D = 0,20 при 20 мкс, я увижу тепловой отклик Z _thJC около 0,11 ° C / Вт вместо постоянно включенного значения R _θJC , равного 0,5 ° C / Вт, указанного в термическом сопротивлении. часть спецификации. Имеет смысл: на высоких частотах переключения MOSFET видит только среднюю мощность проводимости, поскольку тепловые характеристики устройства действуют как фильтр нижних частот. На низких частотах переключения (здесь точка останова составляет около 10 миллисекунд времени включения) вместо фильтра нижних частот переход нагревается при включении полевого МОП-транзистора, а переход охлаждается при выключении полевого МОП-транзистора.

Это все, что я могу сказать о тепловых характеристиках полевых МОП-транзисторов, которые я рассмотрел в другой статье.

Заключение

Мы рассмотрели большую часть содержания классической таблицы данных полевого МОП-транзистора. Вот что это сводится к:

• Таблицы данных содержат много полезной консультативной информации, но не являются юридической гарантией.
• Абсолютные максимальные характеристики – это то, чему вы должны соответствовать, если вы используете конкретный компонент; остальные спецификации недействительны в любое время после того, как вы нарушили абсолютный максимум требований, даже если это только на мгновение.
• Минимальные и максимальные характеристики – единственная другая часть таблицы, на которую вы можете положиться. (Это практические гарантии, даже если они не юридические.)
• Если не указано иное, характеристические графики показывают типичные значения – по ним можно узнать качественное поведение, но нельзя полагаться на них в количественном отношении.
• При использовании силового МОП-транзистора в качестве переключателя не полагайтесь на его поведение, если вы не предоставите напряжение затвор-исток V _gs , которое является хотя бы одним из значений, упомянутых в спецификации R _{ds (on)} .Напряжения затвор-исток ниже этих значений недостаточно для правильной работы устройства в качестве переключателя.
• Для получения дополнительной информации о силовых полевых МОП-транзисторах см. Примечания по применению, опубликованные производителем.

Я также рассказывал о силовых полевых МОП-транзисторах в ряде других статей:

Удачного переключения!

© 2015 Jason M. Sachs, все права защищены.

Вам также может понравиться … (продвигаемый контент)

IRF IRFP260N