E hoʻomaopopo i ka MOSFET ma hoʻokahi ʻatikala

Kiʻi 3 ʻO ke kūpaʻa wela o MOSFET ke hoʻohana ʻia ka pulse mana

ʻOiaʻiʻo, hiki iā mākou ke hoʻokaʻawale pehea e koho ai i ka MOSFET i ʻehā mau ʻanuʻu.

ʻO ka hana mua: koho i ke ala N a i ʻole ke kahawai P

ʻO ka hana mua i ke koho ʻana i ka hāmeʻa kūpono no kāu hoʻolālā ʻana ʻo ia ka hoʻoholo ʻana inā e hoʻohana i kahi N-channel a i ʻole P-channel MOSFET. Ma kahi noi mana maʻamau, ke hoʻopili ʻia kahi MOSFET i ka lepo a hoʻopili ʻia ka ukana i ka volta nui, hana ka MOSFET i ka hoʻololi ʻaoʻao haʻahaʻa. Ma ka ʻaoʻao haʻahaʻa, pono e hoʻohana ʻia nā MOSFET N-channel ma muli o ka noʻonoʻo ʻana i ka volta e pono ai e hoʻohuli i ka hāmeʻa a i ʻole. Ke hoʻohui ʻia ka MOSFET i ke kaʻa a hoʻouka i ka lepo, hoʻohana ʻia kahi hoʻololi ʻaoʻao kiʻekiʻe. Hoʻohana pinepine ʻia nā MOSFET P-channel i kēia topology, ʻo ia hoʻi ma muli o ka noʻonoʻo ʻana i ka hoʻokele uila. No ke koho ʻana i ka hāmeʻa kūpono no kāu noi, pono ʻoe e hoʻoholo i ka volta e koi ʻia e hoʻokele i ka hāmeʻa a me ke ala maʻalahi e hana ai i kāu hoʻolālā. ʻO ka hana aʻe, ʻo ia ka hoʻoholo ʻana i ka helu voltage i koi ʻia, a i ʻole ka volta kiʻekiʻe e hiki ai i ka hāmeʻa ke kū. ʻO ke kiʻekiʻe o ka helu volta, ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ke kumukūʻai o ka mea hana. Wahi a ka ʻike hana, ʻoi aku ka nui o ka volta helu ma mua o ka volta mains a i ʻole ka volta kaʻa. Hāʻawi kēia i ka pale pono i ʻole e hāʻule ka MOSFET. Ke koho ʻana i kahi MOSFET, pono e hoʻoholo i ka volta kiʻekiʻe e hiki ke ʻae ʻia mai ke kahawai a hiki i ke kumu, ʻo ia hoʻi ka VDS kiʻekiʻe. He mea nui e ʻike e hiki i ka volta kiʻekiʻe ke MOSFET ke kū i nā loli me ka mahana. Pono nā mea hoʻolālā e hoʻāʻo i nā ʻano like ʻole o ka voltage ma luna o ka pae wela hana holoʻokoʻa. Pono e lawa ka palena o ka volta i helu ʻia no ka uhi ʻana i kēia ʻano hoʻololi e hōʻoia ʻaʻole e hāʻule ke kaapuni. ʻO nā mea palekana ʻē aʻe e pono e noʻonoʻo ʻia e nā ʻenekini hoʻolālā e pili ana i nā transients voltage i hoʻokomo ʻia e ka hoʻololi ʻana i nā mea uila e like me nā kaʻa a i ʻole nā ​​mea hoʻololi. ʻOkoʻa nā voltage i helu ʻia no nā noi like ʻole; ʻO ka maʻamau, 20V no nā mea lawe lima, 20-30V no nā lako mana FPGA, a me 450-600V no nā noi 85-220VAC.

KaʻAnuʻu Hana 2: E hoʻoholo i ka helu i kēia manawa

ʻO ka hana ʻelua ʻo ke koho ʻana i ka helu o kēia manawa o ka MOSFET. Ma muli o ka hoʻonohonoho kaapuni, ʻo kēia au i helu ʻia ʻo ia ka mea kiʻekiʻe loa i hiki i ka ukana ke kū i lalo o nā kūlana āpau. E like me ke kūlana voltage, pono e hōʻoia ka mea hoʻolālā e hiki i ka MOSFET i koho ke kū i kēia helu o kēia manawa, ʻoiai ke hoʻopuka nei ka ʻōnaehana i nā spike o kēia manawa. ʻO nā kūlana ʻelua i manaʻo ʻia he ʻano hoʻomau a me ka pulse spike. Ma ke ʻano hana hoʻomau mau, aia ka MOSFET i kahi kūlana paʻa, kahi e kahe mau ai ka manawa ma o ka hāmeʻa. ʻO ka pulse spike e pili ana i kahi piʻi nui (a i ʻole spike current) e kahe ana ma o ka hāmeʻa. Ke hoʻoholo ʻia ka ʻoi loa ma lalo o kēia mau kūlana, he mea wale nō ia o ke koho ʻana i kahi hāmeʻa hiki ke mālama i kēia au kiʻekiʻe. Ma hope o ke koho ʻana i ka manawa i helu ʻia, pono e helu ʻia ka nalowale conduction. I nā kūlana maoli, ʻaʻole pono ka MOSFET no ka mea aia ka nalowale o ka ikehu uila i ke kaʻina hana conduction, i kapa ʻia ʻo conduction loss. Hana ʻia ka MOSFET e like me ka mea pale pale i ka wā "on", i hoʻoholo ʻia e ka RDS (ON) o ka hāmeʻa a loli nui me ka mahana. Hiki ke helu ʻia ka nalowale o ka mana o ka hāmeʻa e Iload2×RDS(ON). Ma muli o ka hoʻololi ʻana o ka on-resistance me ka mahana, e hoʻololi like ka nalowale o ka mana. ʻO ke kiʻekiʻe o ka volta VGS i hoʻohana ʻia i ka MOSFET, ʻoi aku ka liʻiliʻi o ka RDS (ON); ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ka RDS (ON). No ka mea hoʻolālā pūnaewele, eia kahi e hele mai ai nā kālepa ma muli o ka voltage pūnaewele. No nā hoʻolālā portable, ʻoi aku ka maʻalahi (a ʻoi aku ka maʻamau) e hoʻohana i nā voltage haʻahaʻa, ʻoiai no nā hoʻolālā ʻenehana, hiki ke hoʻohana ʻia i nā voltage kiʻekiʻe. E hoʻomaopopo e piʻi iki ke kūʻē ʻana o RDS(ON) me kēia manawa. Hiki ke ʻike ʻia nā ʻokoʻa o nā ʻāpana uila like ʻole o ka resistor RDS(ON) ma ka pepa ʻike loea i hāʻawi ʻia e ka mea hana. He hopena koʻikoʻi ka ʻenehana i nā ʻano mea hana, no ka mea, hoʻonui kekahi mau ʻenehana i ka RDS (ON) i ka wā e hoʻonui ai i ka VDS kiʻekiʻe. No ia ʻenehana, inā makemake ʻoe e hōʻemi i ka VDS a me RDS (ON), pono ʻoe e hoʻonui i ka nui o ka chip, a laila e hoʻonui ai i ka nui o ka pūʻolo pili a me nā kumukūʻai hoʻomohala pili. Nui nā ʻenehana i loko o ka ʻoihana e hoʻāʻo nei e kāohi i ka hoʻonui ʻana i ka nui o ka chip, ʻo ka mea nui loa o ia mau ʻenehana a me nā ʻenehana kaulike kaulike. I ka ʻenehana ʻauwaha, ua hoʻokomo ʻia kahi ʻauwaha hohonu i loko o ka wafer, i mālama mau ʻia no nā voltage haʻahaʻa, e hōʻemi i ka RDS (ON). I mea e hōʻemi ai i ka hopena o ka VDS kiʻekiʻe loa ma RDS (ON), ua hoʻohana ʻia kahi kolamu ulu epitaxial / kolamu etching i ka wā o ka hoʻomohala ʻana. No ka laʻana, ua hoʻomohala ʻo Fairchild Semiconductor i kahi ʻenehana i kapa ʻia ʻo SuperFET e hoʻohui i nā hana hana hou no ka hōʻemi RDS(ON). He mea koʻikoʻi kēia nānā ʻana i ka RDS (ON) no ka mea i ka piʻi ʻana o ka volta haʻihaʻi o kahi MOSFET maʻamau, piʻi nui ʻo RDS (ON) a alakaʻi i ka hoʻonui ʻana i ka nui o ka make. Hoʻololi ke kaʻina hana SuperFET i ka pilina exponential ma waena o RDS(ON) a me ka nui wafer i kahi pilina laina. Ma kēia ala, hiki i nā polokalamu SuperFET ke hoʻokō i ka RDS haʻahaʻa haʻahaʻa (ON) i nā nui make liʻiliʻi, ʻoiai me nā puʻupuʻu haʻahaʻa a hiki i 600V. ʻO ka hopena, hiki ke hoʻemi ʻia ka nui o ka wafer a hiki i 35%. No nā mea hoʻohana hope, ʻo ia ke ʻano he hōʻemi nui i ka nui o ka pūʻolo.

KaʻAnuʻu ʻEkolu: Hoʻoholo i nā Koina Thermal

ʻO ka hana aʻe i ke koho ʻana i kahi MOSFET e helu i nā koi wela o ka ʻōnaehana. Pono nā mea hoʻolālā e noʻonoʻo i ʻelua mau hiʻohiʻona ʻokoʻa, ʻo ka hiʻohiʻona ʻino loa a me ke ʻano o ka honua maoli. Manaʻo ʻia e hoʻohana i ka hopena helu ʻino loa, no ka mea, hāʻawi kēia hopena i kahi palena palekana nui aʻe a hōʻoia i ka pau ʻole o ka ʻōnaehana. Aia kekahi mau ʻikepili ana e pono ai ka nānā ʻana ma ka pepa ʻike MOSFET; e like me ke kūpaʻa wela ma waena o ka hui semiconductor o ka mea i hoʻopili ʻia a me ke kaiapuni, a me ka wela o ka hui kiʻekiʻe. Ua like ka wela hui o ka mea hana me ka wela ambient kiʻekiʻe a me ka huahana o ke kūpaʻa wela a me ka hoʻopau ʻana i ka mana (ka wela hui = ka wela ambient kiʻekiʻe + [kūʻai wela × mana dissipation]). Wahi a kēia hoʻohālikelike, hiki ke hoʻonā ʻia ka mana kiʻekiʻe o ka dissipation o ka ʻōnaehana, e like me I2 × RDS (ON) ma ka wehewehe. No ka mea, ua hoʻoholo ka mea hoʻolālā i ka ʻoi loa o kēia manawa e hele i loko o ka hāmeʻa, hiki ke helu ʻia ʻo RDS(ON) i nā wela like ʻole. He mea pono e hoʻomaopopo i ka wā e pili ana i nā hiʻohiʻona maʻalahi maʻalahi, pono e noʻonoʻo nā mea hoʻolālā i ka mana wela o ka hui semiconductor / pahu hāmeʻa a me ka hihia / kaiapuni; pono kēia i ʻole e wela koke ka papa kaapuni paʻi a me ka pūʻolo. ʻO ka haʻihaʻi ʻana o Avalanche, ʻo ia ka ʻoi aku o ka volta hoʻohuli i ka mea semiconductor ma mua o ka waiwai nui a hana i kahi kahua uila ikaika e hoʻonui ai i ke ʻano o ka mīkini. E hoopau ana keia au i ka mana, e hoonui i ka wela o ka mea hana, a e poino paha ka mea hana. E hana nā hui Semiconductor i ka hoʻāʻo ʻana i ka avalanche ma nā polokalamu, e helu i kā lākou avalanche voltage, a i ʻole e hoʻāʻo i ka ikaika o ka hāmeʻa. ʻElua mau ala no ka helu ʻana i ka volta avalanche i helu ʻia; ʻO kekahi ʻano helu helu a ʻo kekahi ʻo ka helu wela. Hoʻohana nui ʻia ka helu wela no ka mea ʻoi aku ka hana. Nui nā hui i hāʻawi i nā kikoʻī o kā lākou hoʻāʻo ʻana i nā hāmeʻa. No ka laʻana, hāʻawi ʻo Fairchild Semiconductor i "Power MOSFET Avalanche Guidelines" (Power MOSFET Avalanche Guidelines-hiki ke hoʻoiho ʻia mai ka pūnaewele Fairchild). Ma waho aʻe o ka hoʻopili helu ʻana, he mana nui hoʻi ka ʻenehana i ka hopena avalanche. No ka laʻana, ʻo ka hoʻonui ʻana i ka nui o ka make e hoʻonui i ka pale ʻana i ka avalanche a hoʻonui i ka paʻa o ka mīkini. No nā mea hoʻohana hope, ʻo ia ka hoʻohana ʻana i nā pūʻolo nui i ka ʻōnaehana.

KaʻAnuʻu Hana 4: E hoʻoholo i ka hana hoʻololi

ʻO ka hana hope loa i ke koho ʻana i kahi MOSFET e hoʻoholo i ka hana hoʻololi o ka MOSFET. Nui nā ʻāpana e pili ana i ka hoʻololi ʻana i ka hana, akā ʻo ka mea koʻikoʻi ʻo ka puka / wai, puka / kumu a me ka capacitance / kumu. Hoʻokumu kēia mau capacitors i nā poho hoʻololi i ka hāmeʻa no ka mea e uku ʻia lākou i kēlā me kēia manawa a lākou e hoʻololi ai. No laila, ua ho'ēmiʻia ka wikiwiki o ka hoʻololiʻana o ka MOSFET, a ua emi pū ka pono o ka mea hana. No ka helu ʻana i ka nui o nā poho i loko o kahi hāmeʻa i ka wā e hoʻololi ai, pono e helu ka mea hoʻolālā i nā poho i ka wā o ka huli ʻana (Eon) a me nā poho i ka wā hoʻohuli (Eoff). Hiki ke hōʻike ʻia ka mana holoʻokoʻa o ka hoʻololi MOSFET e kēia hoohalike: Psw=(Eon+Eoff) × hoʻololi pinepine. ʻO ka uku o ka puka (Qgd) ka hopena nui loa i ka hoʻololi ʻana i ka hana. Ma muli o ke koʻikoʻi o ka hoʻololi ʻana i ka hana, hoʻomohala mau ʻia nā ʻenehana hou e hoʻoponopono i kēia pilikia hoʻololi. ʻO ka hoʻonui ʻana i ka nui chip e hoʻonui i ka uku o ka puka; hoʻonui kēia i ka nui o ka mīkini. I mea e hōʻemi ai i nā poho o ka hoʻololi ʻana, ua puka mai nā ʻenehana hou e like me ke kahawai mānoanoa lalo o ka oxidation, me ka manaʻo e hōʻemi i ka uku o ka puka. No ka laʻana, hiki i ka ʻenehana hou ʻo SuperFET ke hōʻemi i nā poho conduction a hoʻomaikaʻi i ka hana hoʻololi ʻana ma o ka hōʻemi ʻana i ka RDS (ON) a me ka uku puka (Qg). Ma kēia ala, hiki i nā MOSFET ke hoʻopaʻa i nā transients voltage kiʻekiʻe (dv/dt) a me nā transients o kēia manawa (di/dt) i ka wā o ka hoʻololi ʻana, a hiki ke hana pono i nā alapine hoʻololi kiʻekiʻe.