شرح كل معلمة من الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة للطاقة

VDSS الحد الأقصى لجهد مصدر التصريف

مع قصر مصدر البوابة، يكون تصنيف جهد مصدر الصرف (VDSS) هو الحد الأقصى للجهد الذي يمكن تطبيقه على مصدر الصرف دون حدوث انهيار جليدي. اعتمادًا على درجة الحرارة، قد يكون جهد انهيار الانهيار الجليدي الفعلي أقل من جهد VDSS المقدر. للحصول على وصف تفصيلي لـ V(BR)DSS، راجع الكهرباء الساكنة

للحصول على وصف تفصيلي لـ V(BR)DSS، راجع الخصائص الكهروستاتيكية.

VGS أقصى جهد لمصدر البوابة

تصنيف جهد VGS هو الحد الأقصى للجهد الذي يمكن تطبيقه بين أقطاب مصدر البوابة. الغرض الرئيسي من ضبط تصنيف الجهد هذا هو منع تلف أكسيد البوابة الناتج عن الجهد الزائد. الجهد الفعلي الذي يمكن أن يتحمله أكسيد البوابة أعلى بكثير من الجهد المقنن، ولكنه سيختلف باختلاف عملية التصنيع.

يمكن لأكسيد البوابة الفعلي أن يتحمل جهدًا كهربائيًا أعلى بكثير من الجهد المقنن، لكن هذا سيختلف باختلاف عملية التصنيع، لذا فإن الحفاظ على VGS ضمن الجهد المقنن سيضمن موثوقية التطبيق.

المعرف - تيار التسرب المستمر

يتم تعريف ID على أنه الحد الأقصى المسموح به لتيار DC المستمر عند درجة حرارة الوصلة المقدرة القصوى، TJ (كحد أقصى)، ودرجة حرارة سطح الأنبوب تبلغ 25 درجة مئوية أو أعلى. هذه المعلمة هي دالة للمقاومة الحرارية المقدرة بين الوصلة والعلبة، RθJC، ودرجة حرارة العلبة:

لا يتم تضمين خسائر التبديل في المعرف ومن الصعب الحفاظ على درجة حرارة سطح الأنبوب عند 25 درجة مئوية (Tcase) للاستخدام العملي. ولذلك، فإن تيار التحويل الفعلي في تطبيقات التبديل الصعب عادة ما يكون أقل من نصف تصنيف المعرف @ TC = 25 درجة مئوية، وعادة ما يكون في نطاق 1/3 إلى 1/4. مكمل.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن تقدير المعرف عند درجة حرارة معينة إذا تم استخدام المقاومة الحرارية JA، وهي قيمة أكثر واقعية.

IDM - تيار التصريف النبضي

تعكس هذه المعلمة مقدار التيار النبضي الذي يمكن للجهاز التعامل معه، وهو أعلى بكثير من تيار التيار المستمر المستمر. الغرض من تعريف IDM هو: المنطقة الأومية للخط. بالنسبة لجهد مصدر بوابة معين، فإنموسفيتيجري مع الحد الأقصى الحالي استنزاف الحالي

حاضِر. كما هو موضح في الشكل، بالنسبة لجهد مصدر بوابة معين، إذا كانت نقطة التشغيل تقع في المنطقة الخطية، فإن الزيادة في تيار التصريف ترفع جهد مصدر التصريف، مما يزيد من خسائر التوصيل. سيؤدي التشغيل المطول بطاقة عالية إلى فشل الجهاز. لهذا السبب

لذلك، يجب تعيين IDM الاسمي أسفل المنطقة عند الفولتية النموذجية لمحرك البوابة. تقع نقطة القطع في المنطقة عند تقاطع Vgs والمنحنى.

لذلك، يجب تعيين حد أعلى لكثافة التيار لمنع ارتفاع درجة حرارة الشريحة واحتراقها. يهدف هذا بشكل أساسي إلى منع التدفق الزائد للتيار عبر أسلاك الحزمة، لأنه في بعض الحالات، "أضعف اتصال" على الشريحة بأكملها ليس هو الشريحة، ولكن أسلاك الحزمة.

بالنظر إلى القيود المفروضة على التأثيرات الحرارية على IDM، تعتمد زيادة درجة الحرارة على عرض النبضة، والفاصل الزمني بين النبضات، وتبديد الحرارة، وRDS (on)، وشكل الموجة وسعة تيار النبض. إن مجرد الرضا بأن تيار النبض لا يتجاوز حد IDM لا يضمن أن درجة حرارة الوصلة

لا يتجاوز الحد الأقصى للقيمة المسموح بها. يمكن تقدير درجة حرارة الوصلة تحت التيار النبضي من خلال الرجوع إلى مناقشة المقاومة الحرارية العابرة في الخواص الحرارية والميكانيكية.

PD - إجمالي تبديد طاقة القناة المسموح به

يقوم إجمالي تبديد طاقة القناة المسموح به بمعايرة الحد الأقصى لتبديد الطاقة الذي يمكن تبديده بواسطة الجهاز ويمكن التعبير عنه كدالة لدرجة حرارة الوصلة القصوى والمقاومة الحرارية عند درجة حرارة الحالة البالغة 25 درجة مئوية.

TJ، TSTG - نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل والتخزين

تعمل هاتان المعلمتان على معايرة نطاق درجة حرارة الوصلة الذي تسمح به بيئات التشغيل والتخزين الخاصة بالجهاز. تم ضبط نطاق درجة الحرارة هذا لتلبية الحد الأدنى من العمر التشغيلي للجهاز. سيؤدي التأكد من أن الجهاز يعمل ضمن نطاق درجة الحرارة هذا إلى إطالة عمر التشغيل بشكل كبير.

EAS-Single Pulse Avalanche Breakdown Energy

 

إذا كان تجاوز الجهد (عادةً بسبب تسرب التيار والحث الشارد) لا يتجاوز جهد الانهيار، فلن يتعرض الجهاز لانهيار ثلجي وبالتالي لا يحتاج إلى القدرة على تبديد انهيار الانهيار الجليدي. تعمل طاقة انهيار الانهيار الجليدي على معايرة التجاوز العابر الذي يمكن للجهاز تحمله.

تحدد طاقة انهيار الانهيار الجليدي القيمة الآمنة للجهد الزائد العابر الذي يمكن للجهاز تحمله، وتعتمد على كمية الطاقة التي يجب تبديدها لحدوث انهيار الانهيار الجليدي.

عادةً ما يحدد الجهاز الذي يحدد تصنيف طاقة انهيار الانهيار الجليدي أيضًا تصنيف EAS، والذي يشبه في معناه تصنيف UIS، ويحدد مقدار طاقة انهيار الانهيار الجليدي العكسي التي يمكن للجهاز امتصاصها بأمان.

L هي قيمة الحث وiD هي ذروة التيار المتدفق في المحث، والذي يتم تحويله فجأة إلى تيار التصريف في جهاز القياس. يتجاوز الجهد المتولد عبر المحث جهد انهيار MOSFET وسيؤدي إلى انهيار جليدي. عندما يحدث انهيار جليدي، فإن التيار في المغو سوف يتدفق عبر جهاز MOSFET على الرغم من أنموسفيتمتوقف. الطاقة المخزنة في المحرِّض تشبه الطاقة المخزنة في المحرِّض الشارد والتي يتبددها MOSFET.

عندما يتم توصيل الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) على التوازي، فإن جهد الانهيار بالكاد يكون متطابقًا بين الأجهزة. ما يحدث عادةً هو أن أحد الأجهزة هو أول من يتعرض لانهيار الانهيار الجليدي وتتدفق جميع تيارات (الطاقة) اللاحقة للانهيار الجليدي عبر هذا الجهاز.

EAR - طاقة تكرار الانهيار الجليدي

أصبحت طاقة الانهيار الجليدي المتكرر "معيارًا صناعيًا"، ولكن بدون تحديد التردد والخسائر الأخرى وكمية التبريد، فإن هذه المعلمة ليس لها أي معنى. غالبًا ما تتحكم حالة تبديد الحرارة (التبريد) في طاقة الانهيار الجليدي المتكررة. ومن الصعب أيضًا التنبؤ بمستوى الطاقة الناتجة عن انهيار الانهيار الجليدي.

ومن الصعب أيضًا التنبؤ بمستوى الطاقة الناتجة عن انهيار الانهيار الجليدي.

المعنى الحقيقي لتصنيف EAR هو معايرة طاقة انهيار الانهيار الجليدي المتكررة التي يمكن للجهاز تحملها. يفترض هذا التعريف أنه لا يوجد أي قيود على التردد حتى لا يسخن الجهاز بشكل زائد، وهو أمر واقعي بالنسبة لأي جهاز قد يحدث فيه انهيار جليدي.

إنها لفكرة جيدة قياس درجة حرارة الجهاز أثناء التشغيل أو المشتت الحراري لمعرفة ما إذا كان جهاز MOSFET يسخن بشكل زائد أثناء التحقق من تصميم الجهاز، خاصة بالنسبة للأجهزة التي من المحتمل أن يحدث فيها انهيار جليدي.

IAR - تيار انهيار الانهيار الجليدي

بالنسبة لبعض الأجهزة، يتطلب ميل حافة المجموعة الحالية على الشريحة أثناء انهيار الانهيار الجليدي أن يكون IAR الحالي للانهيار محدودًا. بهذه الطريقة، يصبح تيار الانهيار الجليدي "الطباعة الدقيقة" لمواصفات طاقة انهيار الانهيار الجليدي؛ يكشف عن القدرة الحقيقية للجهاز.

الجزء الثاني التوصيف الكهربائي الساكن

V(BR)DSS: جهد انهيار مصدر التصريف (جهد التدمير)

V(BR)DSS (يسمى أحيانًا VBDSS) هو جهد مصدر التصريف الذي يصل عنده التيار المتدفق عبر المصرف إلى قيمة محددة عند درجة حرارة معينة ومع قصر مصدر البوابة. جهد مصدر التصريف في هذه الحالة هو جهد انهيار الانهيار الجليدي.

V(BR)DSS هو معامل درجة حرارة إيجابي، وفي درجات حرارة منخفضة يكون V(BR)DSS أقل من الحد الأقصى لتصنيف جهد مصدر التصريف عند 25 درجة مئوية. عند -50 درجة مئوية، يكون V(BR)DSS أقل من الحد الأقصى لتصنيف جهد مصدر التصريف عند -50 درجة مئوية. عند -50 درجة مئوية، يكون V(BR)DSS حوالي 90% من الحد الأقصى لتصنيف جهد مصدر التصريف عند 25 درجة مئوية.

VGS(th)، VGS(off): عتبة الجهد

VGS(th) هو الجهد الذي يمكن أن يتسبب عنده جهد مصدر البوابة المضافة في بدء التصريف بالتيار، أو اختفاء التيار عند إيقاف تشغيل MOSFET، وشروط الاختبار (تيار التصريف، جهد مصدر التصريف، الوصلة درجة الحرارة) محددة أيضًا. عادةً ما تكون جميع أجهزة بوابة MOS مختلفة

سوف تكون الفولتية عتبة مختلفة. لذلك، تم تحديد نطاق اختلاف VGS(th). VGS(th) هو معامل درجة حرارة سلبي، عندما ترتفع درجة الحرارة، فإنموسفيتسيتم تشغيله عند جهد مصدر بوابة منخفض نسبيًا.

RDS (على): على المقاومة

RDS (on) هي مقاومة مصدر التصريف التي يتم قياسها عند تيار تصريف محدد (عادةً نصف تيار المعرف)، وجهد مصدر البوابة، و25 درجة مئوية. RDS (on) هي مقاومة مصدر التصريف التي يتم قياسها عند تيار تصريف محدد (عادةً نصف تيار المعرف)، وجهد مصدر البوابة، و25 درجة مئوية.

IDSS: تيار تصريف جهد البوابة صفر

IDSS هو تيار التسرب بين المصرف والمصدر عند جهد مصدر تصريف محدد عندما يكون جهد مصدر البوابة صفراً. نظرًا لأن تيار التسرب يزداد مع درجة الحرارة، يتم تحديد IDSS في كل من درجات حرارة الغرفة ودرجات الحرارة المرتفعة. يمكن حساب تبديد الطاقة بسبب تسرب التيار عن طريق ضرب IDSS بالجهد بين مصادر الصرف، والذي عادة ما يكون ضئيلًا.

IGSS - تيار تسرب مصدر البوابة

IGSS هو تيار التسرب الذي يتدفق عبر البوابة عند جهد مصدر محدد للبوابة.

الجزء الثالث الخصائص الكهربائية الديناميكية

كيبك: سعة الإدخال

السعة بين البوابة والمصدر، والتي يتم قياسها بإشارة تيار متردد عن طريق قصر المصرف إلى المصدر، هي سعة الإدخال؛ يتم تشكيل Ciss عن طريق توصيل سعة استنزاف البوابة، Cgd، وسعة مصدر البوابة، Cgs، على التوازي، أو Ciss = Cgs + Cgd. يتم تشغيل الجهاز عندما يتم شحن سعة الإدخال إلى جهد عتبة، ويتم إيقاف تشغيله عندما يتم تفريغه إلى قيمة معينة. لذلك فإن دائرة التشغيل و Ciss لهما تأثير مباشر على تأخير تشغيل وإيقاف تشغيل الجهاز.

كوس: سعة الإخراج

سعة الخرج هي السعة بين المصرف والمصدر المقاسة بإشارة تيار متردد عند قصر مصدر البوابة، ويتم تشكيل Coss عن طريق موازنة سعة مصدر الصرف Cds وسعة استنزاف البوابة Cgd، أو Coss = Cds + Cgd. بالنسبة لتطبيقات التبديل الناعم، يعد Coss مهمًا جدًا لأنه قد يسبب رنينًا في الدائرة.

Crss: عكس سعة النقل

السعة المقاسة بين المصرف والبوابة مع تأريض المصدر هي سعة النقل العكسي. إن سعة النقل العكسي تعادل سعة تصريف البوابة، Cres = Cgd، وغالباً ما تسمى سعة ميلر، والتي تعد واحدة من أهم المعلمات لأوقات صعود وهبوط المفتاح.

إنها معلمة مهمة لأوقات الارتفاع والانخفاض في التبديل، وتؤثر أيضًا على وقت تأخير إيقاف التشغيل. تتناقص السعة مع زيادة جهد التصريف، خاصة سعة الخرج وسعة النقل العكسي.

Qgs وQgd وQg: رسوم البوابة

تعكس قيمة شحن البوابة الشحنة المخزنة على المكثف بين المحطات الطرفية. نظرًا لأن الشحنة الموجودة على المكثف تتغير مع الجهد في لحظة التبديل، فغالبًا ما يتم أخذ تأثير شحنة البوابة في الاعتبار عند تصميم دوائر تشغيل البوابة.

Qgs هي الشحنة من 0 إلى نقطة الانعطاف الأولى، وQgd هي الجزء من نقطة الانعطاف الأولى إلى نقطة الانعطاف الثانية (وتسمى أيضًا شحنة "ميلر")، وQg هي الجزء من 0 إلى النقطة التي يساوي فيها VGS محركًا محددًا الجهد االكهربى.

التغييرات في تيار التسرب وجهد مصدر التسرب لها تأثير صغير نسبيًا على قيمة شحن البوابة، ولا تتغير شحنة البوابة مع درجة الحرارة. يتم تحديد شروط الاختبار. يظهر رسم بياني لشحنة البوابة في ورقة البيانات، بما في ذلك منحنيات تباين شحنة البوابة المقابلة لتيار التسرب الثابت وجهد مصدر التسرب المتغير.

يتم تضمين منحنيات تباين شحنة البوابة المقابلة لتيار التصريف الثابت وجهد مصدر التصريف المتغير في أوراق البيانات. في الرسم البياني، يزداد جهد الهضبة VGS(pl) بشكل أقل مع زيادة التيار (ويتناقص مع انخفاض التيار). يتناسب جهد الهضبة أيضًا مع جهد العتبة، لذا فإن جهد العتبة المختلف سينتج جهدًا مختلفًا.

الجهد االكهربى.

الرسم البياني التالي أكثر تفصيلاً وتطبيقًا:

td(on): وقت التأخير في الوقت المحدد

وقت التأخير في الوقت المحدد هو الوقت من عندما يرتفع جهد مصدر البوابة إلى 10٪ من جهد محرك البوابة حتى يرتفع تيار التسرب إلى 10٪ من التيار المحدد.

td(off): وقت تأخير إيقاف التشغيل

وقت تأخير إيقاف التشغيل هو الوقت المنقضي منذ انخفاض جهد مصدر البوابة إلى 90% من جهد تشغيل البوابة إلى انخفاض تيار التسرب إلى 90% من التيار المحدد. يوضح هذا التأخير الذي حدث قبل نقل التيار إلى الحمل.

tr : وقت الصعود

وقت الصعود هو الوقت الذي يستغرقه تيار التصريف ليرتفع من 10% إلى 90%.

tf : وقت السقوط

وقت السقوط هو الوقت الذي يستغرقه انخفاض تيار التصريف من 90% إلى 10%.