पॉवर MOSFETs च्या प्रत्येक पॅरामीटरचे स्पष्टीकरण

VDSS कमाल ड्रेन-स्रोत व्होल्टेज

गेट सोर्स शॉर्ट केल्यावर, ड्रेन-सोर्स व्होल्टेज रेटिंग (VDSS) हे कमाल व्होल्टेज आहे जे हिमस्खलन खंडित न होता ड्रेन-स्रोतवर लागू केले जाऊ शकते. तापमानावर अवलंबून, वास्तविक हिमस्खलन ब्रेकडाउन व्होल्टेज रेट केलेल्या VDSS पेक्षा कमी असू शकते. V(BR)DSS च्या तपशीलवार वर्णनासाठी, इलेक्ट्रोस्टॅटिक पहा

V(BR)DSS च्या तपशीलवार वर्णनासाठी, इलेक्ट्रोस्टॅटिक वैशिष्ट्ये पहा.

VGS कमाल गेट स्रोत व्होल्टेज

VGS व्होल्टेज रेटिंग हे जास्तीत जास्त व्होल्टेज आहे जे गेट सोर्स पोल दरम्यान लागू केले जाऊ शकते. हे व्होल्टेज रेटिंग सेट करण्याचा मुख्य उद्देश म्हणजे गेट ऑक्साईडला जास्त व्होल्टेजमुळे होणारे नुकसान टाळण्यासाठी. गेट ऑक्साईड जे वास्तविक व्होल्टेज सहन करू शकते ते रेट केलेल्या व्होल्टेजपेक्षा खूप जास्त आहे, परंतु उत्पादन प्रक्रियेनुसार ते बदलू शकते.

वास्तविक गेट ऑक्साईड रेट केलेल्या व्होल्टेजपेक्षा जास्त व्होल्टेजचा सामना करू शकतो, परंतु हे उत्पादन प्रक्रियेनुसार बदलू शकते, म्हणून रेट केलेल्या व्होल्टेजमध्ये VGS ठेवल्याने अनुप्रयोगाची विश्वासार्हता सुनिश्चित होईल.

आयडी - सतत गळती करंट

ID ची व्याख्या कमाल रेट केलेले जंक्शन तापमान, TJ(कमाल), आणि ट्यूब पृष्ठभागाचे तापमान 25°C किंवा त्याहून अधिक वर जास्तीत जास्त स्वीकार्य सतत डीसी करंट म्हणून केली जाते. हे पॅरामीटर जंक्शन आणि केस, RθJC आणि केस तापमान यांच्यातील रेटेड थर्मल रेझिस्टन्सचे कार्य आहे:

स्विचिंग लॉस आयडीमध्ये समाविष्ट केलेले नाहीत आणि व्यावहारिक वापरासाठी ट्यूब पृष्ठभागाचे तापमान 25°C (Tcase) वर राखणे कठीण आहे. म्हणून, हार्ड-स्विचिंग ऍप्लिकेशन्समधील वास्तविक स्विचिंग करंट सामान्यतः 1/3 ते 1/4 च्या श्रेणीतील आयडी रेटिंग @ TC = 25°C च्या निम्म्यापेक्षा कमी असतो. पूरक

याव्यतिरिक्त, थर्मल रेझिस्टन्स JA वापरल्यास विशिष्ट तापमानावरील आयडीचा अंदाज लावला जाऊ शकतो, जे अधिक वास्तववादी मूल्य आहे.

IDM - इंपल्स ड्रेन करंट

हे पॅरामीटर डिव्हाइस हाताळू शकणारे स्पंदित प्रवाहाचे प्रमाण प्रतिबिंबित करते, जे सतत डीसी करंटपेक्षा खूप जास्त आहे. IDM परिभाषित करण्याचा उद्देश आहे: रेषेचा ओमिक प्रदेश. विशिष्ट गेट-स्रोत व्होल्टेजसाठी, दMOSFETजास्तीत जास्त ड्रेन वर्तमान सह चालते

वर्तमान आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, दिलेल्या गेट-स्रोत व्होल्टेजसाठी, ऑपरेटिंग पॉइंट रेषीय प्रदेशात असल्यास, ड्रेन करंटमध्ये वाढ झाल्यामुळे ड्रेन-स्रोत व्होल्टेज वाढते, ज्यामुळे वहन तोटा वाढतो. उच्च पॉवरवर दीर्घकाळ ऑपरेशन केल्याने डिव्हाइस अयशस्वी होईल. या कारणास्तव

म्हणून, नाममात्र IDM ठराविक गेट ड्राइव्ह व्होल्टेजवर प्रदेशाच्या खाली सेट करणे आवश्यक आहे. प्रदेशाचा कटऑफ पॉइंट Vgs आणि वक्र च्या छेदनबिंदूवर आहे.

म्हणून, चिप खूप गरम होण्यापासून आणि जळण्यापासून रोखण्यासाठी वरच्या वर्तमान घनतेची मर्यादा सेट करणे आवश्यक आहे. हे मूलत: पॅकेज लीड्समधून जादा प्रवाह रोखण्यासाठी आहे, कारण काही प्रकरणांमध्ये संपूर्ण चिपवरील "कमकुवत कनेक्शन" ही चिप नसते, परंतु पॅकेज लीड करते.

IDM वरील थर्मल इफेक्ट्सच्या मर्यादा लक्षात घेता, तापमान वाढ नाडीच्या रुंदीवर, डाळींमधील वेळ मध्यांतर, उष्णता नष्ट होणे, RDS(चालू), आणि नाडी प्रवाहाचे तरंग आणि मोठेपणा यावर अवलंबून असते. नाडीचा प्रवाह IDM मर्यादा ओलांडत नाही याचे फक्त समाधान केल्याने जंक्शन तापमान याची हमी मिळत नाही

कमाल स्वीकार्य मूल्यापेक्षा जास्त नाही. थर्मल आणि मेकॅनिकल प्रॉपर्टीजमधील क्षणिक थर्मल रेझिस्टन्सच्या चर्चेचा संदर्भ देऊन स्पंदित प्रवाहाच्या अंतर्गत जंक्शन तापमानाचा अंदाज लावला जाऊ शकतो.

PD - एकूण परवानगीयोग्य चॅनेल पॉवर डिसिपेशन

एकूण अनुमत चॅनल पॉवर डिसिपेशन हे जास्तीत जास्त पॉवर डिसिपेशन कॅलिब्रेट करते जे यंत्राद्वारे विसर्जित केले जाऊ शकते आणि 25 डिग्री सेल्सिअस तापमानात कमाल जंक्शन तापमान आणि थर्मल रेझिस्टन्सचे कार्य म्हणून व्यक्त केले जाऊ शकते.

TJ, TSTG - ऑपरेटिंग आणि स्टोरेज वातावरणीय तापमान श्रेणी

हे दोन पॅरामीटर्स डिव्हाइसच्या ऑपरेटिंग आणि स्टोरेज वातावरणाद्वारे अनुमत जंक्शन तापमान श्रेणी कॅलिब्रेट करतात. ही तापमान श्रेणी डिव्हाइसचे किमान ऑपरेटिंग आयुष्य पूर्ण करण्यासाठी सेट केली आहे. डिव्हाइस या तापमान श्रेणीमध्ये कार्यरत असल्याची खात्री केल्याने त्याचे ऑपरेटिंग आयुष्य मोठ्या प्रमाणात वाढेल.

EAS-सिंगल पल्स हिमस्खलन ब्रेकडाउन एनर्जी

 

जर व्होल्टेज ओव्हरशूट (सामान्यत: लीकेज करंट आणि स्ट्रे इंडक्टन्समुळे) ब्रेकडाउन व्होल्टेजपेक्षा जास्त नसेल, तर डिव्हाइस हिमस्खलन खंडित होणार नाही आणि म्हणून हिमस्खलन विघटन नष्ट करण्याच्या क्षमतेची आवश्यकता नाही. हिमस्खलन ब्रेकडाउन ऊर्जा डिव्हाइस सहन करू शकणारे क्षणिक ओव्हरशूट कॅलिब्रेट करते.

हिमस्खलन विघटन ऊर्जा हे उपकरण सहन करू शकणाऱ्या क्षणिक ओव्हरशूट व्होल्टेजचे सुरक्षित मूल्य परिभाषित करते आणि हिमस्खलन खंडित होण्यासाठी किती उर्जेचा विघटन करणे आवश्यक आहे यावर अवलंबून असते.

एखादे उपकरण जे हिमस्खलन विघटन ऊर्जा रेटिंग परिभाषित करते ते सहसा EAS रेटिंग देखील परिभाषित करते, जे UIS रेटिंगच्या अर्थाने समान असते आणि डिव्हाइस किती रिव्हर्स हिमस्खलन ब्रेकडाउन ऊर्जा सुरक्षितपणे शोषून घेऊ शकते हे परिभाषित करते.

L हे इंडक्टन्स व्हॅल्यू आहे आणि iD हे इंडक्टरमध्ये वाहणारे शिखर प्रवाह आहे, जे अचानकपणे मापन यंत्रामध्ये ड्रेन करंटमध्ये रूपांतरित होते. इंडक्टरमध्ये निर्माण होणारा व्होल्टेज MOSFET ब्रेकडाउन व्होल्टेजपेक्षा जास्त आहे आणि त्यामुळे हिमस्खलन ब्रेकडाउन होईल. जेव्हा हिमस्खलन खंडित होते, तेव्हा इंडक्टरमधील विद्युतप्रवाह MOSFET यंत्राद्वारे वाहतो तरीहीMOSFETबंद आहे. इंडक्टरमध्ये साठवलेली ऊर्जा ही स्ट्रे इंडक्टरमध्ये साठवलेल्या आणि MOSFET द्वारे विसर्जित केलेल्या ऊर्जेसारखीच असते.

जेव्हा MOSFETs समांतर जोडलेले असतात, तेव्हा यंत्रांमध्ये ब्रेकडाउन व्होल्टेज क्वचितच एकसारखे असतात. सामान्यतः असे होते की हिमस्खलन ब्रेकडाउनचा अनुभव घेणारे एक उपकरण पहिले असते आणि त्यानंतरचे सर्व हिमस्खलन ब्रेकडाउन प्रवाह (ऊर्जा) त्या उपकरणाद्वारे वाहतात.

कान - पुनरावृत्ती होणारी हिमस्खलन ऊर्जा

पुनरावृत्ती झालेल्या हिमस्खलनाची उर्जा "उद्योग मानक" बनली आहे, परंतु वारंवारता, इतर नुकसान आणि थंड होण्याचे प्रमाण सेट केल्याशिवाय, या पॅरामीटरला काही अर्थ नाही. उष्णतेचा अपव्यय (थंड होणे) स्थिती वारंवार हिमस्खलन उर्जेवर नियंत्रण ठेवते. हिमस्खलन तुटल्याने निर्माण होणाऱ्या ऊर्जेच्या पातळीचा अंदाज लावणे देखील कठीण आहे.

हिमस्खलन तुटल्याने निर्माण होणाऱ्या ऊर्जेच्या पातळीचा अंदाज लावणे देखील कठीण आहे.

ईएआर रेटिंगचा खरा अर्थ म्हणजे वारंवार हिमस्खलन ब्रेकडाउन उर्जा कॅलिब्रेट करणे जे डिव्हाइस सहन करू शकते. ही व्याख्या असे मानते की वारंवारतेवर कोणतीही मर्यादा नाही जेणेकरून उपकरण जास्त गरम होणार नाही, जे कोणत्याही उपकरणासाठी वास्तववादी आहे जेथे हिमस्खलन खंडित होऊ शकते.

डिव्हाइस डिझाइनची पडताळणी करताना MOSFET डिव्हाइस जास्त गरम होत आहे की नाही हे पाहण्यासाठी ऑपरेशन किंवा हीट सिंकमध्ये असलेल्या डिव्हाइसचे तापमान मोजणे ही चांगली कल्पना आहे, विशेषत: ज्या डिव्हाइसेसमध्ये हिमस्खलन होण्याची शक्यता आहे.

IAR - हिमस्खलन ब्रेकडाउन करंट

काही उपकरणांसाठी, हिमस्खलन ब्रेकडाऊन दरम्यान चिपवरील वर्तमान सेट एजच्या प्रवृत्तीसाठी हिमस्खलन चालू IAR मर्यादित असणे आवश्यक आहे. अशाप्रकारे, हिमस्खलन प्रवाह हे हिमस्खलन विघटन ऊर्जा विनिर्देशांचे "फाईन प्रिंट" बनते; ते उपकरणाची खरी क्षमता प्रकट करते.

भाग II स्थिर विद्युत वैशिष्ट्यीकरण

V(BR)DSS: ड्रेन-स्रोत ब्रेकडाउन व्होल्टेज (विनाश व्होल्टेज)

V(BR)DSS (कधीकधी VBDSS म्हटले जाते) हे ड्रेन-स्रोत व्होल्टेज आहे ज्यावर नाल्यातून वाहणारा विद्युत् प्रवाह विशिष्ट तापमानात विशिष्ट मूल्यापर्यंत पोहोचतो आणि गेट स्त्रोत लहान होतो. या प्रकरणात ड्रेन-स्रोत व्होल्टेज हे हिमस्खलन ब्रेकडाउन व्होल्टेज आहे.

V(BR)DSS हा एक सकारात्मक तापमान गुणांक आहे आणि कमी तापमानात V(BR)DSS 25°C वर ड्रेन-स्रोत व्होल्टेजच्या कमाल रेटिंगपेक्षा कमी आहे. -50°C वर, V(BR)DSS हे -50°C वर ड्रेन-स्रोत व्होल्टेजच्या कमाल रेटिंगपेक्षा कमी आहे. -50°C वर, V(BR)DSS 25°C वर कमाल ड्रेन-स्रोत व्होल्टेज रेटिंगच्या अंदाजे 90% आहे.

VGS(th), VGS(बंद): थ्रेशोल्ड व्होल्टेज

VGS(th) हा व्होल्टेज आहे ज्यावर जोडलेल्या गेट सोर्स व्होल्टेजमुळे ड्रेनला विद्युत प्रवाह सुरू होऊ शकतो किंवा MOSFET बंद केल्यावर प्रवाह अदृश्य होऊ शकतो आणि चाचणीसाठी अटी (ड्रेन करंट, ड्रेन स्त्रोत व्होल्टेज, जंक्शन तापमान) देखील निर्दिष्ट केले आहेत. साधारणपणे, सर्व एमओएस गेट उपकरणे भिन्न असतात

थ्रेशोल्ड व्होल्टेज भिन्न असतील. म्हणून, VGS(th) च्या भिन्नतेची श्रेणी निर्दिष्ट केली आहे. VGS(th) हा नकारात्मक तापमान गुणांक आहे, जेव्हा तापमान वाढते,MOSFETतुलनेने कमी गेट स्रोत व्होल्टेजवर चालू होईल.

RDS(चालू): ऑन-रेझिस्टन्स

RDS(चालू) हा ड्रेन-स्रोत प्रतिरोध आहे जो विशिष्ट ड्रेन करंट (सहसा आयडी करंटचा अर्धा), गेट-सोर्स व्होल्टेज आणि 25°C वर मोजला जातो. RDS(चालू) हा ड्रेन-स्रोत प्रतिरोध आहे जो विशिष्ट ड्रेन करंट (सहसा आयडी करंटचा अर्धा), गेट-सोर्स व्होल्टेज आणि 25°C वर मोजला जातो.

IDSS: शून्य गेट व्होल्टेज ड्रेन करंट

जेव्हा गेट-स्रोत व्होल्टेज शून्य असते तेव्हा विशिष्ट ड्रेन-स्रोत व्होल्टेजवर ड्रेन आणि स्त्रोत यांच्यातील गळती करंट म्हणजे IDSS. गळती करंट तापमानासह वाढते असल्याने, IDSS खोली आणि उच्च तापमान दोन्हीवर निर्दिष्ट केले जाते. गळतीच्या विद्युत् प्रवाहामुळे होणारी उर्जा विघटन आयडीएसएसला ड्रेन स्त्रोतांमधील व्होल्टेजने गुणाकार करून मोजले जाऊ शकते, जे सहसा नगण्य असते.

IGSS - गेट स्त्रोत गळती करंट

IGSS म्हणजे विशिष्ट गेट स्रोत व्होल्टेजवर गेटमधून वाहणारा गळती प्रवाह.

भाग III डायनॅमिक इलेक्ट्रिकल वैशिष्ट्ये

Ciss : इनपुट कॅपेसिटन्स

गेट आणि स्त्रोत यांच्यातील कॅपेसिटन्स, AC सिग्नलद्वारे स्त्रोतापर्यंत ड्रेन शॉर्ट करून मोजले जाते, हे इनपुट कॅपेसिटन्स आहे; गेट ड्रेन कॅपेसिटन्स, Cgd आणि गेट सोर्स कॅपेसिटन्स, Cgs, समांतर किंवा Ciss = Cgs + Cgd यांना जोडून Ciss तयार होते. जेव्हा इनपुट कॅपेसिटन्स थ्रेशोल्ड व्होल्टेजवर चार्ज केला जातो तेव्हा डिव्हाइस चालू केले जाते आणि जेव्हा ते एका विशिष्ट मूल्यावर डिस्चार्ज केले जाते तेव्हा ते बंद केले जाते. म्हणून, ड्रायव्हर सर्किट आणि Ciss चा थेट परिणाम डिव्हाइसच्या टर्न-ऑन आणि टर्न-ऑफ विलंबावर होतो.

कॉस: आउटपुट कॅपेसिटन्स

आउटपुट कॅपॅसिटन्स म्हणजे ड्रेन आणि स्रोत यांच्यामधील कॅपॅसिटन्स जेव्हा गेट सोर्स शॉर्ट केला जातो तेव्हा AC सिग्नलने मोजला जातो, कॉस ड्रेन-सोर्स कॅपेसिटन्स Cds आणि गेट-ड्रेन कॅपेसिटन्स Cgd, किंवा Coss = Cds + Cgd यांना समांतर करून तयार होतो. सॉफ्ट-स्विचिंग ऍप्लिकेशन्ससाठी, कॉस खूप महत्वाचे आहे कारण यामुळे सर्किटमध्ये अनुनाद होऊ शकतो.

Crss : रिव्हर्स ट्रान्सफर कॅपेसिटन्स

स्रोत ग्राउंड असलेल्या ड्रेन आणि गेट दरम्यान मोजली जाणारी कॅपेसिटन्स म्हणजे रिव्हर्स ट्रान्सफर कॅपेसिटन्स. रिव्हर्स ट्रान्सफर कॅपॅसिटन्स गेट ड्रेन कॅपेसिटन्स, Cres = Cgd च्या समतुल्य आहे आणि याला अनेकदा मिलर कॅपेसिटन्स म्हणतात, जे स्विचच्या उदय आणि पडण्याच्या वेळेसाठी सर्वात महत्वाचे पॅरामीटर्सपैकी एक आहे.

हे स्विचिंगच्या वाढ आणि पडण्याच्या वेळेसाठी एक महत्त्वाचे पॅरामीटर आहे आणि ते बंद होण्याच्या विलंब वेळेवर देखील परिणाम करते. ड्रेन व्होल्टेज वाढल्याने कॅपेसिटन्स कमी होते, विशेषत: आउटपुट कॅपेसिटन्स आणि रिव्हर्स ट्रान्सफर कॅपेसिटन्स.

Qgs, Qgd, आणि Qg: गेट चार्ज

गेट चार्ज व्हॅल्यू हे टर्मिनल्सच्या दरम्यान कॅपेसिटरवर साठवलेले चार्ज प्रतिबिंबित करते. स्विचिंगच्या क्षणी कॅपेसिटरवरील चार्ज व्होल्टेजसह बदलत असल्याने, गेट ड्रायव्हर सर्किट्सची रचना करताना गेट चार्जच्या प्रभावाचा विचार केला जातो.

Qgs हा 0 ते पहिल्या इन्फ्लेक्शन पॉईंटपर्यंतचा चार्ज आहे, Qgd हा पहिल्यापासून दुसऱ्या इन्फ्लेक्शन पॉइंटपर्यंतचा भाग आहे (याला "मिलर" चार्ज देखील म्हणतात), आणि Qg हा 0 पासून बिंदूपर्यंतचा भाग आहे जिथे VGS एका विशिष्ट ड्राइव्हच्या बरोबरीचे आहे. व्होल्टेज

लीकेज करंट आणि लीकेज सोर्स व्होल्टेजमधील बदलांचा गेट चार्ज व्हॅल्यूवर तुलनेने कमी परिणाम होतो आणि गेट चार्ज तापमानानुसार बदलत नाही. चाचणी अटी निर्दिष्ट केल्या आहेत. गेट चार्जचा आलेख डेटा शीटमध्ये दर्शविला आहे, ज्यामध्ये निश्चित लीकेज करंट आणि वेगवेगळ्या लीकेज स्रोत व्होल्टेजसाठी संबंधित गेट चार्ज व्हेरिएशन वक्र समाविष्ट आहेत.

निश्चित ड्रेन करंट आणि वेगवेगळ्या ड्रेन सोर्स व्होल्टेजसाठी संबंधित गेट चार्ज व्हेरिएशन वक्र डेटाशीटमध्ये समाविष्ट केले आहेत. आलेखामध्ये, पठार व्होल्टेज VGS(pl) वाढत्या विद्युत् प्रवाहाने कमी वाढते (आणि घटत्या विद्युत् प्रवाहाने कमी होते). पठार व्होल्टेज देखील थ्रेशोल्ड व्होल्टेजच्या प्रमाणात आहे, म्हणून भिन्न थ्रेशोल्ड व्होल्टेज भिन्न पठार व्होल्टेज तयार करेल.

व्होल्टेज

खालील चित्र अधिक तपशीलवार आणि लागू केले आहे:

td(चालू): ऑन-टाइम विलंब वेळ

ऑन-टाइम विलंब वेळ म्हणजे जेव्हा गेट स्त्रोत व्होल्टेज गेट ड्राइव्ह व्होल्टेजच्या 10% पर्यंत वाढते तेव्हापासून गळती करंट निर्दिष्ट करंटच्या 10% पर्यंत वाढते.

td(बंद): बंद विलंब वेळ

टर्न-ऑफ विलंब वेळ म्हणजे गेट सोर्स व्होल्टेज गेट ड्राईव्ह व्होल्टेजच्या 90% पर्यंत घसरून जेव्हा गळती करंट निर्दिष्ट करंटच्या 90% पर्यंत खाली येतो तेव्हा निघून गेलेला वेळ असतो. हे लोडमध्ये विद्युत् प्रवाह हस्तांतरित होण्यापूर्वी अनुभवलेल्या विलंब दर्शविते.

tr : उठण्याची वेळ

वाढीचा काळ म्हणजे ड्रेन करंट 10% वरून 90% पर्यंत वाढण्यास लागणारा वेळ.

tf : पडण्याची वेळ

फॉल टाईम म्हणजे ड्रेन करंट 90% वरून 10% पर्यंत खाली येण्यासाठी लागणारा वेळ.