Колекції

Потужність MOSFET

Потужність MOSFET

Технологія MOSFET ідеально підходить для використання в багатьох енергетичних додатках, де низький опір увімкнення дозволяє досягти високого рівня ефективності.

Існує цілий ряд різних різновидів силових МОП-транзисторів від різних виробників, кожна з яких має свої особливості та можливості.

Багато силових MOSFET мають топологію вертикальної структури. Це дозволяє перемикати високий струм з високою ефективністю на відносно невеликій площі штампа Це також дозволяє пристрою підтримувати перемикання високого струму та напруги.

Типи MOSFET живлення

На загальній арені силових MOSFET існує ряд специфічних технологій, які були розроблені та розроблені різними виробниками. Вони використовують ряд різних методів, які дозволяють MOSFET-силам передавати струм і ефективніше обробляти рівні потужності. Як уже зазначалося, вони часто включають форму вертикальної структури

Різні типи живлення MOSFET мають різні атрибути і тому можуть бути особливо придатними для певних застосувань.

  • Планарний MOSFET живлення: Це основна форма живлення MOSFET. Це добре для номіналів високої напруги, оскільки в опорі ON переважає опір епішару. Ця структура зазвичай використовується, коли висока щільність клітин не потрібна.
  • VMOS: МОП-транзистори VMOS з потужністю є доступними протягом багатьох років. Основна концепція використовує V-образну структуру паза, щоб забезпечити більш вертикальний потік струму, забезпечуючи тим самим нижчий рівень опору ON і кращі характеристики перемикання. Хоча вони використовуються для комутації живлення, вони також можуть використовуватися для високочастотних малочастотних підсилювачів потужності.
  • UMOS: Версія UMOS силового MOSFET використовує гай, подібний до VMOS FET. Однак гай має більш рівне дно до нього і забезпечує деякі різні переваги.
  • ШУСТОРОТИЙ: Ця форма потужності MOSFET використовує гексагональну структуру для забезпечення поточної можливості.
  • ТраншеяMOS: Знову ж таки, силовий MOSFET TrenchMOS використовує подібну базову канавку або траншею в основному кремнії, щоб забезпечити кращу пропускну здатність та характеристики. Зокрема, транзистори MOSFET з траншеєю переважно використовуються для напруг понад 200 вольт через їх щільність каналу і, отже, їх менший опір ON.

Напруга пробою живлення MOSFET

Пробивна напруга є ключовим параметром для будь-якого силового пристрою, включаючи силові MOSFET. Оскільки ці пристрої можуть працювати на напругах, що значно перевищують напруги, що зустрічаються в електронних ланцюгах меншої потужності, напруга пробою напруги є важливим аспектом будь-якого приладу MOSFET.

У більшості потужних MOSFET-наконечників закінчення джерела N + і з'єднання тіла P замикаються за допомогою металізації джерела. Це дозволяє уникнути помилкового включення паразитного біполярного транзистора всередині конструкції.

Під час роботи, коли до затвора не застосовується зміщення, тоді пристрій здатний забезпечити високу напругу стоку через корпус із зворотним зміщенням типу P і епітаксіальний шар N + (на рис. ). Коли присутні високі напруги, більша частина прикладеної напруги з'являється на злегка легованому N-шарі. Якщо потрібна більш висока робоча напруга, то N-шар можна легше легувати і робити товщі, але це також має наслідком збільшення опору включення.

Для пристроїв з нижчою напругою рівні легування для областей кремнію P та N- стають порівнянними, і напруга розподіляється між цими двома шарами. Однак, якщо область кремнію P недостатньо товста, то можна виявити, що область виснаження може пробиватися до області джерела N +, породжуючи нижчу напругу пробою.

З іншого боку, якщо пристрій розрахований на занадто високу напругу, тоді опір каналу і порогова напруга збільшаться. В результаті необхідна ретельна оптимізація пристрою. Крім того, вибираючи силові MOSFET-пристрої, необхідно зупинити свій вибір на тому, який забезпечує правильну комбінацію напруги пробою та опору увімкнення.

Ємність

На поведінку комутації будь-якого силового MOSFET сильно впливають рівні паразитної ємності, що виникають у пристрої.

Основними напрямками ємності, які впливають на продуктивність перемикання, є ємність затвора до джерела СGS; затвор для зливної ємності, CGD; і стік до джерела, CDS.

Ці ємності є нелінійними, і вони залежать від структури пристрою та напруг, наявних у будь-який момент часу. Ваш результат - від ємності, залежної від зміщення оксиду, та ємності шару виснаження, що залежить від зміщення. Як правило, при збільшенні напруг зростають шари виснаження, а рівні ємності зменшуються.

Порогова напруга живлення MOSFET

Порогова напруга, яка зазвичай позначається як VGS (TH) - це мінімальна напруга затвора, яка може утворювати провідний канал між джерелом і стоком.

Для МОП-транзисторів з потужністю ця гранична напруга зазвичай вимірюється для струму джерела стоку 250 мкА.

Порогова напруга визначається коефіцієнтами потужності MOSFET, включаючи товщину оксиду затвора і концентрацію легування в каналі.

Потужність MOSFET-додатків

Технологія Power MOSEFET застосовується до багатьох типів схем. Програми включають:

  • Лінійні джерела живлення
  • Перемикання джерел живлення
  • Перетворювачі постійного струму
  • Контроль двигуна низької напруги

МОП-транзистори живлення зазвичай використовуються в додатках, де напруга не перевищує близько 200 вольт. Більш високі напруги не так легко досягти. Там, де використовуються силові MOSFET-транзистори, особливо привабливим є їх низький опір включення. Це зменшує розсіювання потужності, що зменшує вартість та розміри, менше металоконструкцій та охолодження. Також низький опір увімкнення означає, що рівень ефективності можна підтримувати на більш високому рівні.


Перегляньте відео: Power Electronics - MOSFET Power Losses (Червень 2021).