低電圧 MOSFET を正しく選択する方法

低電圧MOSFETの選択は非常に重要な部分です。MOSFETMOSFETの選択が適切でないと、回路全体の効率とコストに影響を与える可能性があるだけでなく、MOSFETを正しく選択する方法は技術者にとって多大な問題を引き起こします。

 

 

N チャネルまたは P チャネルの選択 設計に適したデバイスを選択する最初のステップは、N チャネル MOSFET を使用するか P チャネル MOSFET を使用するかを決定することです。 一般的な電力アプリケーションでは、MOSFET は低電圧側スイッチを構成します。 MOSFET は接地され、負荷は幹線電圧に接続されます。低電圧側スイッチでは、デバイスのターンオフまたはターンオンに必要な電圧を考慮して、N チャネル MOSFET を使用する必要があります。

 

MOSFET がバスに接続され、負荷が接地されている場合は、高電圧側スイッチが使用されます。このトポロジでは通常、やはり電圧駆動を考慮して P チャネル MOSFET が使用されます。電流定格を決定します。 MOSFETの定格電流を選択します。回路構造に応じて、この電流定格は、負荷があらゆる状況下で耐えることができる最大電流である必要があります。

 

電圧の場合と同様に、設計者は選択した電圧が次のとおりであることを確認する必要があります。MOSFETシステムがスパイク電流を生成している場合でも、この電流定格に耐えることができます。現在考慮すべき 2 つのケースは、連続モードとパルス スパイクです。連続導通モードでは、デバイスに電流が連続的に流れるとき、MOSFET は定常状態になります。

 

パルス スパイクは、デバイスに大きなサージ (または電流のスパイク) が流れることです。これらの条件下での最大電流が決定したら、この最大電流に耐えることができるデバイスを直接選択するだけです。熱要件の決定 MOSFET を選択するには、システムの熱要件を計算することも必要です。設計者は、最悪のケースと実際のケースという 2 つの異なるシナリオを考慮する必要があります。最悪の場合の計算を使用することをお勧めします。これにより、安全マージンが大きくなり、システムが故障しないことが保証されます。 MOSFET データシートには、注意すべき測定値もいくつかあります。パッケージデバイスの半導体接合部と環境間の熱抵抗や最大接合部温度など。スイッチング性能を決定する MOSFET を選択する最後のステップは、MOSFET のスイッチング性能を決定することです。MOSFET.

スイッチング性能に影響を与えるパラメータは数多くありますが、最も重要なのはゲート/ドレイン、ゲート/ソース、ドレイン/ソースの静電容量です。これらの静電容量は、スイッチングのたびに充電する必要があるため、デバイス内でスイッチング損失が発生します。したがって、MOSFET のスイッチング速度が低下し、デバイスの効率が低下します。スイッチング中のデバイスの総損失を計算するには、設計者はターンオン損失 (Eon) とターンオフ損失を計算する必要があります。

 

vGS の値が小さい場合、電子を吸収する能力は強くなく、まだ導電性のないチャネル間の漏れ源が存在し、vGS が増加し、vGS が 0.5 に達すると電子が P 基板の外表面層に吸収されます。特定の値に達すると、P 基板の外観近くのゲート内のこれらの電子は N 型の薄層を構成し、2 つの N + ゾーンが接続されます。vGS が特定の値に達すると、P 基板の外観近くのゲート内のこれらの電子は、N 型の薄層を構成します。 N型薄層は、ドレイン-ソース内の2つのN + 領域に接続され、N型導電チャネルを構成します。その導電型はP基板の反対側であり、アンチタイプ層を​​構成します。 vGSが大きいほど、半導体の外観の役割により、電界が強くなり、P基板の外部への電子の吸収が起こり、導電チャネルが厚くなり、チャネル抵抗が低くなります。つまり、vGS < VT の N チャネル MOSFET は導電チャネルを構成できず、チューブはカットオフ状態になります。 vGS ≧ VT の場合に限り、チャネル構成の場合に限ります。チャネル形成後、ドレイン・ソース間に順方向電圧vDSを加えることでドレイン電流が発生します。

しかし、Vgs は増加し続けます。IRFPS40N60KVgs = 100V のとき、Vds = 0 と Vds = 400V の 2 つの条件、真空管の機能がどのような影響をもたらすか、燃焼した場合の原因とプロセスの内部メカニズムは、Vgs の増加がどのように減少するかです。 Rds（オン）はスイッチング損失を低減しますが、同時にQgが増加するため、ターンオン損失が大きくなり、VggからCgsへの充電と上昇によってMOSFETの効率に影響を及ぼし、維持電圧Vthに達します、MOSFET は導通を開始します。 MOSFET DS 電流の増加、DS 容量の放電と放電による間隔のミリエ容量、GS 容量の充電はあまり影響を与えません。 Qg = Cgs * Vgs ですが、電荷は蓄積され続けます。

MOSFET の DS 電圧は Vgs と同じ電圧まで低下し、ミリエ容量が大幅に増加します。外部駆動電圧はミリエ容量の充電を停止します。GS 容量の電圧は変化せず、ミリエ容量の電圧は増加します。 DS では静電容量は減少し続けます。 MOSFETのDS電圧が飽和導通電圧まで低下し、ミリエ容量が小さくなる MOSFETのDS電圧が飽和導通電圧まで低下し、ミリエ容量が小さくなり、外部ドライブによりGS容量とともに充電される電圧が上昇すると、GS 容量の電圧が上昇します。電圧測定チャンネルは国内の3D01、4D01、日産の3SKシリーズです。

G 極 (ゲート) の決定: マルチメーターのダイオード ギアを使用します。正と負の電圧降下間の 1 つのフィートと他の 2 つのフィートが 2V より大きい場合、つまり表示「1」の場合、このフィートはゲート G です。次に、ペンを交換して残りの 2 つのフィートを測定します。このときの電圧降下は小さく、黒いペンは D 極 (ドレイン) に接続され、赤いペンは S 極 (ソース) に接続されます。