Parameter transistor efek medan: apa yang tertulis di lembar data
Inverter daya dan banyak perangkat elektronik lainnya saat ini jarang dilakukan tanpa menggunakan MOSFET yang kuat (efek medan) atau transistor IGBT… Ini berlaku baik untuk konverter frekuensi tinggi seperti inverter las, dan untuk berbagai proyek rumah, yang skemanya lengkap di Internet.
Parameter semikonduktor daya yang diproduksi saat ini memungkinkan perpindahan arus puluhan dan ratusan ampere pada tegangan hingga 1000 volt. Pilihan komponen ini di pasar elektronik modern cukup luas, dan memilih transistor efek medan dengan parameter yang diperlukan sama sekali tidak menjadi masalah saat ini, karena setiap pabrikan yang menghargai diri sendiri menyertai model spesifik transistor efek medan dengan dokumentasi teknis, yang selalu dapat ditemukan baik di situs web resmi pabrikan maupun di dealer resmi.
Sebelum melanjutkan dengan desain perangkat ini atau itu menggunakan komponen catu daya yang ditentukan, Anda harus selalu tahu apa yang sebenarnya Anda hadapi, terutama saat memilih transistor efek medan tertentu.Untuk tujuan ini, mereka beralih ke lembar informasi. Lembar data adalah dokumen resmi dari produsen komponen elektronik yang berisi deskripsi, parameter, fitur produk, diagram tipikal, dan lainnya.
Mari kita lihat parameter apa yang ditunjukkan pabrikan di lembar data, apa artinya dan untuk apa. Mari kita lihat contoh lembar data untuk FET IRFP460LC. Ini adalah transistor daya HEXFET yang cukup populer.
HEXFET menyiratkan struktur kristal di mana ribuan sel MOSFET heksagonal yang terhubung paralel diatur menjadi satu kristal. Solusi ini memungkinkan untuk secara signifikan mengurangi resistansi Rds saluran terbuka (aktif) dan memungkinkan untuk mengalihkan arus besar. Namun, mari beralih ke meninjau parameter yang tercantum langsung di lembar data IRFP460LC dari International Rectifier (IR).
Melihat Fig_IRFP460LC
Di awal dokumen, gambar skema transistor diberikan, penunjukan elektrodanya diberikan: G-gate (gerbang), D-drain (saluran), S-source (sumber), dan juga yang utama parameter ditunjukkan dan kualitas dibedakan terdaftar. Dalam hal ini, kita melihat bahwa FET saluran-N ini dirancang untuk tegangan maksimum 500 V, resistansi saluran terbukanya adalah 0,27 Ohm, dan arus pembatasnya adalah 20 A. Pengurangan muatan gerbang memungkinkan komponen ini digunakan dalam tegangan tinggi. sirkuit frekuensi dengan biaya energi rendah untuk kontrol switching. Di bawah ini adalah tabel (Gbr. 1) dengan nilai maksimum yang diizinkan dari berbagai parameter dalam berbagai mode.
-
Id @ Tc = 25 °C; Continuous Drain Current Vgs @ 10V — Arus drain kontinu dan kontinu maksimum, pada suhu tubuh FET 25 °C, adalah 20 A. Pada tegangan sumber gerbang 10 V.
-
Id @ Tc = 100 °C; Continuous Drain Current Vgs @ 10V — Arus drain kontinu dan kontinu maksimum, pada suhu tubuh FET 100 °C, adalah 12 A. Pada tegangan sumber gerbang 10 V.
-
Idm @ Tc = 25 °C; Pulse Drain Current — Denyut maksimum, arus drain jangka pendek, pada suhu tubuh FET 25 °C adalah 80 A. Tunduk pada suhu persimpangan yang dapat diterima. Gambar 11 (Gambar 11) memberikan penjelasan tentang hubungan yang relevan.
-
Pd @ Tc = 25 °C Disipasi Daya — Daya maksimum yang dihamburkan oleh casing transistor, pada suhu casing 25 °C, adalah 280 W.
-
Linear Derating Factor — Untuk setiap kenaikan 1°C pada suhu casing, disipasi daya meningkat sebesar 2,2 watt tambahan.
-
Tegangan Gerbang ke Sumber Vgs - Tegangan gerbang ke sumber maksimum tidak boleh lebih tinggi dari +30V atau di bawah -30V.
-
Eas Single Pulse Avalanche Energy — Energi maksimum dari satu pulsa di selokan adalah 960 mJ. Penjelasan diberikan pada gambar. 12 (Gbr. 12).
-
Iar Avalanche Current — Arus interupsi maksimum adalah 20 A.
-
Energi Longsor Berulang Telinga — Energi maksimum pulsa berulang di selokan tidak boleh melebihi 28 mJ (untuk setiap pulsa).
-
dv / dt Peak Diode Recovery dv / dt — Laju maksimum kenaikan tegangan drain adalah 3,5 V / ns.
-
Tj, Tstg Kisaran suhu operasi sambungan dan penyimpanan — Kisaran suhu aman dari -55 ° C hingga + 150 ° C.
-
Suhu penyolderan, selama 10 detik — suhu penyolderan maksimum adalah 300 ° C, dan pada jarak minimal 1,6 mm dari badan.
-
Torsi pemasangan, sekrup 6-32 atau M3 — torsi pemasangan housing maksimum tidak boleh melebihi 1,1 Nm.
Di bawah ini adalah tabel ketahanan suhu (Gbr. 2.). Parameter ini diperlukan saat memilih radiator yang sesuai.
-
Rjc junction ke case (crystal case) 0,45 ° C / W.
-
Rcs Body tenggelam, permukaan datar, dilumasi 0,24 ° C / W
-
Rja Junction-to-Ambient bergantung pada heatsink dan kondisi sekitar.
Tabel berikut berisi semua karakteristik kelistrikan FET yang diperlukan pada suhu mati 25 ° C (lihat Gambar 3).
-
V (br) dss Tegangan output sumber-ke-sumber—tegangan sumber-ke-sumber di mana gangguan terjadi adalah 500 V.
-
ΔV (br) dss / ΔTj Temperatur tegangan tembus. Koefisien — koefisien suhu, tegangan tembus, dalam hal ini 0,59 V / ° C.
-
Rds (aktif) Hambatan statis antara sumber dan sumber - hambatan antara sumber dan sumber saluran terbuka pada suhu 25 ° C, dalam hal ini adalah 0,27 Ohm. Itu tergantung pada suhu, tetapi lebih dari itu nanti.
-
Vgs (th) Gres Threshold Voltage — tegangan ambang untuk menghidupkan transistor. Jika tegangan sumber gerbang lebih kecil (dalam hal ini 2 — 4 V), maka transistor akan tetap tertutup.
-
gfs Forward Conductance — Kemiringan karakteristik transfer sama dengan rasio perubahan arus drain terhadap perubahan tegangan gerbang. Dalam hal ini diukur pada sumber tegangan drain 50 V dan arus drain 20 A. Diukur dalam Amps / Volt atau Siemens.
-
Idss Sumber-ke-sumber arus bocor-drain tergantung pada tegangan dan suhu sumber-ke-sumber. Diukur dalam mikroampere.
-
Kebocoran Maju Gerbang-ke-Sumber Igss dan Arus Kebocoran Gerbang-ke-Sumber Terbalik. Itu diukur dalam nanoampere.
-
Qg Total Gate Charge — muatan yang harus dilaporkan ke gerbang untuk membuka transistor.
-
Qgs Gate-to-Source Biaya kapasitas-gerbang-ke-sumber.
-
Qgd Gerbang-ke-Kuras («Miller») Muatan gerbang-ke-kuras yang sesuai muatan (kapasitansi Miller)
Dalam hal ini, parameter ini diukur pada tegangan sumber-ke-sumber sama dengan 400 V dan arus pembuangan 20 A. Diagram dan grafik pengukuran ini diperlihatkan.
-
td (on) Turn -On Delay Time — waktu untuk membuka transistor.
-
tr Rise Time — waktu naik pulsa pembukaan (rising edge).
-
td (off) Turn -Off Delay Time — waktu untuk menutup transistor.
-
tf Fall Time — pulsa jatuh waktu (transistor menutup, tepi jatuh).
Dalam hal ini, pengukuran dilakukan pada tegangan suplai 250 V, dengan arus drain 20 A, dengan resistansi rangkaian gerbang 4,3 Ohm dan resistansi rangkaian drain 20 Ohm. Skema dan grafik ditunjukkan pada Gambar 10 a dan b.
-
Ld Induktansi kuras internal — kuras induktansi.
-
Ls Induktansi sumber internal — induktansi sumber.
Parameter ini bergantung pada versi casing transistor. Mereka penting dalam desain driver, karena terkait langsung dengan parameter pengaturan waktu kunci, ini sangat penting dalam pengembangan sirkuit frekuensi tinggi.
-
Kapasitansi Input Ciss-kapasitansi input yang dibentuk oleh kapasitor parasit sumber-gerbang dan saluran-gerbang konvensional.
-
Kapasitansi keluaran coss adalah kapasitansi keluaran yang dibentuk oleh kapasitor parasit sumber-ke-sumber dan sumber-ke-drain konvensional.
-
Crss Reverse Transfer Capacitance — kapasitansi gate-drain (Miller capacitance).
Pengukuran ini dilakukan pada frekuensi 1 MHz, dengan tegangan sumber ke sumber 25 V. Gambar 5 menunjukkan ketergantungan parameter ini pada tegangan sumber ke sumber.
Tabel berikut (lihat Gambar 4) menjelaskan karakteristik dioda transistor efek medan internal terintegrasi yang secara konvensional terletak di antara sumber dan saluran.
-
Is Continuous Source Current (Body Diode) — arus sumber kontinu maksimum dari dioda.
-
Arus Sumber Pulsa Ism (Body Diode) — arus pulsa maksimum yang diizinkan melalui dioda.
-
Vsd Diode Forward Voltage — Drop tegangan maju melintasi dioda pada 25 °C dan 20 A tiriskan arus saat gerbang 0 V.
-
trr Membalikkan Waktu Pemulihan — waktu pemulihan terbalik dioda.
-
Qrr Reverse Recovery Charge — biaya pemulihan dioda.
-
ton Waktu Penyalaan Maju - Waktu penyalaan dioda terutama disebabkan oleh induktansi saluran dan sumber.
Selanjutnya dalam lembar data, grafik ketergantungan parameter yang diberikan pada suhu, arus, tegangan dan di antaranya diberikan (Gbr. 5).
Batas arus drain diberikan, tergantung pada tegangan sumber drain dan tegangan sumber gerbang pada durasi pulsa 20 μs. Angka pertama untuk suhu 25 ° C, angka kedua untuk 150 ° C. Efek suhu pada pengendalian bukaan saluran terlihat jelas.
Gambar 6 secara grafis menunjukkan karakteristik transfer FET ini. Jelas, semakin dekat tegangan sumber gerbang ke 10 V, semakin baik transistor menyala. Di sini pengaruh suhu juga terlihat cukup jelas.
Gambar 7 menunjukkan ketergantungan resistansi saluran terbuka pada arus drain 20 A pada temperatur. Jelas, dengan meningkatnya suhu, demikian juga resistansi saluran.
Gambar 8 menunjukkan ketergantungan nilai kapasitansi parasit pada tegangan sumber-sumber yang diterapkan. Dapat dilihat bahwa bahkan setelah tegangan source-drain melewati ambang 20 V, kapasitansi tidak berubah secara signifikan.
Gambar 9 menunjukkan ketergantungan penurunan tegangan maju di dioda internal pada besarnya arus drain dan suhu. Gambar 8 menunjukkan wilayah operasi aman transistor sebagai fungsi dari panjang on-time, besaran arus drain, dan tegangan drain-source.
Gambar 11 menunjukkan arus drain maksimum versus suhu case.
Gambar a dan b menunjukkan rangkaian pengukur dan grafik yang menunjukkan diagram waktu pembukaan transistor dalam proses peningkatan tegangan gerbang dan dalam proses pengosongan kapasitansi gerbang ke nol.
Gambar 12 menunjukkan grafik ketergantungan karakteristik termal rata-rata transistor (badan kristal) pada durasi pulsa, tergantung pada siklus kerja.
Gambar a dan b menunjukkan pengaturan pengukuran dan grafik efek destruktif pada transistor pulsa ketika induktor dibuka.
Gambar 14 menunjukkan ketergantungan energi pulsa maksimum yang diizinkan pada nilai arus terputus dan suhu.
Gambar a dan b menunjukkan grafik dan diagram pengukuran muatan gerbang.
Gambar 16 menunjukkan pengaturan pengukuran dan grafik transien tipikal di dioda internal transistor.
Gambar terakhir menunjukkan casing transistor IRFP460LC, dimensinya, jarak antar pin, penomorannya: 1-gate, 2-drain, 3-east.
Jadi, setelah membaca lembar data, pengembang mana pun akan dapat memilih daya yang cocok atau tidak banyak, efek medan atau transistor IGBT untuk konverter daya yang dirancang atau diperbaiki, baik itu inverter las, pekerja frekuensi atau konverter pengalih daya lainnya.
Mengetahui parameter transistor efek medan, Anda dapat mengembangkan driver dengan kompeten, mengkonfigurasi pengontrol, melakukan perhitungan termal, dan memilih heatsink yang sesuai tanpa harus menginstal terlalu banyak.