Sealladh farsaing air MOSFET

Tha cumhachd MOSFET cuideachd air a roinn ann an seòrsa snaim agus seòrsa geata inslithe, ach mar as trice bidh e a’ toirt iomradh air an t-seòrsa geata inslithe MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET), ris an canar cumhachd MOSFET (Power MOSFET). Mar as trice canar transistor inntrigidh electrostatic (Transistor Inntrigidh Statach - SIT). Tha e air a chomharrachadh le bholtadh a’ gheata gus smachd a chumail air an t-sruth drèanaidh, tha cuairteachadh dràibhidh sìmplidh, feumach air glè bheag de chumhachd dràibhidh, astar gluasad luath, tricead obrachaidh àrd, tha seasmhachd teirmeach nas fheàrr na anGTR, ach tha an comas làithreach aige beag, bholtachd ìosal, sa chumantas chan eil e a’ buntainn ach ri cumhachd nach eil nas motha na 10kW de innealan dealanach cumhachd.

1. Cumhachd MOSFET structar agus prionnsabal obrachaidh

Seòrsaichean cumhachd MOSFET: a rèir an t-seanail giùlain faodar a roinn ann an sianal P agus N-sianal. A rèir an bholtaids geata faodar amplitude a roinn ann an; seòrsa dòrtadh; nuair a tha bholtaids a’ gheata neoni nuair a tha am pòla stòr drèanaidh eadar gu bheil seanal giùlain ann, air àrdachadh; airson inneal seanail N (P), tha bholtadh a ’gheata nas àirde na (nas lugha na) neoni mus bi sianal giùlain ann, tha an cumhachd MOSFET gu ìre mhòr air a neartachadh le N-seanail.

1.1 CumhachdMOSFETstructar　　

Structar a-staigh cumhachd MOSFET agus samhlaidhean dealain; chan eil ann ach aon neach-giùlan polarity (polys) a tha an sàs anns an giùlan, na transistor unipolar. Tha uidheamachd giùlain an aon rud ris an MOSFET cumhachd ìosal, ach tha eadar-dhealachadh mòr aig an structar, is e inneal giùlain còmhnard a th ’anns an MOSFET cumhachd ìosal, an MOSFET cumhachd a’ mhòr-chuid den structar giùlain dìreach, ris an canar cuideachd an VMOSFET (MoSFET Vertical). , a tha gu mòr a 'leasachadh bholtaids inneal MOSFET agus comas seasamh an-dràsta.

A rèir na h-eadar-dhealachaidhean anns an structar giùlain dìreach, ach cuideachd air a roinn ann an cleachdadh groove cumadh V gus giùlan dìreach an VVMOSFET a choileanadh agus tha structar MOSFET dà-sgaraichte giùlain dìreach den VDMOSFET (Dùbailte eadar-dhealaichte Vertical).MOSFET), tha am pàipear seo air a dheasbad sa mhòr-chuid mar eisimpleir de innealan VDMOS.

Cumhachd MOSFETs airson ioma structar aonaichte, leithid International Rectifier (International Rectifier) ​​HEXFET a’ cleachdadh aonad sia-thaobhach; Siemens (Siemens) SIPMOSFET a 'cleachdadh aonad ceàrnagach; Motorola (Motorola) TMOS a 'cleachdadh aonad ceart-cheàrnach leis an rèiteachadh cumadh "Pin".

1.2 Cumhachd MOSFET prionnsabal obrachadh

Gearradh dheth: eadar na pòlaichean stòr drèanaidh agus solar cumhachd adhartach, tha na pòlaichean stòr-gheata eadar an bholtadh neoni. sgìre bhunaiteach p agus sgìre drift N air a chruthachadh eadar ceann-rathaid PN J1 claonadh cùil, gun sruthadh sruth eadar na pòlaichean stòr drèanaidh.

Giùlan: Le bholtadh dearbhach UGS air a chuir a-steach eadar na cinn-uidhe stòr-gheata, tha an geata air a chòmhdach gus nach bi sruth geata a’ sruthadh. Ach, bidh bholtadh dearbhach a ’gheata a’ putadh air falbh na tuill anns an sgìre P gu h-ìosal, agus a ’tàladh na h-oligons-electrons anns an sgìre P gu uachdar na P-sgìre fon gheata nuair a tha an UGS nas àirde na an sgìre P. UT (bholtaid tionndaidh no bholtaids stairsnich), bidh an dùmhlachd de eleactronan air uachdar na sgìre P fon gheata nas motha na dùmhlachd nan tuill, gus an tionndaidh an semiconductor seòrsa P a-steach do sheòrsa N agus a bhith na shreath inverted, agus tha an còmhdach inverted a’ cruthachadh sianal N agus a’ toirt air an t-snaim PN J1 a dhol à sealladh, a’ drèanadh agus a’ giùlan stòr.

1.3 Feartan bunaiteach MOSFETan cumhachd

1.3.1 Feartan Statach.

Canar feart gluasaid an MOSFET ris an dàimh eadar an ID sruth drèanaidh agus an bholtadh UGS eadar stòr a’ gheata, tha ID nas motha, tha an dàimh eadar ID agus UGS timcheall air sreathach, agus tha leathad an lùb air a mhìneachadh mar an transconductance Gfs .

Feartan bholt-ampere drain (feartan toraidh) an MOSFET: roinn gearraidh (a rèir roinn gearraidh an GTR); roinn sùghaidh (a rèir roinn leudachaidh an GTR); sgìre neo-shàthachaidh (a rèir roinn sùghaidh an GTR). Bidh am MOSFET cumhachd ag obair anns an stàit suidsidh, ie, bidh e a’ tionndadh air ais is air adhart eadar an roinn gearraidh agus an roinn neo-shàthachaidh. Tha diode dìosganach aig an MOSFET cumhachd eadar na cinn-uidhe stòr drèanaidh, agus bidh an inneal a’ giùlan nuair a thèid bholtadh cùil a chuir an sàs eadar na cinn-uidhe stòr drèanaidh. Tha co-èifeachd teòthachd adhartach aig an aghaidh air-stàite an MOSFET cumhachd, a tha fàbharach airson an sruth a chothromachadh nuair a tha na h-innealan ceangailte aig an aon àm.

1.3.2 Dynamic Caracterization;

a chuairt deuchainn agus cruth-tonn pròiseas suidse.

Am pròiseas tionndaidh; ùine dàil tionndaidh td (air adhart) - an ùine eadar an t-àm air thoiseach agus an àm nuair a thòisicheas uGS = UT agus iD a’ nochdadh; ùine àrdachadh tr- an ùine nuair a dh’ èiricheas uGS bho uT gu bholtadh a’ gheata UGSP aig a bheil am MOSFET a’ dol a-steach don roinn neo-shàthaichte; tha luach stàite seasmhach iD air a dhearbhadh leis a’ bholtadh solarachaidh drèanaidh, UE, agus an drèana Tha meud UGSP co-cheangailte ri luach stàite seasmhach iD. Às deidh do UGS UGSP a ruighinn, tha e fhathast ag èirigh fo ghnìomh suas gus an ruig e staid sheasmhach, ach chan eil iD air atharrachadh. Ùine tionndaidh air tonna-Suim ùine dàil tionndaidh agus ùine àrdachadh.

Ùine dàil dheth td (dheth) -Tha an ùine nuair a thòisicheas iD a’ dol sìos gu neoni bhon àm suas a’ tuiteam gu neoni, tha Cin air a sgaoileadh tro Rs agus RG, agus bidh uGS a’ tuiteam gu UGSP a rèir lùb eas-chruthach.

Ùine tuiteam tf- An ùine bho nuair a chumas uGS a’ tuiteam bho UGSP agus iD a’ dol sìos gus an tèid an sianal à sealladh aig uGS <UT agus ID a’ tuiteam gu neoni. Ùine tionndaidh - Suim na h-ùine dàil tionndaidh agus an ùine tuiteam.

Astar tionndaidh 1.3.3 MOSFET.

Tha deagh dhàimh aig astar suidse MOSFET agus cosgais agus sgaoileadh Cin, chan urrainn don neach-cleachdaidh Cin a lughdachadh, ach faodaidh e an aghaidh cuairteachaidh a-staigh Rs a lughdachadh gus an ùine a lughdachadh, gus astar an tionndaidh a luathachadh, chan eil MOSFET an urra ach ris an giùlan polytronic, chan eil buaidh stòraidh oligotronic ann, agus mar sin tha am pròiseas dùnadh gu math luath, an ùine tionndaidh 10-100ns, faodaidh tricead obrachaidh a bhith suas ri 100kHz no barrachd, Is e an ìre as àirde de na prìomh innealan dealanach cumhachd.

Feumaidh innealan fo smachd achaidh cha mhòr nach eil sruth inntrigidh aig fois. Ach, rè a ’phròiseas suidse, feumaidh an capacitor cuir a-steach a bhith air a ghearradh agus air a leigeil ma sgaoil, a tha fhathast a’ feumachdainn ìre sònraichte de chumhachd dràibhidh. Mar as àirde am tricead tionndaidh, is ann as motha a bhios an cumhachd dràibhidh a dhìth.

1.4 Leasachadh dèanadais fiùghantach

A bharrachd air an iarrtas inneal gus beachdachadh air bholtaids an inneal, an-dràsta, tricead, ach feumaidh e cuideachd maighstireachd a dhèanamh air mar a dhìonas tu an inneal, gun a bhith a ’dèanamh an inneal anns na h-atharrachaidhean neo-ghluasadach anns a’ mhilleadh. Gu dearbh tha an thyristor na mheasgachadh de dhà transistors bipolar, còmhla ri comas mòr mar thoradh air an raon mhòr, agus mar sin tha a chomas dv / dt nas so-leònte. Airson di/dt tha duilgheadas sgìre giùlain leudaichte aige cuideachd, agus mar sin tha e cuideachd a’ cur crìochan gu math cruaidh.

Tha cùis an MOSFET cumhachd gu math eadar-dhealaichte. Thathas gu tric a’ tomhas a chomas dv/dt agus di/dt a thaobh comas gach nanosecond (seach gach microsecond). Ach a dh’ aindeoin seo, tha crìochan coileanaidh fiùghantach aige. Faodar iad sin a thuigsinn a thaobh structar bunaiteach MOSFET cumhachd.

Structar MOSFET cumhachd agus a chuairt co-ionann iomchaidh. A bharrachd air an capacitance ann an cha mhòr a h-uile pàirt den inneal, feumar beachdachadh gu bheil diode aig an MOSFET ceangailte ann an co-shìnte. Bho shealladh sònraichte, tha transistor dìosganach ann cuideachd. (Dìreach mar a tha thyristor parasitic aig IGBT cuideachd). Tha iad sin nam feartan cudromach ann an sgrùdadh giùlan fiùghantach MOSFETs.

An toiseach tha comas maoim-sneachda aig a’ diode gnèitheach a tha ceangailte ri structar MOSFET. Mar as trice tha seo air a chuir an cèill a thaobh comas maoim-sneachda singilte agus comas maoim-sneachda ath-aithris. Nuair a tha an cùl di/dt mòr, tha an diode fo smachd spìc cuisle gu math luath, aig a bheil comas a dhol a-steach don sgìre maoim-sneachda agus a dh’ fhaodadh cron a dhèanamh air an inneal aon uair ‘s gu bheilear a’ dol thairis air a chomas maoim-sneachda. Coltach ri diode snaim PN sam bith, tha e gu math toinnte sgrùdadh a dhèanamh air na feartan fiùghantach aige. Tha iad gu math eadar-dhealaichte bhon bhun-bheachd shìmplidh de shnaim PN a 'giùlan air adhart agus a' bacadh air an taobh eile. Nuair a thuiteas an sruth gu luath, bidh an diode a’ call a chomas bacaidh cùil airson ùine ris an canar an ùine ath-bheothachaidh cùil. tha ùine ann cuideachd nuair a dh'fheumas an snaim PN giùlan gu luath agus nach eil e a 'nochdadh glè bheag de dh' ionnsaigh. Aon uair ‘s gu bheil in-stealladh air adhart a-steach don diode ann am MOSFET cumhachd, bidh na mion-luchd-giùlan a tha air an stealladh cuideachd a’ cur ri iom-fhillteachd an MOSFET mar inneal multitronic.

Tha dlùth cheangal aig suidheachaidhean gluasadach ri suidheachaidhean loidhne, agus bu chòir aire gu leòr a thoirt don taobh seo san tagradh. Tha e cudromach gum bi eòlas domhainn agad air an inneal gus tuigse agus sgrùdadh a dhèanamh air na duilgheadasan co-fhreagarrach.