Tuig MOSFET ann an aon artaigil

Figear 3 Frith-aghaidh teirmeach MOSFET nuair a thèid cuisle cumhachd a chuir an sàs

Gu dearbh, is urrainn dhuinn mar a roghnaicheas tu MOSFET a roinn ann an ceithir ceumannan.

A 'chiad cheum: tagh N sianal no P sianal

Is e a’ chiad cheum ann a bhith a’ taghadh an inneal ceart airson do dhealbhaidh a bhith a’ co-dhùnadh am bu chòir dhut N-sianal no P-channel MOSFET a chleachdadh. Ann an tagradh cumhachd àbhaisteach, nuair a tha MOSFET ceangailte ris an talamh agus an luchd ceangailte ri bholtadh a’ phrìomh phìob, bidh am MOSFET a’ cruthachadh an suidse taobh ìosal. Anns an tionndadh taobh ìosal, bu chòir MOSFETan N-seanail a chleachdadh air sgàth beachdachadh air an bholtadh a dh’ fheumar gus an inneal a chuir dheth no air adhart. Nuair a tha am MOSFET ceangailte ris a’ bhus agus a’ luchdachadh gu làr, thathas a’ cleachdadh suidse àrd-thaobh. Mar as trice bithear a’ cleachdadh MOSFETan P-seanail anns an topology seo, a tha cuideachd mar thoradh air beachdachadh air draibheadh ​​​​bholtaids. Gus an inneal ceart a thaghadh airson an tagradh agad, feumaidh tu dearbhadh dè an bholtadh a tha a dhìth gus an inneal a dhràibheadh ​​​​agus an dòigh as fhasa air a dhèanamh nad dhealbhadh. Is e an ath cheum an ìre bholtachd a tha a dhìth a dhearbhadh, no an bholtadh as àirde as urrainn don inneal seasamh. Mar as àirde an ìre bholtachd, is ann as àirde a bhios cosgais an inneil. A rèir eòlas practaigeach, bu chòir an bholtadh ìre a bhith nas àirde na bholtaids prìomh phìoban no bholtadh bus. Bheir seo dìon gu leòr gus nach fàillig am MOSFET. Nuair a thaghas tu MOSFET, feumar faighinn a-mach an bholtadh as àirde a ghabhas fhulang bhon drèana chun stòr, is e sin, an VDS as àirde. Tha e cudromach fios a bhith agad gum faod an bholtadh as àirde a tha ann am MOSFET seasamh ri atharrachaidhean le teòthachd. Feumaidh dealbhadairean deuchainn a dhèanamh air caochlaidhean bholtachd thairis air an raon teòthachd obrachaidh gu lèir. Feumaidh iomall gu leòr a bhith aig a’ bholtadh comharraichte gus an raon atharrachaidh seo a chòmhdach gus dèanamh cinnteach nach fàillig an cuairteachadh. Tha feartan sàbhailteachd eile air am feum innleadairean dealbhaidh beachdachadh a’ toirt a-steach gluasadan bholtachd air adhbhrachadh le bhith ag atharrachadh electronics leithid motaran no cruth-atharraichean. Bidh bholtaids ìre ag atharrachadh airson diofar thagraidhean; mar as trice, 20V airson innealan so-ghiùlain, 20-30V airson solar cumhachd FPGA, agus 450-600V airson tagraidhean 85-220VAC.

Ceum 2: Obraich a-mach an t-sruth ìre

Is e an dàrna ceum an rangachadh làithreach den MOSFET a thaghadh. A rèir rèiteachadh a’ chuairteachaidh, bu chòir gum biodh an sruth ìre seo mar an sruth as àirde as urrainn don luchd seasamh anns a h-uile suidheachadh. Coltach ris an t-suidheachadh bholtachd, feumaidh an dealbhaiche dèanamh cinnteach gun urrainn don MOSFET a chaidh a thaghadh seasamh ris an ìre làithreach seo, eadhon nuair a ghineas an siostam spìcean gnàthach. Is e an dà shuidheachadh làithreach air an deach beachdachadh modh leantainneach agus spìc cuisle. Ann am modh giùlain leantainneach, tha am MOSFET ann an staid sheasmhach, far a bheil sruth a 'sruthadh gu leantainneach tron ​​​​inneal. Tha spìc chuisle a’ toirt iomradh air àrdachadh mòr (no sruth spìc) a’ sruthadh tron ​​inneal. Aon uair ‘s gu bheil an sruth as àirde fo na cumhaichean sin air a dhearbhadh, tha e dìreach na chùis inneal a thaghadh as urrainn an sruth as àirde seo a làimhseachadh. Às deidh dhut an sruth ìre a thaghadh, feumar cuideachd an call giùlain a thomhas. Ann an suidheachaidhean fìor, chan eil MOSFET na inneal air leth freagarrach oir tha call lùth dealain ann tron ​​​​phròiseas giùlain, ris an canar call giùlain. Bidh MOSFET gad ghiùlan fhèin mar resistor caochlaideach nuair a bhios “air adhart”, a tha air a dhearbhadh le RDS (ON) den inneal agus ag atharrachadh gu mòr le teòthachd. Faodar call cumhachd an inneal a thomhas le Iload2 × RDS (ON). Leis gu bheil an ath-sheasmhachd ag atharrachadh le teòthachd, atharraichidh an call cumhachd gu co-rèireach cuideachd. Mar as àirde an bholtadh VGS a chuirear air MOSFET, is ann as lugha a bhios an RDS(ON); air an làimh eile, mar as àirde a bhios an RDS(ON). Airson dealbhaiche an t-siostaim, is ann an seo a thig na malairtidhean a-steach a rèir bholtadh an t-siostaim. Airson dealbhadh so-ghiùlain, tha e nas fhasa (agus nas cumanta) bholtaids nas ìsle a chleachdadh, agus airson dealbhadh gnìomhachais, faodar bholtaids nas àirde a chleachdadh. Thoir an aire gun èirich an aghaidh RDS(ON) beagan leis an t-sruth. Gheibhear atharrachaidhean ann an diofar pharaimearan dealain an resistor RDS (ON) anns an duilleag dàta teignigeach a thug an neach-dèanamh seachad. Tha buaidh mhòr aig teicneòlas air feartan innealan, leis gu bheil cuid de theicneòlasan buailteach RDS (ON) àrdachadh nuair a tha iad ag àrdachadh an VDS as àirde. Airson an leithid de theicneòlas, ma tha thu an dùil VDS agus RDS (ON) a lughdachadh, feumaidh tu meud a’ chip àrdachadh, mar sin a’ meudachadh meud pacaid co-fhreagarrach agus cosgaisean leasachaidh co-cheangailte. Tha grunn theicneòlasan anns a ’ghnìomhachas a’ feuchainn ri smachd a chumail air an àrdachadh ann am meud chip, agus am fear as cudromaiche dhiubh sin tha teicneòlasan cothromachaidh seanail is cosgais. Ann an teicneòlas trench, tha clais dhomhainn air fhighe a-steach don wafer, mar as trice glèidhte airson bholtachd ìosal, gus an RDS (ON) air-aghaidh a lughdachadh. Gus buaidh VDS as àirde air RDS (ON) a lughdachadh, chaidh pròiseas colbh fàis epitaxial / colbh sgrìobadh a chleachdadh rè a’ phròiseas leasachaidh. Mar eisimpleir, tha Fairchild Semiconductor air teicneòlas ris an canar SuperFET a leasachadh a chuireas ceumannan saothrachaidh a bharrachd airson lughdachadh RDS (ON). Tha am fòcas seo air RDS (ON) cudromach oir mar a bhios bholtaids briseadh sìos MOSFET àbhaisteach a’ dol am meud, bidh RDS (ON) a’ meudachadh gu h-obann agus a’ leantainn gu àrdachadh ann am meud bàs. Bidh pròiseas SuperFET ag atharrachadh an dàimh eas-chruthach eadar RDS (ON) agus meud wafer gu dàimh sreathach. San dòigh seo, faodaidh innealan SuperFET RDS (ON) fìor mhath a choileanadh ann am meudan bàis beaga, eadhon le bholtaids briseadh suas gu 600V. Mar thoradh air an sin, faodar meud wafer a lughdachadh suas ri 35%. Do luchd-cleachdaidh deireannach, tha seo a’ ciallachadh lùghdachadh mòr ann am meud pacaid.

Ceum a Trì: Obraich a-mach riatanasan teirmeach

Is e an ath cheum ann a bhith a’ taghadh MOSFET riatanasan teirmeach an t-siostaim obrachadh a-mach. Feumaidh dealbhadairean beachdachadh air dà shuidheachadh eadar-dhealaichte, an suidheachadh as miosa agus an suidheachadh san t-saoghal fhìor. Thathas a’ moladh an toradh àireamhachaidh as miosa a chleachdadh, leis gu bheil an toradh seo a’ toirt iomall sàbhailteachd nas motha agus a’ dèanamh cinnteach nach fàillig an siostam. Tha cuid de dhàta tomhais ann cuideachd a dh’ fheumas aire air duilleag dàta MOSFET; leithid an aghaidh teirmeach eadar snaim semiconductor an inneal pacaichte agus an àrainneachd, agus an teòthachd snaim as àirde. Tha teòthachd snaim an inneil co-ionann ris an teòthachd àrainneachd as àirde a bharrachd air toradh an aghaidh teirmeach agus sgaoileadh cumhachd (teòthachd snaim = teòthachd àrainneachd as àirde + [an aghaidh teirmeach × sgaoileadh cumhachd]). A rèir an co-aontar seo, faodar an sgaoileadh cumhachd as àirde den t-siostam fhuasgladh, a tha co-ionann ri I2 × RDS (ON) le mìneachadh. Leis gu bheil an dealbhaiche air dearbhadh dè an sruth as àirde a thèid tron ​​​​inneal, faodar RDS (ON) a thomhas aig teòthachd eadar-dhealaichte. Is fhiach a bhith mothachail, nuair a bhios iad a’ dèiligeadh ri modalan teirmeach sìmplidh, gum feum luchd-dealbhaidh cuideachd beachdachadh air comas teirmeach an t-snaim semiconductor / cùis inneal agus cùis / àrainneachd; feumaidh seo nach bi am bòrd cuairteachaidh clò-bhuailte agus am pasgan a’ teasachadh suas sa bhad. Tha briseadh maoim-sneachda a’ ciallachadh gu bheil am bholtadh cùil air an inneal leth-chonnsair nas àirde na an luach as àirde agus a’ cruthachadh raon dealain làidir gus sruth an inneil àrdachadh. Bidh an sruth seo a’ sgapadh cumhachd, ag àrdachadh teòthachd an inneil, agus is dòcha a’ milleadh an inneal. Nì companaidhean semiconductor deuchainnean maoim-sneachda air innealan, obrachadh a-mach am bholtadh maoim-sneachda aca, no deuchainn air cho làidir sa tha an inneal. Tha dà dhòigh ann airson bholtaids maoim-sneachda a thomhas; tha aon dhiubh na dhòigh staitistigeil agus am fear eile àireamhachadh teirmeach. Tha àireamhachadh teirmeach air a chleachdadh gu farsaing oir tha e nas practaigeach. Tha mòran chompanaidhean air mion-fhiosrachadh a thoirt seachad mun deuchainn innealan aca. Mar eisimpleir, tha Fairchild Semiconductor a 'toirt seachad "Stiùireadh Power MOSFET Avalanche" (Stiùireadh Power MOSFET Avalanche - faodar a luchdachadh sìos bho làrach-lìn Fairchild). A bharrachd air coimpiutaireachd, tha buaidh mhòr aig teicneòlas cuideachd air buaidh maoim-sneachda. Mar eisimpleir, tha àrdachadh ann am meud bàs a’ meudachadh strì an aghaidh maoim-sneachda agus aig a’ cheann thall a’ meudachadh neart innealan. Do luchd-cleachdaidh deireannach, tha seo a’ ciallachadh a bhith a’ cleachdadh phasganan nas motha san t-siostam.

Ceum 4: Obraich a-mach coileanadh suidse

Is e an ceum mu dheireadh ann a bhith a’ taghadh MOSFET coileanadh atharrachaidh an MOSFET a dhearbhadh. Tha mòran pharaimearan ann a bheir buaidh air coileanadh suidse, ach is e an fheadhainn as cudromaiche geata / drèana, geata / stòr agus drèanadh / comas stòr. Bidh na capacitors sin a’ cruthachadh call suidsearachd san inneal leis gu bheil cosgais orra a h-uile uair a bhios iad ag atharrachadh. Mar sin tha astar tionndaidh an MOSFET air a lughdachadh, agus tha èifeachdas an inneal air a lughdachadh cuideachd. Gus na call iomlan ann an inneal obrachadh a-mach aig àm an tionndaidh, feumaidh an dealbhaiche obrachadh a-mach na call aig àm tionndaidh (Eon) agus na call aig àm tionndaidh (Eoff). Faodar cumhachd iomlan an tionndaidh MOSFET a chuir an cèill leis a’ cho-aontar a leanas: Psw = (Eon + Eoff) × tricead suidse. Tha a’ bhuaidh as motha aig cosgais a’ gheata (Qgd) air coileanadh suidse. Stèidhichte air cho cudromach sa tha coileanadh suidse, thathas an-còmhnaidh a’ leasachadh theicneòlasan ùra gus an duilgheadas suidse seo fhuasgladh. Bidh àrdachadh meud chip ag àrdachadh cosgais geata; tha seo a 'meudachadh meud an inneal. Gus call suidse a lughdachadh, tha teicneòlasan ùra leithid oxidation bonn tiugh seanail air nochdadh, ag amas air cosgais geata a lughdachadh. Mar eisimpleir, faodaidh an teicneòlas ùr SuperFET call giùlain a lughdachadh agus coileanadh suidse a leasachadh le bhith a’ lughdachadh RDS (ON) agus cosgais geata (Qg). San dòigh seo, faodaidh MOSFETn dèiligeadh ri tar-chuir bholtachd àrd-astar (dv / dt) agus gluasadan gnàthach (di / dt) aig àm suidse, agus faodaidh iad eadhon obrachadh gu earbsach aig tricead suidse nas àirde.