Параметри транзистора са ефектом поља: шта пише у техничком листу
Инвертори снаге и многи други електронски уређаји данас ретко пролазе без употребе моћних МОСФЕТ-ова (ефекат поља) или ИГБТ транзистори… Ово се односи како на високофреквентне претвараче као што су инвертори за заваривање, тако и на разне кућне пројекте чијих је шема пуно на Интернету.
Параметри тренутно произведених енергетских полупроводника омогућавају комутационе струје од десетина и стотина ампера на напонима до 1000 волти. Избор ових компоненти на савременом тржишту електронике је прилично широк, а избор транзистора са ефектом поља са потребним параметрима данас никако није проблем, јер сваки произвођач који поштује себе прати одређени модел транзистора са ефектом поља са техничка документација, која се увек може наћи и на званичном сајту произвођача и код званичних дилера.
Пре него што наставите са пројектовањем овог или оног уређаја користећи наведене компоненте за напајање, увек треба да знате са чиме се тачно бавите, посебно када бирате одређени транзистор са ефектом поља.У ту сврху се обраћају информативним листовима. Лист са подацима је званични документ произвођача електронских компоненти који садржи описе, параметре, карактеристике производа, типичне дијаграме и још много тога.
Да видимо које параметре произвођач наводи у техничком листу, шта они значе и чему служе. Погледајмо пример листа података за ИРФП460ЛЦ ФЕТ. Ово је прилично популаран ХЕКСФЕТ транзистор снаге.
ХЕКСФЕТ подразумева такву кристалну структуру где су хиљаде паралелно повезаних хексагоналних МОСФЕТ ћелија организоване у један кристал. Ово решење је омогућило значајно смањење отпора отвореног канала Рдс (укључено) и омогућило пребацивање великих струја. Међутим, пређимо на преглед параметара наведених директно у техничком листу ИРФП460ЛЦ од међународног исправљача (ИР).
Видите Фиг_ИРФП460ЛЦ
На самом почетку документа дат је шематски приказ транзистора, дате су ознаке његових електрода: Г-гате (капија), Д-драин (одвод), С-извор (извор), а такође и његов главни назначени су параметри и наведени су истакнути квалитети. У овом случају видимо да је овај Н-канални ФЕТ дизајниран за максимални напон од 500 В, његов отпор отвореног канала је 0,27 Охм, а његова гранична струја је 20 А. Смањено пуњење гејта омогућава да се ова компонента користи у високим фреквентна кола са ниским трошковима енергије за комутационо управљање. Испод је табела (слика 1) са максимално дозвољеним вредностима различитих параметара у различитим режимима.
-
Ид @ Тц = 25 °Ц; Континуална струја одвода Вгс @ 10В — Максимална стална, континуирана струја одвода, на телесној температури ФЕТ-а од 25 °Ц, је 20 А. При напону гејт-извор од 10 В.
-
Ид @ Тц = 100 °Ц; Континуална струја одвода Вгс @ 10В — Максимална стална, континуирана струја одвода, на телесној температури ФЕТ-а од 100 °Ц, је 12 А. При напону гејт-извор од 10 В.
-
Идм @ Тц = 25 °Ц; Пулсна дренажна струја — Максимална импулсна, краткотрајна струја одвода, на телесној температури ФЕТ-а од 25 °Ц је 80 А. У зависности од прихватљиве температуре споја. Слика 11 (Слика 11) даје објашњење релевантних односа.
-
Пд @ Тц = 25 °Ц Расипање снаге — Максимална снага коју троши кућиште транзистора, при температури кућишта од 25 °Ц, је 280 В.
-
Линеарни фактор смањења вредности — За сваки пораст температуре кућишта за 1°Ц, расипање снаге се повећава за додатних 2,2 вата.
-
Вгс Гате-то-Соурце Волтаге - Максимални напон од капије до извора не би требало да буде већи од +30В или испод -30В.
-
Еас Сингле Пулсе Аваланцхе Енерги — Максимална енергија једног импулса у канализацији је 960 мЈ. Објашњење је дато на сл. 12 (сл. 12).
-
Иар Аваланцхе Цуррент — Максимална струја прекида је 20 А.
-
Енергија лавине која се понавља у уху — Максимална енергија поновљених импулса у канализацији не сме да пређе 28 мЈ (за сваки импулс).
-
дв / дт Пеак Диоде Рецовери дв / дт — Максимална брзина пораста напона одвода је 3,5 В / нс.
-
Тј, Тстг Температурни опсег рада споја и складиштења — Безбедан температурни опсег од -55 ° Ц до + 150 ° Ц.
-
Температура лемљења, 10 секунди — максимална температура лемљења је 300 ° Ц, а на удаљености од најмање 1,6 мм од тела.
-
Момент монтаже, 6-32 или М3 завртањ — максимални обртни момент за монтажу кућишта не би требало да прелази 1,1 Нм.
Испод је табела температурних отпора (слика 2.). Ови параметри ће бити неопходни при избору одговарајућег радијатора.
-
Рјц спој на кућиште (кристално кућиште) 0,45 ° Ц / В.
-
Рцс Тело до судопера, равна, подмазана површина 0,24 ° Ц / В
-
Рја спој на амбијент зависи од хладњака и услова околине.
Следећа табела садржи све потребне електричне карактеристике ФЕТ-а на температури матрице од 25°Ц (види слику 3).
-
В (бр) дсс Излазни напон извор-извор—изворни напон при којем долази до квара је 500 В.
-
ΔВ (бр) дсс / ΔТј Температура напона пробоја. Коефицијент — температурни коефицијент, пробојни напон, у овом случају 0,59 В / ° Ц.
-
Рдс (он) Статички отпор између извора и извора - отпор између извора и извора отвореног канала на температури од 25 ° Ц, у овом случају је 0,27 Охм. Зависи од температуре, али о томе касније.
-
Вгс (тх) Грес Тхресхолд Волтаге — гранични напон за укључивање транзистора. Ако је напон гејт-извор мањи (у овом случају 2—4 В), транзистор ће остати затворен.
-
гфс Форвард Цондуцтанце — Нагиб карактеристике преноса једнак односу промене струје одвода и промене напона гејта. У овом случају се мери при напону дрејн-извор од 50 В и струји одвода од 20 А. Мерено у амперима/волтима или Сиеменс-у.
-
Идсс Струја цурења од извора до извора зависи од напона и температуре од извора до извора. Измерено у микроамперима.
-
Игсс од капије до извора напред цурења и од капије до извора обрнутог цурења струје цурења на капији. Мери се у наноамперима.
-
Кг Тотал Гате Цхарге — наелектрисање које се мора пријавити капији да би се транзистор отворио.
-
Кгс Гате-то-Соурце Цхарге-гате-то-соурце пуњење капацитета.
-
Кгд Гате-то-Драин («Миллер») Одговарајуће пуњење од капије до одвода (Миллер капацитивности)
У овом случају, ови параметри су мерени при напону од извора до извора једнаком 400 В и струји одвода од 20 А. Приказани су дијаграм и графикон ових мерења.
-
тд (укључено) Турн -Он Делаи Тиме — време за отварање транзистора.
-
тр Рисе Тиме — време пораста импулса отварања (узлазна ивица).
-
тд (искључено) Турн -Офф Делаи Тиме — време за затварање транзистора.
-
тф Фалл Тиме — време пада импулса (затварање транзистора, опадајућа ивица).
У овом случају мерења се врше при напону напајања од 250 В, са струјом одвода од 20 А, са отпором кола гејта од 4,3 Охма и отпором одводног кола од 20 Охма. Шеме и графикони су приказани на сликама 10 а и б.
-
Лд Индуктивност унутрашњег одвода — индуктивност одвода.
-
Лс Унутрашња индуктивност извора — индуктивност извора.
Ови параметри зависе од верзије кућишта транзистора. Они су важни у дизајну драјвера, јер су директно повезани са временским параметрима кључа, што је посебно важно у развоју високофреквентних кола.
-
Цисс улаз Капацитивност-улазни капацитет формиран од конвенционалних гејт-извор и гејт-дрејн паразитских кондензатора.
-
Цосс излазна капацитивност је излазна капацитивност коју формирају конвенционални паразитски кондензатори од извора до извора и од извора до одвода.
-
Црсс Реверсе Трансфер Цапацитанце — капацитивност гејт-драин (Миллер капацитивност).
Ова мерења су обављена на фреквенцији од 1 МХз, са напоном од извора до извора од 25 В. На слици 5 приказана је зависност ових параметара од напона извор-извор.
Следећа табела (види слику 4) описује карактеристике интегрисане интерне транзисторске диоде са ефектом поља која се конвенционално налази између извора и одвода.
-
Ис Цонтинуоус Соурце Цуррент (Боди Диоде) — максимална континуирана изворна струја диоде.
-
Исм Пулсед Соурце Цуррент (Боди Диоде) — максимална дозвољена импулсна струја кроз диоду.
-
Предњи напон Всд диоде — Пад напона напред на диоди на 25 °Ц и струји одвода од 20 А када је гејт 0 В.
-
трр Реверсе Рецовери Тиме — време обрнутог опоравка диоде.
-
КРр Реверсе Рецовери Цхарге — пуњење диоде за опоравак.
-
тон Форвард Турн-Он Тиме - Време укључивања диоде је углавном због индуктивности одвода и извора.
Даље у техничком листу су дати графикони зависности датих параметара од температуре, струје, напона и између њих (слика 5).
Дате су границе струје одвода, у зависности од напона дрејн-извор и напона гејт-извор при трајању импулса од 20 μс. Прва цифра је за температуру од 25 ° Ц, друга за 150 ° Ц. Ефекат температуре на управљивост отварања канала је очигледан.
Слика 6 графички приказује преносну карактеристику овог ФЕТ-а. Очигледно, што је напон гејт-извор ближи 10 В, то се транзистор боље укључује. Овде је такође прилично јасно видљив утицај температуре.
На слици 7 приказана је зависност отпора отвореног канала при струји одвода од 20 А од температуре. Очигледно, како се температура повећава, расте и отпор канала.
На слици 8 приказана је зависност вредности паразитне капацитивности од примењеног напона извор-извор. Може се видети да чак и након што напон извор-одвод пређе праг од 20 В, капацитети се не мењају значајно.
На слици 9 приказана је зависност пада напона напред у унутрашњој диоди од величине струје одвода и од температуре. Слика 8 приказује безбедно радно подручје транзистора у функцији дужине времена укључења, величине струје одвода и напона дрејн-извора.
Слика 11 приказује максималну струју одвода у зависности од температуре кућишта.
На сликама а и б приказано је мерно коло и график који приказује временски дијаграм отварања транзистора у процесу повећања напона капије и у процесу пражњења капацитивности капије на нулу.
На слици 12 приказани су графикони зависности просечне топлотне карактеристике транзистора (кристалног тела) од трајања импулса у зависности од радног циклуса.
На сликама а и б приказана је мерна поставка и график деструктивног дејства на транзистор импулса при отварању индуктора.
На слици 14 приказана је зависност максимално дозвољене енергије импулса од вредности прекинуте струје и температуре.
Слике а и б приказују графикон и дијаграм мерења наелектрисања капије.
Слика 16 приказује мерну поставку и графикон типичних прелазних појава у интерној диоди транзистора.
Последња слика приказује случај транзистора ИРФП460ЛЦ, његове димензије, растојање између пинова, њихово нумерисање: 1-капија, 2-одвод, 3-исток.
Дакле, након читања листа са подацима, сваки програмер ће моћи да изабере одговарајућу снагу или не много, ефекат поља или ИГБТ транзистор за пројектовани или поправљени претварач снаге, било да инвертер за заваривање, фреквентни радник или други преклопни претварач снаге.
Познавајући параметре транзистора са ефектом поља, можете компетентно да развијете драјвер, конфигуришете контролер, извршите термичке прорачуне и изаберете одговарајући хладњак без потребе да инсталирате превише.