Lauktranzistoru parametri: kas rakstīts datu lapā
Jaudas invertori un daudzas citas elektroniskas ierīces mūsdienās reti iztiek bez jaudīgu MOSFET (lauka efekta) vai IGBT tranzistori… Tas attiecas gan uz augstfrekvences pārveidotājiem, piemēram, metināšanas invertoriem, gan uz dažādiem mājas projektiem, kuru shēmas ir pilnas internetā.
Šobrīd ražoto jaudas pusvadītāju parametri ļauj pārslēgt desmitiem un simtiem ampēru strāvas pie sprieguma līdz 1000 voltiem. Šo komponentu izvēle mūsdienu elektronikas tirgū ir diezgan plaša, un lauka tranzistora izvēle ar nepieciešamajiem parametriem mūsdienās nekādā ziņā nav problēma, jo katrs sevi cienošs ražotājs pavada konkrētu lauka tranzistora modeli ar tehnisko dokumentāciju, kuru vienmēr var atrast gan ražotāja oficiālajā vietnē, gan pie oficiālajiem izplatītājiem.
Pirms turpināt izstrādāt šo vai citu ierīci, izmantojot norādītos barošanas avota komponentus, jums vienmēr jāzina, ar ko tieši jūs nodarbojaties, it īpaši, izvēloties konkrētu lauka efekta tranzistoru.Šim nolūkam viņi vēršas pie informācijas lapām. Datu lapa ir oficiāls elektronisko komponentu ražotāja dokuments, kurā ir apraksti, parametri, produkta īpašības, tipiskās diagrammas un daudz kas cits.
Apskatīsim, kādus parametrus ražotājs norāda datu lapā, ko tie nozīmē un kam tie paredzēti. Apskatīsim IRFP460LC FET datu lapas piemēru. Šis ir diezgan populārs HEXFET jaudas tranzistors.
HEXFET nozīmē šādu kristāla struktūru, kurā tūkstošiem paralēli savienotu sešstūra MOSFET šūnu ir sakārtotas vienā kristālā. Šis risinājums ļāva ievērojami samazināt atvērtā kanāla Rds (ieslēgts) pretestību un ļāva pārslēgt lielas strāvas. Tomēr pāriesim pie parametru pārskatīšanas, kas norādīti tieši IRFP460LC datu lapā no Starptautiskā taisngrieža (IR).
Skat Fig_IRFP460LC
Pašā dokumenta sākumā ir dots tranzistora shematisks attēls, norādīti tā elektrodu apzīmējumi: G-gate (vārti), D-drain (drenāža), S-avots (avots), kā arī tā galvenais. ir norādīti parametri un norādītas atšķirīgās īpašības. Šajā gadījumā mēs redzam, ka šis N-kanālu FET ir paredzēts maksimālajam spriegumam 500 V, tā atvērtā kanāla pretestība ir 0,27 omi, un tā ierobežojošā strāva ir 20 A. Samazinātā aizbīdņa lādiņa ļauj izmantot šo komponentu augstā temperatūrā. frekvences ķēdes ar zemām enerģijas izmaksām pārslēgšanas kontrolei. Zemāk ir tabula (1. att.) ar dažādu parametru maksimālajām pieļaujamajām vērtībām dažādos režīmos.
-
Id @ Tc = 25 °C; Nepārtraukta drenāžas strāva Vgs pie 10 V — maksimālā nepārtrauktā, nepārtrauktā drenāžas strāva, ja FET ķermeņa temperatūra ir 25 °C, ir 20 A. Pie aizslēga avota sprieguma 10 V.
-
Id @ Tc = 100 °C; Nepārtraukta drenāžas strāva Vgs pie 10 V — maksimālā nepārtrauktā, nepārtrauktā drenāžas strāva FET ķermeņa temperatūrā 100 °C ir 12 A. Pie aizslēga avota sprieguma 10 V.
-
Idm @ Tc = 25 °C; Impulsa drenāžas strāva — maksimālā impulsa, īstermiņa drenāžas strāva FET ķermeņa temperatūrā 25 °C ir 80 A. Atbilstoši pieņemamai savienojuma temperatūrai. 11. attēlā (11. attēls) sniegts attiecīgo attiecību skaidrojums.
-
Pd @ Tc = 25 °C jaudas izkliede — maksimālā jauda, ko izkliedē tranzistora korpuss, korpusa temperatūrā 25 °C, ir 280 W.
-
Lineārais samazināšanas koeficients — par katru temperatūras paaugstināšanos par 1°C jaudas izkliede palielinās par papildu 2,2 vatiem.
-
Vgs vārti-avots spriegums — maksimālais vārtu-avota spriegums nedrīkst būt lielāks par +30V vai zemāks par -30V.
-
Eas viena impulsa lavīnas enerģija — viena impulsa maksimālā enerģija kanalizācijā ir 960 mJ. Paskaidrojums ir sniegts attēlā. 12 (12. att.).
-
Iar lavīnas strāva — maksimālā pārtraukuma strāva ir 20 A.
-
Ausu atkārtotas lavīnas enerģija — atkārtotu impulsu maksimālā enerģija kanalizācijā nedrīkst pārsniegt 28 mJ (katram impulsam).
-
dv / dt maksimālā diodes atjaunošana dv / dt — drenāžas sprieguma maksimālais pieauguma ātrums ir 3,5 V / ns.
-
Tj, Tstg Savienojuma darbības un uzglabāšanas temperatūras diapazons — Drošs temperatūras diapazons no -55 ° C līdz + 150 ° C.
-
Lodēšanas temperatūra, 10 sekundes - maksimālā lodēšanas temperatūra ir 300 ° C un vismaz 1,6 mm attālumā no korpusa.
-
Montāžas griezes moments, 6-32 vai M3 skrūve — maksimālais korpusa montāžas griezes moments nedrīkst pārsniegt 1,1 Nm.
Zemāk ir temperatūras pretestības tabula (2. att.). Šie parametri būs nepieciešami, izvēloties piemērotu radiatoru.
-
Rjc savienojums ar korpusu (kristāla korpuss) 0,45 ° C / W.
-
Rcs Korpuss līdz izlietnei, plakana, ieeļļota virsma 0,24 ° C / W
-
Rja Junction-to-Ambient ir atkarīgs no radiatora un apkārtējās vides apstākļiem.
Nākamajā tabulā ir norādīti visi nepieciešamie FET elektriskie raksturlielumi 25 ° C temperatūrā (sk. 3. att.).
-
V (br) dss Avota–avota izejas spriegums — spriegums no avota uz avotu, pie kura notiek pārrāvums, ir 500 V.
-
ΔV (br) dss / ΔTj Sadalījuma sprieguma temperatūra. Koeficients - temperatūras koeficients, pārrāvuma spriegums, šajā gadījumā 0,59 V / ° C.
-
Rds (ieslēgts) Statiskā pretestība starp avotu un avotu - pretestība starp avotu un atvērtā kanāla avotu 25 ° C temperatūrā, šajā gadījumā tā ir 0,27 omi. Tas ir atkarīgs no temperatūras, bet vairāk par to vēlāk.
-
Vgs (th) Gres Threshold Voltage — sliekšņa spriegums tranzistora ieslēgšanai. Ja vārtu avota spriegums ir mazāks (šajā gadījumā 2–4 V), tad tranzistors paliks aizvērts.
-
gfs Forward Conductance — pārneses raksturlieluma slīpums, kas vienāds ar noteces strāvas izmaiņu attiecību pret aizbīdņa sprieguma izmaiņām. Šajā gadījumā to mēra pie iztukšošanas avota sprieguma 50 V un iztukšošanas strāvas 20 A. Mēra ampēros/voltos vai Siemens.
-
Idss Avota–avota noplūdes strāvas–izplūdes strāva ir atkarīga no avota–avota sprieguma un temperatūras. Mērīts mikroampēros.
-
Igss priekšējā noplūde no vārtiem uz avotu un reversās noplūdes vārtu noplūdes strāva. To mēra nanoampēros.
-
Qg Total Gate Charge — lādiņš, kas jāpaziņo vārtiem, lai atvērtu tranzistoru.
-
Qgs Gate-to-Source Charge-gate-to-Source jaudas uzlāde.
-
Qgd Gate-to-Drain ("Miller") Uzlādei atbilstošā novadītāja lādiņa (Miller kapacitātes)
Šajā gadījumā šie parametri tika mērīti pie avota-avota sprieguma, kas vienāds ar 400 V, un iztukšošanas strāvu 20 A. Ir parādīta šo mērījumu diagramma un grafiks.
-
td (ieslēgts) Turn -On Delay Time — laiks tranzistora atvēršanai.
-
tr Rise Time — atvēršanās impulsa pieauguma laiks (augošā mala).
-
td (izslēgts) Turn -Off Delay Time — laiks, lai aizvērtu tranzistoru.
-
tf Fall Time — impulsa krišanas laiks (tranzistora aizvēršanās, krītošā mala).
Šajā gadījumā mērījumus veic ar barošanas spriegumu 250 V, iztukšošanas strāvu 20 A, ar vārtu ķēdes pretestību 4,3 omi un iztukšošanas ķēdes pretestību 20 omi. Shēmas un diagrammas ir parādītas 10. a un b attēlā.
-
Ld Iekšējā aizplūšanas induktivitāte — drenāžas induktivitāte.
-
Ls Iekšējā avota induktivitāte — avota induktivitāte.
Šie parametri ir atkarīgi no tranzistora korpusa versijas. Tie ir svarīgi draivera konstrukcijā, jo tie ir tieši saistīti ar atslēgas laika parametriem, tas ir īpaši svarīgi augstfrekvences ķēžu izstrādē.
-
Ciss ievades kapacitāte - ieejas kapacitāte, ko veido parastie aizbīdņu avota un aizbīdņu parazītiskie kondensatori.
-
Kopējā izejas kapacitāte ir izejas kapacitāte, ko veido parastie avota-avota un avota-drenāžas parazitārie kondensatori.
-
Crss Reverse Transfer Capacitance — aizvada kapacitāte (Miller capacitance).
Šie mērījumi tika veikti ar frekvenci 1 MHz, ar spriegumu no avota uz avotu 25 V. 5. attēlā parādīta šo parametru atkarība no avota-avota sprieguma.
Nākamajā tabulā (sk. 4. att.) ir aprakstītas integrētas iekšējā lauka efekta tranzistora diodes īpašības, kas parasti atrodas starp avotu un noteci.
-
Ir nepārtraukta avota strāva (ķermeņa diode) — diodes maksimālā nepārtrauktā avota strāva.
-
Ism impulsa avota strāva (ķermeņa diode) — maksimālā pieļaujamā impulsa strāva caur diodi.
-
Vsd diodes priekšējais spriegums — tiešā sprieguma kritums pāri diodei pie 25 °C un 20 A iztukšošanas strāva, kad vārti ir 0 V.
-
trr Reverse Recovery Time — diodes reversās atkopšanas laiks.
-
QRr Reverse Recovery Charge — diodes atjaunošanas maksa.
-
ton Forward Turn-On Time — diodes ieslēgšanās laiks galvenokārt ir saistīts ar aizplūšanu un avota induktivitāti.
Tālāk datu lapā ir doti grafiki par doto parametru atkarību no temperatūras, strāvas, sprieguma un starp tiem (5. att.).
Drenāžas strāvas ierobežojumi ir norādīti atkarībā no drenāžas avota sprieguma un aizbīdņa avota sprieguma pie impulsa ilguma 20 μs. Pirmais rādītājs ir 25 ° C temperatūrai, otrais ir 150 ° C. Temperatūras ietekme uz kanāla atvēruma vadāmību ir acīmredzama.
6. attēlā grafiski parādīts šī FET pārneses raksturlielums. Acīmredzot, jo tuvāk vārtu avota spriegums ir 10 V, jo labāk tranzistors ieslēdzas. Šeit diezgan skaidri redzama arī temperatūras ietekme.
7. attēlā parādīta atvērtā kanāla pretestības atkarība no temperatūras pie drenāžas strāvas 20 A. Acīmredzot, paaugstinoties temperatūrai, palielinās arī kanāla pretestība.
8. attēlā parādīta parazitārās kapacitātes vērtību atkarība no pielietotā avota-avota sprieguma. Redzams, ka pat pēc tam, kad avota-noteces spriegums šķērso 20 V slieksni, kapacitātes būtiski nemainās.
9. attēlā parādīta iekšējās diodes tiešā sprieguma krituma atkarība no drenāžas strāvas lieluma un temperatūras. 8. attēlā parādīts tranzistora drošais darbības apgabals kā funkcija no darbības laika ilguma, drenāžas strāvas lieluma un drenāžas avota sprieguma.
11. attēlā parādīta maksimālā drenāžas strāva pret korpusa temperatūru.
Attēlos a un b ir parādīta mērīšanas ķēde un grafiks, kurā parādīta tranzistora atvēršanas laika diagramma aizslēga sprieguma palielināšanas procesā un vārtu kapacitātes izlādes procesā līdz nullei.
12. attēlā ir parādīti grafiki par tranzistora (kristāla korpusa) vidējā termiskā raksturlieluma atkarību no impulsa ilguma atkarībā no darba cikla.
Attēlos a un b parādīts mērījumu iestatījums un grafiks par destruktīvo ietekmi uz impulsa tranzistoru, kad induktors ir atvērts.
14. attēlā parādīta impulsa maksimālās pieļaujamās enerģijas atkarība no pārtrauktās strāvas vērtības un temperatūras.
Attēlos a un b ir parādīts vārtu lādiņa mērījumu grafiks un diagramma.
16. attēlā parādīts tranzistora iekšējās diodes tipisko pāreju mērījumu iestatījums un grafiks.
Pēdējā attēlā parādīts IRFP460LC tranzistora korpuss, tā izmēri, attālums starp tapām, to numerācija: 1-vārti, 2-iztekas, 3-austrumi.
Tātad, pēc datu lapas izlasīšanas jebkurš izstrādātājs varēs izvēlēties piemērotu jaudu vai maz, lauka efektu vai IGBT tranzistoru projektētam vai remontētam jaudas pārveidotājam, vai tas būtu metināšanas invertors, frekvences darbinieks vai cits jaudas pārslēgšanas pārveidotājs.
Zinot lauka efekta tranzistora parametrus, jūs varat kompetenti izstrādāt draiveri, konfigurēt kontrolieri, veikt siltuma aprēķinus un izvēlēties piemērotu radiatoru, neinstalējot pārāk daudz.