دستگاه های نیمه هادی قدرتی در صنعت، مصرف، نظامی و سایر زمینه ها کاربرد فراوانی دارند و از موقعیت استراتژیک بالایی برخوردارند.بیایید نگاهی به تصویر کلی دستگاه های برق از یک تصویر بیندازیم:
دستگاه های نیمه هادی قدرت را می توان با توجه به درجه کنترل سیگنال های مدار به نوع کامل، نیمه کنترل و غیر قابل کنترل تقسیم کرد.یا با توجه به ویژگی های سیگنال مدار محرک، می توان آن را به نوع ولتاژ محور، نوع جریان محور و غیره تقسیم کرد.
| طبقه بندی | نوع | دستگاه های نیمه هادی قدرت خاص |
| قابلیت کنترل سیگنال های الکتریکی | نوع نیمه کنترل شده | SCR |
| تسلط کامل | GTO، GTR، MOSFET، IGBT | |
| غیر قابل کنترل | دیود برق | |
| ویژگی های سیگنال رانندگی | نوع ولتاژ محور | IGBT، MOSFET، SITH |
| نوع رانده فعلی | SCR، GTO، GTR | |
| شکل موج سیگنال موثر | نوع ماشه پالس | SCR، GTO |
| نوع کنترل الکترونیکی | GTR، MOSFET، IGBT | |
| موقعیت هایی که در آن الکترون های حامل جریان شرکت می کنند | دستگاه دوقطبی | دیود برق، SCR، GTO، GTR، BSIT، BJT |
| دستگاه تک قطبی | ماسفت، نشستن | |
| دستگاه کامپوزیت | MCT، IGBT، SITH و IGCT |
دستگاه های نیمه هادی قدرت مختلف دارای ویژگی های متفاوتی مانند ولتاژ، ظرفیت جریان، قابلیت امپدانس و اندازه هستند.در استفاده واقعی، دستگاه های مناسب باید با توجه به زمینه ها و نیازهای مختلف انتخاب شوند.
صنعت نیمه هادی از بدو تولد تا کنون سه نسل از تغییرات مواد را پشت سر گذاشته است.تا به حال، اولین ماده نیمه هادی که توسط Si نشان داده شده است، هنوز عمدتاً در زمینه دستگاه های نیمه هادی قدرت استفاده می شود.
| مواد نیمه هادی | باند گپ (eV) | نقطه ذوب (K) | برنامه اصلی | |
| مواد نیمه هادی نسل اول | Ge | 1.1 | 1221 | ترانزیستورهای ولتاژ پایین، فرکانس پایین، ترانزیستورهای توان متوسط، آشکارسازهای نوری |
| مواد نیمه هادی نسل دوم | Si | 0.7 | 1687 | |
| مواد نیمه هادی نسل سوم | GaAs | 1.4 | 1511 | مایکروویو، دستگاه های موج میلی متری، دستگاه های ساطع کننده نور |
| SiC | 3.05 | 2826 | 1. دستگاه های پرقدرت با درجه حرارت بالا، فرکانس بالا، مقاوم در برابر تشعشع 2. آبی، درجه، دیودهای ساطع نور بنفش، لیزرهای نیمه هادی | |
| GaN | 3.4 | 1973 | ||
| AIN | 6.2 | 2470 | ||
| C | 5.5 | 3800 | ||
| ZnO | 3.37 | 2248 | ||
ویژگی های دستگاه های قدرت نیمه کنترل شده و کاملاً کنترل شده را خلاصه کنید:
| نوع وسیله | SCR | GTR | ماسفت | IGBT |
| نوع کنترل | ماشه نبض | کنترل فعلی | کنترل ولتاژ | مرکز فیلم |
| خط خود خاموشی | خاموش شدن کموتاسیون | دستگاه خود خاموش شونده | دستگاه خود خاموش شونده | دستگاه خود خاموش شونده |
| فرکانس کاری | ＜1khz | 30 کیلو هرتز | 20khz-Mhz | 40 کیلو هرتز |
| قدرت محرکه | کم اهمیت | بزرگ | کم اهمیت | کم اهمیت |
| تلفات سوئیچینگ | بزرگ | بزرگ | بزرگ | بزرگ |
| از دست دادن هدایت | کم اهمیت | کم اهمیت | بزرگ | کم اهمیت |
| سطح ولتاژ و جریان | 最大 | بزرگ | کمترین | بیشتر |
| برنامه های کاربردی نمونه | گرمایش القاء فرکانس متوسط | مبدل فرکانس یو پی اس | منبع تغذیه سوئیچینگ | مبدل فرکانس یو پی اس |
| قیمت | پایین ترین | پایین تر | در وسط | گران ترین |
| اثر مدولاسیون هدایت | دارند | دارند | هیچ یک | دارند |
ماسفت ها را بشناسید
MOSFET دارای امپدانس ورودی بالا، نویز کم و پایداری حرارتی خوب است.فرآیند تولید ساده و تشعشع قوی دارد، بنابراین معمولاً در مدارهای تقویت کننده یا مدارهای سوئیچینگ استفاده می شود.
(1) پارامترهای اصلی انتخاب: ولتاژ منبع تخلیه VDS (مقاوم در برابر ولتاژ)، جریان نشتی پیوسته ID، مقاومت روشن RDS(روشن)، ظرفیت ورودی سیس (خازن اتصال)، ضریب کیفیت FOM=Ron*Qg، و غیره.
(2) با توجه به فرآیندهای مختلف، به TrenchMOS تقسیم می شود: ماسفت ترانشه، عمدتا در میدان ولتاژ پایین در 100 ولت.ماسفت SGT (Split Gate): ماسفت گیت تقسیم شده، عمدتاً در میدان ولتاژ متوسط و پایین در 200 ولت؛ماسفت SJ: ماسفت سوپر اتصال، عمدتاً در میدان ولتاژ بالا 600-800 ولت.
در یک منبع تغذیه سوئیچینگ، مانند یک مدار تخلیه باز، تخلیه به طور سالم به بار متصل می شود که به آن تخلیه باز می گویند.در یک مدار تخلیه باز، مهم نیست که بار چقدر ولتاژ بالا وصل شده باشد، جریان بار را می توان روشن و خاموش کرد.این یک دستگاه سوئیچینگ آنالوگ ایده آل است.این اصل ماسفت به عنوان یک دستگاه سوئیچینگ است.
از نظر سهم بازار، ماسفت ها تقریباً همه در دست سازندگان بزرگ بین المللی متمرکز شده اند.در میان آنها، Infineon در سال 2015 شرکت IR (شرکت رکتیفایر بین المللی آمریکایی) را خریداری کرد و به رهبر صنعت تبدیل شد.ON Semiconductor همچنین خرید Fairchild Semiconductor را در سپتامبر 2016 تکمیل کرد. سهم بازار به رتبه دوم جهش کرد و سپس رتبه های فروش Renesas، Toshiba، IWC، ST، Vishay، Anshi، Magna و غیره قرار گرفتند.
برندهای اصلی ماسفت به چندین سری تقسیم می شوند: آمریکایی، ژاپنی و کره ای.
سری آمریکایی: Infineon، IR، Fairchild، ON Semiconductor، ST، TI، PI، AOS و غیره؛
ژاپنی: توشیبا، رنساس، ROHM و غیره؛
سری کره ای: Magna، KEC، AUK، Morina Hiroshi، Shinan، KIA
دسته بندی پکیج ماسفت
بسته های ماسفت با توجه به نحوه نصب آن بر روی برد مدار چاپی دو نوع اصلی دارند: پلاگین (Through Hole) و نصب سطحی (Surface Mount).است
نوع افزونه به این معنی است که پین های MOSFET از سوراخ های نصب صفحه PCB عبور می کنند و به صفحه PCB جوش داده می شوند.بسته های پلاگین مشترک عبارتند از: بسته درون خطی دو خط (DIP) ، بسته بندی رئوس مطالب ترانزیستور (به) و بسته آرایه شبکه پین (PGA).
بسته بندی پلاگین
نصب سطحی جایی است که پین های ماسفت و فلنج اتلاف حرارت به لنت های روی سطح برد PCB جوش داده می شوند.بسته‌های نصب سطحی معمولی عبارتند از: طرح ترانزیستور (D-PAK)، ترانزیستور طرح کوچک (SOT)، بسته طرح کوچک (SOP)، بسته چهارگانه تخت (QFP)، حامل تراشه سربی پلاستیکی (PLCC) و غیره.
پکیج نصب روی سطح
با پیشرفت تکنولوژی، بردهای PCB مانند مادربردها و کارت های گرافیک در حال حاضر کمتر و کمتر از بسته بندی مستقیم پلاگین استفاده می کنند و بیشتر از بسته بندی های روی سطح استفاده می شود.
1. بسته درون خطی دوگانه (DIP)
بسته DIP دارای دو ردیف پین است و باید در یک سوکت چیپ با ساختار DIP قرار داده شود.روش اشتقاق آن SDIP (Shrink DIP) است که یک بسته شرینک دو در خط است.چگالی پین 6 برابر بیشتر از DIP است.
فرم های ساختار بسته بندی DIP عبارتند از: DIP دولایه سرامیکی چند لایه، DIP دو خطی سرامیکی تک لایه، DIP فریم سربی (شامل نوع آب بندی شیشه-سرامیکی، نوع ساختار کپسوله پلاستیکی، محفظه شیشه ای کم ذوب سرامیکی نوع) و غیره ویژگی بسته بندی DIP این است که به راحتی می تواند جوشکاری از طریق سوراخ بردهای PCB را انجام دهد و سازگاری خوبی با مادربرد دارد.
با این حال، به دلیل اینکه منطقه بسته بندی و ضخامت آن نسبتاً بزرگ است و پین ها به راحتی در طول فرآیند وصل و جدا کردن آن آسیب می بینند، قابلیت اطمینان ضعیفی دارد.در عین حال، به دلیل تأثیر فرآیند، تعداد پین ها به طور کلی از 100 بیشتر نمی شود. بنابراین، در روند یکپارچگی بالای صنعت الکترونیک، بسته بندی DIP به تدریج از مرحله تاریخ خارج شده است.
2. بسته طرح کلی ترانزیستور (TO)
مشخصات بسته بندی اولیه، مانند TO-3P، TO-247، TO-92، TO-92L، TO-220، TO-220F، TO-251 و غیره همه طرح های بسته بندی پلاگین هستند.
TO-3P/247: یک فرم بسته بندی متداول برای ماسفت های ولتاژ متوسط و جریان بالا است.این محصول دارای ویژگی های ولتاژ مقاومت بالا و مقاومت در برابر شکست قوی است.را
TO-220/220F: TO-220F یک بسته کاملاً پلاستیکی است و هنگام نصب آن بر روی رادیاتور نیازی به افزودن پد عایق نیست.TO-220 دارای یک ورق فلزی متصل به پین وسط است و هنگام نصب رادیاتور به یک پد عایق نیاز است.ماسفت های این دو سبک بسته بندی ظاهری مشابه دارند و می توانند به جای یکدیگر استفاده شوند.را
TO-251: این محصول بسته بندی شده عمدتا برای کاهش هزینه ها و کاهش اندازه محصول استفاده می شود.عمدتا در محیط هایی با ولتاژ متوسط و جریان بالا زیر 60 آمپر و ولتاژ بالا زیر 7 نیوتن استفاده می شود.را
TO-92: این پکیج فقط برای ماسفت های ولتاژ پایین (جریان کمتر از 10 آمپر، تحمل ولتاژ زیر 60 ولت) و ولتاژ بالا 1N60/65 به منظور کاهش هزینه ها استفاده می شود.
در سال‌های اخیر، به دلیل هزینه‌های بالای جوشکاری فرآیند بسته‌بندی پلاگین و عملکرد ضعیف اتلاف گرما نسبت به محصولات پچ، تقاضا در بازار نصب سطحی افزایش یافته است که منجر به توسعه بسته‌بندی TO نیز شده است. در بسته بندی نصب روی سطح
TO-252 (همچنین D-Pak نیز نامیده می شود) و TO-263 (D2PAK) هر دو بسته نصب سطح هستند.
ظاهر محصول به بسته بندی
TO252/D-PAK یک بسته تراشه پلاستیکی است که معمولاً برای بسته بندی ترانزیستورهای قدرت و تراشه های تثبیت کننده ولتاژ استفاده می شود.این یکی از بسته های جریان اصلی فعلی است.ماسفت با استفاده از این روش بسته بندی دارای سه الکترود دروازه (G)، تخلیه (D) و منبع (S) است.پین تخلیه (D) قطع شده و استفاده نمی شود.در عوض، هیت سینک در پشت به عنوان تخلیه (D) استفاده می شود که مستقیماً به PCB جوش داده می شود.از یک طرف برای خروجی جریان های زیاد استفاده می شود و از طرف دیگر گرما را از طریق PCB دفع می کند.بنابراین، سه پد D-PAK روی PCB وجود دارد و پد تخلیه (D) بزرگتر است.مشخصات بسته بندی آن به شرح زیر است:
مشخصات اندازه بسته TO-252/D-PAK
TO-263 گونه ای از TO-220 است.این عمدتا برای بهبود راندمان تولید و اتلاف گرما طراحی شده است.از جریان و ولتاژ بسیار بالا پشتیبانی می کند.در ماسفت های جریان بالا با ولتاژ متوسط کمتر از 150 آمپر و بالای 30 ولت رایج تر است.علاوه بر D2PAK (TO-263AB)، همچنین شامل TO263-2، TO263-3، TO263-5، TO263-7 و سبک های دیگر است که عمدتاً به دلیل تعداد و فاصله پین های مختلف، تابع TO-263 هستند. .
مشخصات اندازه بسته بندی TO-263/D2PAKs
3. پین بسته آرایه شبکه (PGA)
چندین پین آرایه مربعی در داخل و خارج تراشه PGA (Pin Grid Array Package) وجود دارد.هر پین آرایه مربعی در فاصله معینی در اطراف تراشه چیده شده است.بسته به تعداد پین ها می توان آن را به 2 تا 5 دایره تبدیل کرد.در حین نصب، فقط تراشه را در سوکت مخصوص PGA قرار دهید.دارای مزایای اتصال و جدا کردن آسان و قابلیت اطمینان بالا است و می تواند با فرکانس های بالاتر سازگار شود.
سبک بسته PGA
بیشتر زیرلایه های تراشه ای آن از مواد سرامیکی ساخته شده اند و برخی از آنها از رزین پلاستیکی مخصوص به عنوان بستر استفاده می کنند.از نظر فناوری، فاصله مرکز پین معمولاً 2.54 میلی متر است و تعداد پین ها از 64 تا 447 متغیر است. ویژگی این نوع بسته بندی این است که هر چه منطقه بسته بندی (حجم) کمتر باشد، مصرف برق (عملکرد) کمتر است. ) می تواند مقاومت کند و بالعکس.این سبک بسته‌بندی تراشه‌ها در اوایل رایج‌تر بود و بیشتر برای بسته‌بندی محصولات پرمصرف مانند CPU استفاده می‌شد.به عنوان مثال، اینتل 80486 و Pentium همگی از این سبک بسته بندی استفاده می کنند.این به طور گسترده توسط تولید کنندگان ماسفت پذیرفته نشده است.
4. بسته ترانزیستور طرح کلی کوچک (SOT)
SOT (Small Out-Line Transistor) یک بسته ترانزیستور کوچک قدرت از نوع پچ است که عمدتاً شامل SOT23، SOT89، SOT143، SOT25 (یعنی SOT23-5) و غیره است. SOT323، SOT363/SOT26 (یعنی SOT23-6) و انواع دیگر مشتق شده، که از نظر اندازه کوچکتر از بسته های TO هستند.
نوع بسته SOT
SOT23 یک پکیج ترانزیستور معمولی با سه پایه بال شکل، یعنی کلکتور، امیتر و پایه است که در دو طرف ضلع بلند قطعه ذکر شده است.در میان آنها، قطره چکان و پایه در یک طرف قرار دارند.آنها در ترانزیستورهای کم مصرف، ترانزیستورهای اثر میدانی و ترانزیستورهای کامپوزیت با شبکه های مقاومتی رایج هستند.آنها استحکام خوبی دارند اما لحیم کاری ضعیفی دارند.ظاهر در شکل (الف) زیر نشان داده شده است.
SOT89 دارای سه پایه کوتاه است که در یک طرف ترانزیستور توزیع شده اند.طرف دیگر یک هیت سینک فلزی است که به پایه متصل می شود تا قابلیت اتلاف حرارت را افزایش دهد.این در ترانزیستورهای سیلیکونی پاور سطحی رایج است و برای کاربردهای توان بالاتر مناسب است.ظاهر در شکل (ب) زیر نشان داده شده است.را
SOT143 دارای چهار پین کوتاه بال شکل است که از دو طرف به بیرون هدایت می شوند.انتهای پهن تر پین کلکتور است.این نوع پکیج در ترانزیستورهای فرکانس بالا رایج است و ظاهر آن در شکل (ج) زیر نشان داده شده است.را
SOT252 یک ترانزیستور پرقدرت با سه پایه از یک طرف است و پایه میانی کوتاهتر است و کلکتور است.به پین بزرگتر در انتهای دیگر که یک ورق مسی برای دفع حرارت است وصل کنید و ظاهر آن مانند شکل (د) زیر است.
مقایسه ظاهری بسته SOT رایج
ماسفت چهار ترمینال SOT-89 معمولاً در مادربردها استفاده می شود.مشخصات و ابعاد آن به شرح زیر است:
مشخصات اندازه ماسفت SOT-89 (واحد: میلی متر)
5. بسته طرح کوچک (SOP)
SOP (بسته خارج از خط کوچک) یکی از بسته های نصب سطحی است که SOL یا DFP نیز نامیده می شود.پین ها از دو طرف بسته به شکل بال مرغ دریایی (L شکل) بیرون کشیده می شوند.جنس مواد پلاستیکی و سرامیک است.استانداردهای بسته بندی SOP شامل SOP-8، SOP-16، SOP-20، SOP-28 و ... می باشد که عدد بعد از SOP تعداد پین ها را نشان می دهد.اکثر بسته های MOSFET SOP مشخصات SOP-8 را اتخاذ می کنند.این صنعت اغلب "P" را حذف می کند و آن را به اختصار SO (Small Out-Line) می نویسد.
اندازه بسته SOP-8
SO-8 برای اولین بار توسط شرکت فیلیپ ساخته شد.این در پلاستیک بسته بندی شده است، صفحه پایینی اتلاف گرما ندارد و اتلاف حرارت ضعیفی دارد.معمولاً برای MOSFET های کم مصرف استفاده می شود.بعداً مشخصات استانداردی مانند TSOP (Thin Small Outline Package)، VSOP (Very Small Outline Package)، SSOP (Shrink SOP)، TSSOP (Thin Shrink SOP) و غیره به تدریج استخراج شد.در میان آنها، TSOP و TSSOP معمولا در بسته بندی ماسفت استفاده می شوند.
مشخصات مشتق شده SOP معمولاً برای MOSFET استفاده می شود
6. بسته چهار مسطح (QFP)
فاصله بین پایه های تراشه در بسته بندی QFP (بسته تخت چهارگانه پلاستیکی) بسیار کم است و پین ها بسیار نازک هستند.معمولاً در مدارهای مجتمع بزرگ مقیاس یا فوق بزرگ استفاده می شود و تعداد پین ها معمولاً بیش از 100 است. تراشه های بسته بندی شده در این فرم باید از فناوری نصب سطحی SMT برای لحیم کردن تراشه به مادربرد استفاده کنند.این روش بسته بندی دارای چهار ویژگی اصلی است: ① برای فناوری نصب سطحی SMD برای نصب سیم کشی بر روی تخته های مدار چاپی مناسب است.② برای استفاده با فرکانس بالا مناسب است.③ کار با آن آسان است و قابلیت اطمینان بالایی دارد.④ نسبت بین منطقه تراشه و منطقه بسته بندی اندک است.مانند روش بسته‌بندی PGA، این روش بسته‌بندی تراشه را در یک بسته پلاستیکی می‌پیچد و نمی‌تواند گرمای تولید شده در هنگام کار به موقع تراشه را دفع کند.این بهبود عملکرد MOSFET را محدود می کند.
7، بسته چهارگانه تخت بدون سرنخ (QFN)
پکیج QFN (پکیج چهار تخته بدون سرب) مجهز به کنتاکت الکترود در چهار طرف است.از آنجایی که هیچ لید وجود ندارد، منطقه نصب کوچکتر از QFP و ارتفاع کمتر از QFP است.در میان آنها، QFN سرامیکی LCC (حامل تراشه های بدون سرب) نیز نامیده می شود، و QFN پلاستیکی ارزان قیمت با استفاده از مواد پایه زیرلایه چاپ شده با رزین اپوکسی شیشه ای، پلاستیک LCC، PCLC، P-LCC و غیره نامیده می شود. این یک بسته بندی تراشه نصب شده روی سطح است. فناوری با اندازه پد کوچک، حجم کم و پلاستیک به عنوان ماده آب بندی.QFN عمدتا برای بسته بندی مدار مجتمع استفاده می شود و ماسفت استفاده نخواهد شد.با این حال ، از آنجا که اینتل یک درایور یکپارچه و راه حل MOSFET را پیشنهاد کرد ، DRMOS را در یک بسته QFN-56 راه اندازی کرد ("56" به 56 پین اتصال در پشت تراشه اشاره دارد).
لازم به ذکر است که پکیج QFN همان پیکربندی سرب خارجی را مانند پکیج طرح کلی بسیار نازک (TSSOP) دارد، اما اندازه آن 62 درصد کوچکتر از TSSOP است.بر اساس داده‌های مدل‌سازی QFN، عملکرد حرارتی آن 55 درصد بیشتر از بسته‌بندی TSSOP و عملکرد الکتریکی آن (القایی و خازن) به ترتیب 60 و 30 درصد بیشتر از بسته‌بندی TSSOP است.بزرگترین عیب این است که تعمیر آن دشوار است.
DrMOS در بسته بندی QFN-56
منابع تغذیه سوئیچینگ کاهنده گسسته DC/DC سنتی نمی توانند الزامات چگالی توان بالاتر را برآورده کنند، همچنین نمی توانند مشکل اثرات پارامترهای انگلی در فرکانس های سوئیچینگ بالا را حل کنند.با نوآوری و پیشرفت تکنولوژی، ادغام درایورها و ماسفت ها برای ساخت ماژول های چند تراشه ای به واقعیت تبدیل شده است.این روش یکپارچه سازی می تواند فضای قابل توجهی را ذخیره کند و تراکم مصرف برق را افزایش دهد.از طریق بهینه سازی درایورها و ماسفت ها به واقعیت تبدیل شده است.بهره وری برق و جریان DC با کیفیت بالا، این آی سی درایور یکپارچه DrMOS است.
Renesas نسل دوم DrMOS
بسته بدون سرب QFN-56 امپدانس حرارتی DrMOS را بسیار کم می کند.با اتصال سیم داخلی و طراحی گیره مسی، سیم کشی PCB خارجی را می توان به حداقل رساند و در نتیجه اندوکتانس و مقاومت را کاهش داد.علاوه بر این، فرآیند ماسفت سیلیکونی عمیق کانال مورد استفاده همچنین می تواند به طور قابل توجهی تلفات رسانایی، سوئیچینگ و شارژ دروازه را کاهش دهد.با انواع کنترلرها سازگار است، می تواند به حالت های عملیاتی مختلف دست یابد، و از حالت تبدیل فاز فعال APS (تغییر فاز خودکار) پشتیبانی می کند.علاوه بر بسته بندی QFN، بسته بندی دوطرفه بدون سرب (DFN) نیز یک فرآیند بسته بندی الکترونیکی جدید است که به طور گسترده در اجزای مختلف نیمه هادی ON استفاده شده است.در مقایسه با QFN، DFN دارای الکترودهای خروجی کمتری در هر دو طرف است.
8 、 حامل تراشه سرب پلاستیک (PLCC)
PLCC (بسته تخت چهارگانه پلاستیکی) شکل مربعی دارد و بسیار کوچکتر از بسته DIP است.دارای 32 پین با پین در اطراف است.پین ها از چهار طرف بسته به شکل T به بیرون هدایت می شوند.این یک محصول پلاستیکی است.فاصله مرکز پین 1.27 میلی متر است و تعداد پین ها از 18 تا 84 متغیر است. پین های J شکل به راحتی تغییر شکل نمی دهند و راحت تر از QFP کار می کنند، اما بازرسی ظاهری پس از جوشکاری دشوارتر است.بسته بندی PLCC برای نصب سیم کشی روی PCB با استفاده از فناوری نصب سطحی SMT مناسب است.دارای مزایای اندازه کوچک و قابلیت اطمینان بالا است.بسته بندی PLCC نسبتا رایج است و در مدارهای منطقی LSI، DLD (یا دستگاه منطق برنامه) و مدارهای دیگر استفاده می شود.این فرم بسته بندی اغلب در بایوس مادربرد استفاده می شود، اما در حال حاضر کمتر در ماسفت ها رایج است.
کپسوله سازی و بهبود برای شرکت های جریان اصلی
با توجه به روند توسعه ولتاژ پایین و جریان بالا در پردازنده‌ها، ماسفت‌ها باید دارای جریان خروجی زیاد، مقاومت کم، تولید حرارت کم، اتلاف سریع گرما و اندازه کوچک باشند.علاوه بر بهبود فناوری و فرآیندهای تولید تراشه، تولیدکنندگان ماسفت همچنین به بهبود فناوری بسته بندی ادامه می دهند.بر اساس سازگاری با مشخصات ظاهری استاندارد، آنها اشکال بسته بندی جدیدی را پیشنهاد می کنند و نام علامت تجاری را برای بسته های جدیدی که توسعه می دهند ثبت می کنند.
بسته های 1 、 Renesas WPAK ، LFPAK و LFPAK-I
WPAK یک بسته تابش حرارت بالا است که توسط Renesas توسعه یافته است.با تقلید از پکیج D-PAK، هیت سینک تراشه به مادربرد جوش داده می شود و گرما از طریق مادربرد پخش می شود تا پکیج کوچک WPAK نیز به جریان خروجی D-PAK برسد.WPAK-D2 دو ماسفت بالا/پایین را برای کاهش اندوکتانس سیم کشی بسته بندی می کند.
اندازه بسته Renesas WPAK
LFPAK و LFPAK-I دو بسته فرم فاکتور کوچک دیگر هستند که توسط Renesas توسعه یافته و با SO-8 سازگار هستند.LFPAK مشابه D-PAK است، اما کوچکتر از D-PAK است.lfpak-i سینک گرما را به سمت بالا قرار می دهد تا گرما را از طریق سینک گرما از بین ببرد.
بسته های Renesas LFPAK و LFPAK-I
2. بسته بندی Vishay Power-Pak و Polar-Pak
Power-PAK نام بسته ماسفت است که توسط Vishay Corporation ثبت شده است.Power-PAK شامل دو مشخصات Power-PAK1212-8 و Power-PAK SO-8 می باشد.
بسته Vishay Power-Pak1212-8
پکیج Vishay Power-PAK SO-8
Polar Pak یک بسته کوچک با اتلاف گرما دو طرفه است و یکی از فناوری های بسته بندی اصلی ویشای است.قطبی پاک همان بسته معمولی SO-8 است.در هر دو قسمت فوقانی و پایین بسته دارای نقاط اتلاف است.تجمع گرما در داخل بسته آسان نیست و می تواند چگالی جریان جریان عملیاتی را به دو برابر SO-8 افزایش دهد.در حال حاضر ، ویشای دارای مجوز فناوری قطبی پاک به Stmicroelectronics است.
بسته ویشای قطبی پاک
3. بسته های سرب Flat Onsemi SO-8 و WDFN8
در نیمه هادی دو نوع MOSFET مسطح را ایجاد کرده است که از جمله آنها SO-8 از سوی مسطح سازگار توسط بسیاری از تابلوها استفاده می شود.در MOSFET های قدرت NVMX و NVTX که اخیراً راه اندازی شده اند ، از بسته های جمع و جور DFN5 (SO-8FL) و WDFN8 برای به حداقل رساندن تلفات هدایت استفاده می کنند.همچنین دارای QG و ظرفیت کم برای به حداقل رساندن تلفات راننده است.
در بسته نیمه هادی SO-8 Flat Lead
بسته ON نیمه هادی WDFN8
4. بسته بندی NXP LFPAK و QLPAK
NXP (قبلاً PhilPs) فناوری بسته بندی SO-8 را به LFPAK و QLPAK بهبود بخشیده است.در میان آنها ، LFPAK قابل اطمینان ترین بسته SO-8 در جهان است.در حالی که QLPAK ویژگی های اندازه کوچک و بازده اتلاف گرمای بالاتر را دارد.در مقایسه با SO-8 معمولی ، QLPAK منطقه PCB 6*5 میلی متر را اشغال می کند و مقاومت حرارتی 1.5k/W دارد.
بسته NXP LFPAK
بسته بندی NXP QLPAK
4. بسته نیمه هادی ST Powerso-8
علاوه بر این ، Powerso-10 ، Power-20 ، To-220FP ، H2PAK-2 و سایر بسته ها وجود دارد.
بسته stmicroelectronic power so-8
5. بسته نیمه هادی Fairchild 56
Power 56 نام اختصاصی Farichild است و نام رسمی آن 6 D DFN5 است.بنابراین ، بسیاری از تولید کنندگان دستگاه برق 6 × DFN5 را مستقر کرده اند.
بسته Fairchild Power 56
6. یکسو کننده بین المللی (IR) بسته مستقیم FET
بسته بندی مستقیم FET باعث افزایش گرمای گرما می شود و فضای کمتری را با اتلاف گرمای خوب به خود اختصاص می دهد.
خلاصه کنید
In the future, as the electronic manufacturing industry continues to develop in the direction of ultra-thin, miniaturization, low voltage, and high current, the appearance and internal packaging structure of MOSFET will also change to better adapt to the development needs of the manufacturing صنعت.In addition, in order to lower the selection threshold for electronic manufacturers, the trend of MOSFET development in the direction of modularization and system-level packaging will become increasingly obvious, and products will develop in a coordinated manner from multiple dimensions such as performance and cost .بسته یکی از عوامل مهم مرجع برای انتخاب MOSFET است.در انتخاب واقعی ، تصمیم باید طبق نیازهای واقعی طبق اصل کلی اتخاذ شود.برخی از سیستم های الکترونیکی با اندازه PCB و ارتفاع داخلی محدود هستند.به عنوان مثال ، منبع تغذیه ماژول سیستم های ارتباطی معمولاً از بسته های DFN5*6 و DFN3*3 به دلیل محدودیت های ارتفاع استفاده می کنند.در برخی از منبع تغذیه ACDC ، طرح های فوق العاده نازک یا به دلیل محدودیت پوسته برای مونتاژ MOSFET های قدرت بسته بندی شده 220 مناسب است.در این زمان ، پین ها را می توان مستقیماً در ریشه قرار داد ، که برای محصولات بسته بندی شده TO247 مناسب نیست.برخی از طرح های بسیار نازک نیاز به پین های دستگاه خم و صاف دارند که باعث افزایش پیچیدگی انتخاب MOSFET می شود.
نحوه انتخاب ماسفت
تقریباً هر صفحه در یک برگه داده MOSFET حاوی اطلاعات ارزشمندی برای طراحان است.اما همیشه مشخص نیست که چگونه می توان داده های ارائه شده توسط تولید کنندگان را تفسیر کرد.
مانند اکثر دستگاه های الکترونیکی ، MOSFET ها تحت تأثیر دمای کار قرار می گیرند.بنابراین درک شرایط آزمون که در آن شاخص های ذکر شده اعمال می شود ، مهم است.
درجه ولتاژ
The primary characteristic that determines a MOSFET is its drain-source voltage VDS, or "drain-source breakdown voltage", which is the highest voltage that the MOSFET can withstand without damage when the gate is short-circuited to the source and the drain current 250μA است..VDS همچنین "حداکثر ولتاژ مطلق در دمای 25 درجه سانتیگراد" نامیده می شود ، اما یادآوری این نکته حائز اهمیت است که این ولتاژ مطلق وابسته به دما است و معمولاً در برگه داده "ضریب دمای VDS" وجود دارد.همچنین باید بدانید که حداکثر VDS ولتاژ DC به علاوه هر سنبله و ولتاژ و موج دار است که ممکن است در مدار وجود داشته باشد.به عنوان مثال ، اگر از دستگاه 30 ولت در منبع تغذیه 30 ولت با سنبله 100mV ، 5NS استفاده می کنید ، ولتاژ از حداکثر حد مطلق دستگاه فراتر می رود و دستگاه ممکن است وارد حالت بهمن شود.در این حالت ، قابلیت اطمینان MOSFET نمی تواند تضمین شود.در دماهای بالا ، ضریب دما می تواند به طور قابل توجهی ولتاژ تجزیه را تغییر دهد.به عنوان مثال ، برخی از MOSFET های کانال N با رتبه ولتاژ 600 ولت ضریب دمای مثبت دارند.با نزدیک شدن به حداکثر دمای اتصالات خود ، ضریب دما باعث می شود که این MOSFET مانند MOSFET های 650 ولت رفتار کنند.بسیاری از قوانین طراحی کاربران MOSFET به یک عامل تخریب 10 ٪ تا 20 ٪ نیاز دارند.در برخی از طرح ها ، با توجه به اینکه ولتاژ واقعی تجزیه 5 ٪ تا 10 ٪ بالاتر از مقدار رتبه بندی شده در دمای 25 درجه سانتیگراد است ، یک حاشیه طراحی مفید مربوطه به طراحی واقعی اضافه می شود که برای طراحی بسیار مفید است.به همان اندازه برای انتخاب صحیح MOSFET ها ، درک نقش VG های ولتاژ منبع دروازه در طی فرآیند هدایت مهم است.این ولتاژ ولتاژ است که از انتقال کامل MOSFET تحت شرایط حداکثر RDS (در) استفاده می شود.به همین دلیل است که مقاومت در برابر همیشه مربوط به سطح VGS است و فقط در این ولتاژ است که دستگاه را می توان روشن کرد.یک نتیجه مهم طراحی این است که شما نمی توانید MOSFET را با ولتاژ پایین تر از حداقل VG های مورد استفاده برای دستیابی به رتبه RDS (ON) روشن کنید.برای مثال، برای روشن کردن کامل ماسفت با میکروکنترلر 3.3 ولت، باید بتوانید ماسفت را با VGS=2.5 ولت یا کمتر روشن کنید.
مقاومت در برابر ، شارژ دروازه و "شکل شایستگی"
مقاومت روشن یک ماسفت همیشه در یک یا چند ولتاژ گیت به منبع تعیین می شود.حداکثر محدودیت RDS(روشن) می تواند 20% تا 50% بیشتر از مقدار معمولی باشد.حداکثر حد RDS(روشن) معمولاً به مقدار در دمای تقاطع 25 درجه سانتیگراد اشاره دارد.در دماهای بالاتر ، RDS (ON) می تواند 30 ٪ به 150 ٪ افزایش یابد ، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. از آنجا که RDS (ON) با دما تغییر می کند و حداقل مقدار مقاومت نمی تواند تضمین شود ، تشخیص جریان بر اساس RDS (در) نیست. یک روش بسیار دقیق
شکل 1 RDS (ON) با درجه حرارت در محدوده 30 ٪ تا 150 ٪ از حداکثر دمای کار افزایش می یابد
مقاومت در برابر هر دو MOSFET های N-Channel و P-channel بسیار مهم است.در سوئیچینگ منبع تغذیه ، QG یک معیار اصلی انتخاب برای MOSFET های کانال N است که در منبع تغذیه سوئیچینگ استفاده می شود زیرا QG بر ضررهای سوئیچینگ تأثیر می گذارد.این تلفات دو اثر دارد: یکی زمان تعویض است که بر روی و خاموش MOSFET تأثیر می گذارد.مورد دیگر انرژی مورد نیاز برای شارژ ظرفیت دروازه در طی هر فرآیند تعویض است.نکته ای که باید در نظر داشته باشید این است که QG به ولتاژ منبع دروازه بستگی دارد ، حتی اگر استفاده از VGS پایین تر باعث کاهش تلفات سوئیچ شود.به عنوان یک روش سریع برای مقایسه MOSFET های در نظر گرفته شده برای استفاده در برنامه های سوئیچینگ ، طراحان اغلب از یک فرمول مفرد متشکل از RDS (ON) برای تلفات هدایت و QG برای تعویض تلفات استفاده می کنند: RDS (ON) XQG.این "شکل شایستگی" (FOM) عملکرد دستگاه را خلاصه می کند و اجازه می دهد تا MOSFET ها از نظر مقادیر معمولی یا حداکثر مقایسه شوند.برای اطمینان از مقایسه دقیق در بین دستگاه ها ، باید اطمینان حاصل کنید که از همان VG برای RDS (ON) و QG استفاده می شود ، و این اتفاق نمی افتد که مقادیر معمولی و حداکثر در انتشار با هم مخلوط شوند.FOM پایین تر عملکرد بهتری را در تعویض برنامه ها به شما می دهد ، اما تضمین نمی شود.بهترین نتایج مقایسه فقط در یک مدار واقعی قابل دستیابی است و در برخی موارد ممکن است مدار برای هر MOSFET تنظیم شود.با توجه به شرایط مختلف آزمایش ، جریان و قدرت ، بر اساس شرایط مختلف تست ، بیشتر موزهای دارای یک یا چند جریان زهکشی مداوم در برگه داده هستند.شما می خواهید به برگه داده با دقت نگاه کنید تا بفهمید که آیا رتبه در دمای مورد مشخص شده است (به عنوان مثال TC = 25 درجه سانتیگراد) یا دمای محیط (به عنوان مثال TA = 25 درجه سانتیگراد).کدام یک از این مقادیر مهم است به ویژگی های دستگاه و کاربرد بستگی دارد (شکل 2 را ببینید).
شکل 2 تمام مقادیر حداکثر جریان و قدرت مطلق داده های واقعی هستند
برای دستگاه های سطح کوچک سطح مورد استفاده در دستگاه های دستی ، ممکن است مهمترین سطح جریان این باشد که در دمای محیط 70 درجه سانتیگراد.برای تجهیزات بزرگ با غرق گرما و خنک کننده هوای اجباری ، سطح فعلی در TA = 25 ℃ ممکن است به وضعیت واقعی نزدیکتر باشد.برای برخی از دستگاه ها ، قالب می تواند جریان بیشتری را در حداکثر دمای اتصالی خود نسبت به محدودیت های بسته تحمل کند.ملاحظات مشابه در مورد اتلاف قدرت مداوم اعمال می شود ، که نه تنها به دما بلکه به موقع بستگی دارد.دستگاهی را تصور کنید که به طور مداوم در PD = 4W به مدت 10 ثانیه در TA = 70 انجام می شود.آنچه که یک دوره زمانی "پیوسته" را تشکیل می دهد بر اساس بسته ماسفت متفاوت خواهد بود، بنابراین باید از نمودار امپدانس گذرای حرارتی نرمال شده از برگه داده استفاده کنید تا ببینید اتلاف توان بعد از 10 ثانیه، 100 ثانیه یا 10 دقیقه چگونه به نظر می رسد. .همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، ضریب مقاومت حرارتی این دستگاه تخصصی پس از یک پالس 10 ثانیه ای تقریباً 0.33 است، به این معنی که وقتی بسته پس از تقریباً 10 دقیقه به اشباع حرارتی رسید، ظرفیت اتلاف حرارت دستگاه به جای 4 وات، تنها 1.33 وات است. .اگرچه ظرفیت اتلاف گرما دستگاه می تواند تحت خنک کننده خوب به حدود 2W برسد.
شکل 3 مقاومت حرارتی MOSFET هنگام استفاده از پالس برق
در واقع ، ما می توانیم نحوه انتخاب MOSFET را به چهار مرحله تقسیم کنیم.
مرحله اول: N channel یا P channel را انتخاب کنید
اولین قدم برای انتخاب دستگاه مناسب برای طراحی شما تصمیم گیری در مورد استفاده از MOSFET کانال N یا کانال P است.در یک برنامه برق معمولی، هنگامی که یک ماسفت به زمین وصل می شود و بار به ولتاژ اصلی متصل می شود، ماسفت کلید سمت پایین را تشکیل می دهد.در سوئیچ سمت پایین ، از MOSFET های کانال N به دلیل ملاحظات ولتاژ مورد نیاز برای خاموش یا روشن شدن دستگاه استفاده می شود.هنگامی که MOSFET به اتوبوس وصل شده و به زمین وصل می شود ، از سوئیچ سمت بالا استفاده می شود.MOSFET های کانال P معمولاً در این توپولوژی مورد استفاده قرار می گیرند که این امر به دلیل ملاحظات درایو ولتاژ نیز هست.برای انتخاب دستگاه مناسب برای برنامه خود ، باید ولتاژ مورد نیاز برای رانندگی دستگاه و ساده ترین راه برای انجام آن را در طراحی خود تعیین کنید.مرحله بعدی تعیین رتبه ولتاژ مورد نیاز است یا حداکثر ولتاژ دستگاه می تواند در برابر آن مقاومت کند.هرچه رتبه ولتاژ بالاتر باشد ، هزینه دستگاه نیز بیشتر می شود.با توجه به تجربه عملی ، ولتاژ رتبه بندی شده باید بیشتر از ولتاژ اصلی یا ولتاژ اتوبوس باشد.این امر محافظت کافی را فراهم می کند تا MOSFET از بین نرود.هنگام انتخاب MOSFET ، لازم است حداکثر ولتاژ را که می توان از تخلیه به منبع تحمل کرد ، یعنی حداکثر VDS تعیین کرد.این مهم است که بدانید حداکثر ولتاژ یک MOSFET می تواند با دما در برابر تغییرات مقاومت کند.طراحان باید تغییرات ولتاژ را در کل محدوده دمای کار آزمایش کنند.ولتاژ دارای امتیاز باید حاشیه کافی برای پوشش این محدوده تغییر داشته باشد تا اطمینان حاصل شود که مدار از کار نمی افتد.سایر عوامل ایمنی که مهندسان طراحی نیاز به در نظر گرفتن دارند شامل گذرگاه های ولتاژ ناشی از تعویض الکترونیک مانند موتورها یا ترانسفورماتور است.ولتاژهای دارای امتیاز برای برنامه های مختلف متفاوت است.به طور معمول ، 20 ولت برای دستگاه های قابل حمل ، 20-30 ولت برای منبع تغذیه FPGA و 450-600 ولت برای برنامه های 85-220VAC.
مرحله 2: جریان نامی را تعیین کنید
مرحله دوم انتخاب امتیاز فعلی MOSFET است.بسته به پیکربندی مدار ، این جریان دارای امتیاز باید حداکثر جریان باشد که بار در هر شرایطی می تواند مقاومت کند.مشابه وضعیت ولتاژ ، طراح باید اطمینان حاصل کند که MOSFET انتخاب شده می تواند در برابر این رتبه فعلی مقاومت کند ، حتی اگر سیستم سنبله های فعلی را ایجاد کند.دو شرط فعلی که در نظر گرفته می شود حالت مداوم و پالس سنبله است.در حالت هدایت مداوم ، MOSFET در حالت پایدار قرار دارد ، جایی که جریان به طور مداوم از طریق دستگاه جریان می یابد.یک سنبله پالس به یک افزایش بزرگ (یا جریان سنبله) که از طریق دستگاه جریان دارد ، اشاره دارد.پس از تعیین حداکثر جریان در این شرایط ، صرفاً انتخاب دستگاهی است که می تواند حداکثر جریان را تحمل کند.پس از انتخاب جریان دارای امتیاز ، ضرر هدایت نیز باید محاسبه شود.در شرایط واقعی ، MOSFET وسیله ای ایده آل نیست زیرا در طی فرآیند هدایت از دست دادن انرژی الکتریکی وجود دارد که به آن از دست دادن هدایت گفته می شود.یک MOSFET هنگام "روشن" مانند یک مقاومت متغیر رفتار می کند ، که توسط RDS (روشن) دستگاه تعیین می شود و با دما به طور قابل توجهی تغییر می کند.از دست دادن برق دستگاه می تواند توسط iload2 × rds (ON) محاسبه شود.از آنجا که مقاومت در برابر دما تغییر می کند ، از دست دادن قدرت نیز متناسب تغییر می کند.هر چه ولتاژ VGS اعمال شده به ماسفت بیشتر باشد، RDS(ON) کوچکتر خواهد بود.برعکس، RDS(ON) بالاتر خواهد بود.برای طراح سیستم ، اینجاست که معاملات بسته به ولتاژ سیستم وارد می شوند.برای طرح های قابل حمل ، استفاده از ولتاژهای پایین تر (و رایج تر) آسان تر است ، در حالی که برای طرح های صنعتی می توان از ولتاژهای بالاتر استفاده کرد.توجه داشته باشید که مقاومت RDS (روشن) با جریان کمی افزایش می یابد.تغییرات در پارامترهای الکتریکی مختلف مقاومت RDS (ON) را می توان در برگه داده های فنی ارائه شده توسط سازنده یافت.فناوری تأثیر قابل توجهی در خصوصیات دستگاه دارد ، زیرا برخی از فناوری ها هنگام افزایش حداکثر VDS ، RDS (ON) را افزایش می دهند.برای چنین فناوری ، اگر قصد کاهش VDS و RDS (ON) را دارید ، باید اندازه تراشه را افزایش دهید ، در نتیجه اندازه بسته بندی تطبیق و هزینه های توسعه مرتبط را افزایش دهید.چندین فناوری در صنعت وجود دارد که سعی در کنترل افزایش اندازه تراشه ها دارند که مهمترین آنها فناوری های کانال و شارژ است.در فن آوری سنگر ، یک سنگر عمیق در ویفر تعبیه شده است ، که معمولاً برای ولتاژهای کم محفوظ است ، برای کاهش RDS مقاومت در برابر (ON).به منظور کاهش تأثیر حداکثر VDS بر روی RDS (ON) ، از یک ستون رشد/ستون رشد اپیتاکسیال در طی فرآیند توسعه استفاده شد.به عنوان مثال ، نیمه هادی Fairchild فناوری به نام Superfet را توسعه داده است که مراحل تولید اضافی را برای کاهش RDS (ON) اضافه می کند.این تمرکز روی RDS (روشن) مهم است زیرا با افزایش ولتاژ تجزیه یک MOSFET استاندارد ، RDS (ON) به صورت نمایی افزایش می یابد و منجر به افزایش اندازه قالب می شود.فرآیند Superfet رابطه نمایی بین RDS (ON) و اندازه ویفر را به یک رابطه خطی تغییر می دهد.به این ترتیب ، دستگاه های Superfet می توانند در اندازه های کوچک ، حتی با ولتاژهای خرابی تا 600 ولت ، به RDS کم ایده آل (ON) دست یابند.نتیجه این است که اندازه ویفر را می توان تا 35 ٪ کاهش داد.برای کاربران نهایی ، این به معنای کاهش قابل توجه در اندازه بسته است.
مرحله سوم: تعیین نیازهای حرارتی
مرحله بعدی در انتخاب ماسفت محاسبه نیاز حرارتی سیستم است.طراحان باید دو سناریو متفاوت، بدترین سناریو و سناریوی واقعی را در نظر بگیرند.توصیه می شود از نتیجه محاسباتی در بدترین حالت استفاده کنید، زیرا این نتیجه حاشیه ایمنی بیشتری را فراهم می کند و تضمین می کند که سیستم از کار نخواهد افتاد.همچنین برخی از داده های اندازه گیری وجود دارد که نیاز به توجه به برگه داده MOSFET دارند.مانند مقاومت حرارتی بین اتصال نیمه هادی دستگاه بسته بندی شده و محیط و حداکثر دمای اتصال.دمای محل اتصال دستگاه برابر است با حداکثر دمای محیط به اضافه حاصلضرب مقاومت حرارتی و اتلاف توان (دمای اتصال = حداکثر دمای محیط + [مقاومت حرارتی × اتلاف توان]).با توجه به این معادله ، حداکثر اتلاف توان سیستم قابل حل است که با تعریف برابر با RDS I2 × (ON) است.از آنجا که طراح حداکثر جریان را که از طریق دستگاه عبور می کند تعیین کرده است ، می توان RDS (روشن) را در دماهای مختلف محاسبه کرد.شایان ذکر است که هنگام برخورد با مدل های حرارتی ساده، طراحان باید ظرفیت حرارتی محل اتصال نیمه هادی/مورد دستگاه و کیس/محیط را نیز در نظر بگیرند.این امر مستلزم آن است که برد و بسته مدار چاپی بلافاصله گرم نشود.خرابی بهمن به این معنی است که ولتاژ معکوس در دستگاه نیمه هادی از حداکثر مقدار فراتر رفته و یک میدان الکتریکی قوی برای افزایش جریان در دستگاه ایجاد می کند.این جریان قدرت را از بین می برد ، دمای دستگاه را افزایش می دهد و احتمالاً به دستگاه آسیب می رساند.شرکت های نیمه هادی آزمایش بهمن را بر روی دستگاه ها انجام می دهند ، ولتاژ بهمن خود را محاسبه می کنند یا استحکام دستگاه را آزمایش می کنند.دو روش برای محاسبه ولتاژ بهمن رتبه بندی شده وجود دارد.یکی روش آماری و دیگری محاسبه حرارتی است.از محاسبه حرارتی به دلیل عملی تر استفاده می شود.بسیاری از شرکت ها جزئیات آزمایش دستگاه خود را ارائه داده اند.به عنوان مثال ، نیمه هادی Fairchild "دستورالعمل های بهمن قدرت MOSFET" را ارائه می دهد (دستورالعمل های بهمن قدرت MOSFET-CAN از وب سایت Fairchild بارگیری می شود).علاوه بر محاسبات ، فناوری همچنین تأثیر زیادی در اثر بهمن دارد.به عنوان مثال ، افزایش در اندازه قالب باعث افزایش مقاومت بهمن و در نهایت افزایش استحکام دستگاه می شود.برای کاربران نهایی ، این به معنای استفاده از بسته های بزرگتر در سیستم است.
مرحله 4: عملکرد سوئیچ را تعیین کنید
مرحله آخر در انتخاب ماسفت، تعیین عملکرد سوئیچینگ ماسفت است.پارامترهای زیادی وجود دارد که بر عملکرد سوئیچینگ تأثیر می‌گذارد، اما مهمترین آنها عبارتند از: گیت/تخلیه، گیت/منبع و ظرفیت تخلیه/منبع.این خازن ها تلفات سوئیچینگ را در دستگاه ایجاد می کنند زیرا هر بار که سوئیچ می کنند شارژ می شوند.بنابراین سرعت سوئیچینگ ماسفت کاهش می یابد و راندمان دستگاه نیز کاهش می یابد.برای محاسبه کل تلفات موجود در یک دستگاه در حین تعویض ، طراح باید تلفات را در هنگام روشن شدن (EON) و تلفات هنگام خاموش (EOFF) محاسبه کند.توان کل سوئیچ ماسفت را می توان با معادله زیر بیان کرد: Psw=(Eon+Eoff)×فرکانس سوئیچینگ.شارژ گیت (Qgd) بیشترین تأثیر را بر عملکرد سوئیچینگ دارد.بر اساس اهمیت عملکرد سوئیچینگ، فناوری های جدید به طور مداوم برای حل این مشکل سوئیچینگ در حال توسعه هستند.افزایش اندازه تراشه شارژ گیت را افزایش می دهد.این باعث افزایش اندازه دستگاه می شود.به منظور کاهش تلفات سوئیچینگ، فن‌آوری‌های جدیدی مانند اکسیداسیون کف ضخیم کانال با هدف کاهش شارژ گیت پدید آمده‌اند.به عنوان مثال ، Superfet فناوری جدید می تواند تلفات هدایت را به حداقل برساند و عملکرد سوئیچینگ را با کاهش RDS (ON) و GATE CHARGE (QG) بهبود بخشد.در این روش ، MOSFET ها می توانند در طول تعویض با گذرگاه های ولتاژ با سرعت بالا (DV/DT) و گذرگاه های فعلی (DI/DT) کنار بیایند و حتی می توانند در فرکانس های سوئیچینگ بالاتر عمل کنند.
زمان ارسال: اکتبر-23-2023
