MOSFET syn

Kuwwat MOSFET birleşýän görnüşe we izolýasiýa edilen derwezäniň görnüşine hem bölünýär, ýöne adatça güýç MOSFET (Power MOSFET) diýlip atlandyrylýan izolirlenen derwezäniň görnüşine MOSFET (metal oksid ýarymgeçiriji FET) degişlidir. Birleşýän görnüşdäki güýç meýdany effekt tranzistoryna adatça elektrostatiki induksiýa tranzistory (Statik induksiýa tranzistory - SIT) diýilýär. Zeýkeş akymyna gözegçilik etmek üçin derwezäniň naprýa .eniýesi bilen häsiýetlendirilýär, sürüjiniň zynjyry ýönekeý, az hereketlendiriji güýji talap edýär, çalt kommutasiýa tizligi, ýokary iş ýygylygy, ýylylyk durnuklylygyGTR, ýöne häzirki kuwwaty kiçi, pes woltly, adatça diňe 10kW-dan köp bolmadyk elektron enjamlaryna degişlidir.

1. Güýç MOSFET gurluşy we işleýiş ýörelgesi

Kuwwat MOSFET görnüşleri: geçiriji kanala görä P-kanal we N-kanala bölünip bilner. Derwezäniň naprýa; eniýe amplitudasyna bölünip bilner; könelişen görnüşi; geçiriji kanalyň barlygynyň arasyndaky drena source çeşmesi polýus güýçlendirilende derwezäniň naprýa; eniýesi nola deň bolanda; N (P) kanal enjamy üçin, derwezäniň naprýa .eniýesi geçiriji kanalyň barlygyndan noldan uly (az), MOSFET güýji esasan N-kanal güýçlendirilýär.

1.1 KuwwatMOSFETgurluşy　　

Kuwwat MOSFET içerki gurluşy we elektrik nyşanlary; geçirijisine diňe bir polýarlyk göterijiler (polisler) gatnaşýar, bir polýar tranzistor. Geçiriji mehanizm pes güýçli MOSFET bilen birmeňzeş, ýöne gurluşyň uly tapawudy bar, pes kuwwatly MOSFET keseligine geçiriji enjam, dikligine geçiriji gurluşyň köpüsi MOSFET, VMOSFET (Dik MOSFET) diýlip hem atlandyrylýar. , MOSFET enjam naprýa .eniýesini we tok çydamlylyk ukybyny ep-esli ýokarlandyrýar.

Wertikal geçiriji gurluşyň tapawudyna görä, ýöne VVMOSFET-iň dik geçirijiligini gazanmak üçin V şekilli çukuryň ulanylyşyna bölünýär we VDMOSFET-iň dik geçiriji goşa ýaýradylan MOSFET gurluşy bar (Dik goşa ýaýradylan)MOSFET), bu kagyz esasan VDMOS enjamlarynyň mysaly hökmünde ara alnyp maslahatlaşylýar.

Altyburçly birligi ulanyp, Halkara düzediji (Halkara düzediji) HEXFET ýaly köp integrirlenen gurluş üçin kuwwatly MOSFETler; Kwadrat birligi ulanyp Siemens (Siemens) SIPMOSFET; Motorola (Motorola) TMOS, "Pin" şekilli tertip boýunça gönüburçly birligi ulanýar.

1.2 Kuwwat MOSFET iş prinsipi

Kesiş: zeýkeş çeşmesiniň polýuslarynyň we polo positiveitel elektrik üpjünçiliginiň arasynda, naprýatageeniýeniň arasyndaky derwezeli polýuslar nola deňdir. p esasy sebiti we PN birleşmesi J1 ters tarapyň arasynda emele gelen N drift sebiti, zeýkeş çeşmeleriniň arasynda häzirki akym ýok.

Geçirijilik: Derwezeli çeşme terminallarynyň arasynda polo positiveitel naprýa Ueniýe UGS ulanylanda, derweze izolýasiýa edilýär, şonuň üçin derwezäniň tok akymy ýok. Şeýle-de bolsa, derwezäniň polo positiveitel naprýa .eniýesi aşaky P-sebitdäki deşikleri süýşürer we UGS-dan uly bolanda P-sebitdäki oligon-elektronlary derwezäniň aşagyndaky P-sebitiň ýüzüne çeker. UT (açyk naprýa oreniýe ýa-da bosagadaky naprýa) eniýe), derwezäniň aşagyndaky P-sebitiň üstündäki elektronlaryň konsentrasiýasy deşikleriň konsentrasiýasyndan has köp bolar, şonuň üçin P görnüşli ýarymgeçiriji N görnüşine öwrüler we bolar tersine gatlak we tersine gatlak N-kanal emele getirýär we PN birikmesini J1 ýitirýär, akdyrýar we çeşme geçiriji edýär.

1.3 Güýçli MOSFET-leriň esasy aýratynlyklary

1.3.1 Statiki aýratynlyklar.

Zeýkeş tok belgisi bilen derwezäniň çeşmesiniň arasyndaky naprýa Ueniýe UGS-iň arasyndaky baglanyşyk MOSFET-iň geçiriş häsiýeti diýilýär, ID has uludyr, ID bilen UGS arasyndaky baglanyşyk takmynan çyzykly we egriniň ýapgytlygy transkonduksiýa Gfs hökmünde kesgitlenýär .

MOSFET-iň zeýkeş wolt-amper aýratynlyklary (çykyş aýratynlyklary): kesilen sebit (GTR-nyň kesilen sebitine laýyk); doýma sebiti (GTR güýçlendiriji sebitine laýyk); doýmaýan sebit (GTR-nyň doýma sebitine gabat gelýär). Kuwwat MOSFET kommutasiýa ýagdaýynda işleýär, ýagny kesilen sebit bilen doýmaýan sebitiň arasynda yza-yza geçýär. Kuwwatly MOSFET zeýkeş çeşmesiniň terminallarynyň arasynda parazit diody bar we enjam drena source çeşmeleriniň arasynda ters naprýa .eniýe ulanylanda geçirilýär. Kuwwatyň MOSFET-iň ýagdaýdaky garşylygy polo positiveitel temperatura koeffisiýentine eýe, bu enjamlar paralel birikdirilende toky deňleşdirmek üçin amatlydyr.

1.3.2 Dinamiki häsiýetnama;

synag zynjyry we kommutasiýa prosesi tolkun formalary.

Işletmek prosesi; açmak gijikdirme wagty td (açyk) - öňdäki pursat bilen uGS = UT we iD peýda bolup başlaýan pursat aralygyndaky wagt aralygy; uGS-iň uT-dan MOSFET-iň doýmadyk sebite girýän derwezäniň naprýa Ueniýesi UGSP-e çykýan wagty; iD-iň durnukly döwlet bahasy drena supply üpjünçiliginiň naprýa .eniýesi, UE we zeýkeş bilen kesgitlenýär UGSP ululygy iD-iň durnukly döwlet bahasy bilen baglanyşykly. UGS UGSP-e ýetenden soň, durnukly ýagdaýa gelýänçä ýokarlanýar, ýöne iD üýtgemez. Işletmek wagty tonna-açyk gijä galmagyň wagty we ýokarlan wagty.

Öçürilen gijikdirme wagty td (öçürilen) - iD-iň nola çenli peselip başlaýan wagty, Cin Rs we RG arkaly çykarylýar we uGS ekspensial egrä görä UGSP-e düşýär.

Allykylýan wagt tf- UGS-den UGSP-den düşmegini dowam etdirýän wagt we kanal uGS <UT we ID nola düşýänçä azalýar. Öçürmek wagtynyň öçürilmegi - Öçürmegiň gijikdiriliş wagtynyň we güýz wagtynyň jemi.

1.3.3 MOSFET kommutasiýa tizligi.

MOSFET kommutasiýa tizligi we Cin zarýad bermek we zarýad bermek gaty gowy gatnaşyga eýedir, ulanyjy Cini azaldyp bilmez, ýöne wagt yzygiderliligini azaltmak, kommutasiýa tizligini tizleşdirmek üçin hereketlendiriji zynjyryň içerki garşylygyny azaldyp biler, MOSFET diňe politron geçirijiligine bil baglaýar, oligotroniki saklaýyş täsiri ýok, şonuň üçin ýapmak prosesi gaty çalt, 10-100ns kommutasiýa wagty, iş ýygylygy 100kHz ýa-da ondanam köp bolup biler, esasy elektroniki iň ýokary enjamlary.

Meýdan bilen dolandyrylýan enjamlar dynç alyşda giriş toguny talap etmeýär. Şeýle-de bolsa, kommutasiýa prosesinde giriş kondensatoryna zarýad berilmeli we boşadylmaly, bu entek belli bir derejede hereketlendiriji güýji talap edýär. Geçiş ýygylygy näçe ýokary bolsa, sürüjiniň güýji şonça-da köp bolar.

1.4 Dinamiki öndürijiligi gowulandyrmak

Enjamyň naprýa .eniýesini, tokyny, ýygylygyny göz öňünde tutmak bilen birlikde, enjamy zyýanyň wagtlaýyn üýtgemezligi üçin enjamy nädip goramalydygyny öwrenmeli. Elbetde, tiristor iki bipolýar tranzistoryň kombinasiýasy bolup, uly meýdany sebäpli uly sygymlylyk bilen birleşdirilýär, şonuň üçin onuň dv / dt ukyby has gowşak bolýar. Di / dt üçin giňeldilen geçiriji sebit meselesi hem bar, şonuň üçinem gaty çäklendirmeleri girizýär.

MOSFET kuwwatynyň ýagdaýy düýbünden başga. Onuň dv / dt we di / dt ukyby köplenç bir nanosekuntda (mikrosekuntda däl) ukyplylygy taýdan hasaplanýar. Emma muňa garamazdan, dinamiki öndürijilik çäklendirmeleri bar. Bulara güýç MOSFET-iň esasy gurluşy nukdaýnazaryndan düşünip bolar.

Kuwwatly MOSFET gurluşy we oňa degişli ekwiwalent zynjyr. Enjamyň her böleginde diýen ýaly sygymlylykdan başga-da, MOSFET-iň paralel birikdirilen diodynyň bardygyny göz öňünde tutmaly. Belli bir nukdaýnazardan parazit tranzistor hem bar. (IGBT-de parazit tiristory bolşy ýaly). Bular MOSFET-leriň dinamiki özüni alyp barşyny öwrenmekde möhüm faktorlar.

Ilki bilen MOSFET gurluşyna berkidilen içki diodyň göçmek ukyby bar. Bu, adatça, göçmek ukyby we gaýtalanýan göçme ukyby nukdaýnazaryndan aňladylýar. Ters di / dt uly bolanda, diod gaty güýçli impuls urgusyna sezewar bolýar, bu göçme sebtine girip we göçmek mümkinçiligi artandan soň enjama zeper ýetirip biler. Islendik PN çatryk diodynda bolşy ýaly, onuň dinamiki aýratynlyklaryny gözden geçirmek gaty çylşyrymly. Öňe tarap hereket edýän we ters tarapa bloklaýan PN çatrygynyň ýönekeý düşünjesinden gaty tapawutlanýar. Tok çalt peselende, diod ters dikeldiş wagty diýlip atlandyrylýan döwürde ters blokirleme ukybyny ýitirýär. PN birikmesiniň çalt geçmegi talap edilýän we gaty pes garşylygy görkezmeýän döwür hem bar. Kuwwatly MOSFET-de dioda öňe sanjym edilenden soň, sanjym edilen azlyk göterijiler hem köp enjamly enjam hökmünde MOSFET-iň çylşyrymlylygyny artdyrýarlar.

Wagtlaýyn şertler setir şertleri bilen ýakyndan baglanyşyklydyr we bu tarapa programmada ýeterlik üns berilmelidir. Degişli meselelere düşünmegi we derňemegi aňsatlaşdyrmak üçin enjam barada çuňňur bilimlere eýe bolmak möhümdir.