Күчтүү жарым өткөргүч приборлор өнөр жайда, керектөөдө, аскердик жана башка тармактарда кеңири колдонулуп, жогорку стратегиялык позицияга ээ. Келгиле, бир сүрөттөн электр түзмөктөрдүн жалпы сүрөтүн карап көрөлү:
Күчтүү жарым өткөргүч түзүлүштөр чынжыр сигналдарын башкаруу даражасы боюнча толук типке, жарым башкарылуучу типке жана башкарылбаган түргө бөлүнөт. Же айдоо чынжырынын сигналдык касиеттери боюнча, ал чыңалуу менен башкарылган түргө, ток менен башкарылган түргө ж.б.
| Классификация | түрү | Өзгөчө кубаттуулуктагы жарым өткөргүч түзүлүштөр |
| Электрдик сигналдарды башкаруу | Жарым башкарылуучу түрү | SCR |
| Толук башкаруу | GTO, GTR, MOSFET, IGBT | |
| Башкарылгыс | Күчтүү диод | |
| Айдоо сигналынын касиеттери | Чыңалуу менен башкарылуучу түрү | IGBT, MOSFET, SITH |
| Учурдагы башкарылуучу түрү | SCR, GTO, GTR | |
| Натыйжалуу сигнал толкун формасы | Импульс триггер түрү | SCR, ГТО |
| Электрондук башкаруу түрү | GTR, MOSFET, IGBT | |
| Ток алып жүрүүчү электрондор катышкан жагдайлар | биполярдык аппарат | Power Diode, SCR, GTO, GTR, BSIT, BJT |
| Unipolar аппарат | MOSFET, ОТУР | |
| Композиттик түзүлүш | MCT, IGBT, SITH жана IGCT |
Ар кандай кубаттуу жарым өткөргүч түзүлүштөр чыңалуу, токтун кубаттуулугу, импеданс жөндөмдүүлүгү жана өлчөмү сыяктуу ар кандай мүнөздөмөлөргө ээ. Иш жүзүндө колдонууда, ар кандай талааларга жана муктаждыктарга ылайык шаймандарды тандоо керек.
Жарым өткөргүч өнөр жайы жаралгандан бери материалдык өзгөрүүлөрдүн үч муунунан өттү. Ушул убакка чейин Si менен көрсөтүлгөн биринчи жарым өткөргүч материал дагы эле негизинен электр жарым өткөргүч түзүлүштөр тармагында колдонулат.
| Жарым өткөргүч материал | Bandgap (эВ) | Эрүү температурасы (К) | негизги колдонмо | |
| 1-муундагы жарым өткөргүч материалдар | Ge | 1.1 | 1221 | Төмөн чыңалуу, төмөнкү жыштык, орточо кубаттуулуктагы транзисторлор, фотодетекторлор |
| 2-муундагы жарым өткөргүч материалдар | Si | 0.7 | 1687 | |
| 3-муундагы жарым өткөргүч материалдар | GaAs | 1.4 | 1511 | Микротолкундуу меш, миллиметрдик толкун аппараттары, жарык чыгаруучу приборлор |
| SiC | 3.05 | 2826 | 1. Жогорку температурадагы, жогорку жыштыктагы, радиацияга туруштук берүүчү жогорку кубаттуулуктагы приборлор 2. Көк, класс, кызгылт көк жарык берүүчү диоддор, жарым өткөргүч лазер | |
| GaN | 3.4 | 1973 | ||
| AIN | 6.2 | 2470 | ||
| C | 5.5 | ＞3800 | ||
| ZnO | 3.37 | 2248 | ||
Жарым башкарылуучу жана толук башкарылуучу кубаттуулук түзүлүштөрүнүн мүнөздөмөлөрүн жалпылоо:
| Аппараттын түрү | SCR | GTR | MOSFET | IGBT |
| Башкаруу түрү | Импульс триггери | Учурдагы башкаруу | чыңалуу контролу | кино борбору |
| өзүн-өзү өчүрүү линиясы | Коммутацияны өчүрүү | өзүн-өзү өчүрүү түзмөк | өзүн-өзү өчүрүү түзмөк | өзүн-өзү өчүрүү түзмөк |
| иштөө жыштыгы | ＜1кц | ＜30кц | 20кц-МГц | ＜40кц |
| Айдоо күчү | кичинекей | чоң | кичинекей | кичинекей |
| которуштуруу жоготуулар | чоң | чоң | чоң | чоң |
| өткөрүү жоготуу | кичинекей | кичинекей | чоң | кичинекей |
| Чыңалуу жана учурдагы деңгээл | 最大 | чоң | минимум | көбүрөөк |
| Типтүү колдонмолор | Орто жыштыктагы индукциялык жылытуу | UPS жыштыгын өзгөрткүч | коммутациялык энергия менен камсыздоо | UPS жыштыгын өзгөрткүч |
| баасы | эң төмөн | төмөн | ортосунда | Эң кымбат |
| өткөргүчтүк модуляция эффектиси | бар | бар | эч ким | бар |
MOSFET менен таанышыңыз
MOSFET жогорку киргизүү импедансы, аз ызы-чуу жана жакшы жылуулук туруктуулугу бар; ал жөнөкөй өндүрүш процессине жана күчтүү нурланууга ээ, ошондуктан ал көбүнчө күчөткүч схемаларда же коммутация схемаларында колдонулат;
(1) Негизги тандоо параметрлери: дренаждык булактын чыңалуусу VDS (чыңалууга туруштук берүү), ID үзгүлтүксүз агып кетүү агымы, RDS (күйгүзүлгөн) каршылык, Ciss киргизүү сыйымдуулугу (тушуу сыйымдуулугу), сапат фактору FOM=Ron*Qg ж.б.
(2) ар кандай жараяндарга ылайык, ал TrenchMOS бөлүнөт: траншея MOSFET, негизинен 100V ичинде төмөн чыңалуу талаасында; SGT (Split Gate) MOSFET: бөлүнгөн дарбаза MOSFET, негизинен 200V ичинде орто жана төмөнкү чыңалуу талаасында; SJ MOSFET: супер түйүн MOSFET, негизинен Жогорку чыңалуу талаасында 600-800V;
Ачык дренаждык схема сыяктуу коммутациялоочу кубат булагында дренаж бүтүн жүккө туташтырылган, ал ачык дренаж деп аталат. Ачык дренаждык схемада жүк канчалык жогорку чыңалууга кошулбасын, жүк токту күйгүзүп жана өчүрүүгө болот. Бул идеалдуу аналогдук алмаштыруучу түзүлүш. Бул коммутациялык түзүлүш катары MOSFETтин принциби.
Рынок үлүшү боюнча, MOSFETs дээрлик бардык ири эл аралык өндүрүүчүлөрдүн колунда топтолгон. Алардын ичинен Infineon 2015-жылы IR (Америкалык Эл аралык Rectifier компаниясы) сатып алып, тармактын лидери болуп калды. ON Semiconductor да Fairchild Semiconductor сатып бүттү сентябрда 2016. , рыноктун үлүшү экинчи орунга секирип, андан кийин сатуу рейтингинде Renesas, Toshiba, IWC, ST, Vishay, Anshi, Magna, ж.б.;
Негизги MOSFET бренддери бир нече серияга бөлүнөт: америкалык, жапондук жана кореялык.
Америкалык сериялар: Infineon, IR, Fairchild, ON Semiconductor, ST, TI, PI, AOS ж.б.;
Жапон: Toshiba, Renesas, ROHM ж.б.;
Корей сериялары: Magna, KEC, AUK, Morina Hiroshi, Shinan, KIA
MOSFET пакет категориялары
ПХБ тактасына орнотулушуна ылайык, MOSFET пакеттеринин эки негизги түрү бар: плагин (Through Hole) жана жер үстүндөгү орнотуу (Surface Mount). -
Плагиндин түрү MOSFETтин төөнөгүчтөрү PCB тактасынын монтаждоо тешиктеринен өтүп, ПХБ тактасына ширетилгенин билдирет. Жалпы плагин пакеттерине төмөнкүлөр кирет: кош линия пакети (DIP), транзистордук контур пакети (TO) жана пин тор массив пакети (PGA).
Плагиндик таңгак
Беттик монтаждоо - бул MOSFET төөнөгүчтөрү жана жылуулукту таркатуучу фланец ПХБ тактасынын бетиндеги төшөктөр менен ширетилген жерде. Үстүнө орнотулган типтүү пакеттерге төмөнкүлөр кирет: транзистордук контур (D-PAK), кичинекей контур транзистор (SOT), кичинекей контур пакети (SOP), төрт жалпак пакет (QFP), пластмассадан жасалган чип ташуучу (PLCC) ж.б.
бетине орнотуу пакети
Технологиянын өнүгүшү менен, энелик платалар жана графикалык карталар сыяктуу ПХБ такталары учурда азыраак жана азыраак түз плагин таңгагын колдонушат жана көбүрөөк бетине орнотулган таңгак колдонулат.
1. Кош линия пакети (DIP)
DIP пакетинде эки катар төөнөгүч бар жана аны DIP түзүмү бар чип розеткасына киргизүү керек. Анын туунду ыкмасы SDIP (Srink DIP) болуп саналат, ал кичирейтилген кош-in-line пакети болуп саналат. PIN тыгыздыгы DIP караганда 6 эсе жогору.
DIP таңгак түзүмүнүн формаларына төмөнкүлөр кирет: көп катмарлуу керамикалык кош линиялуу DIP, бир катмарлуу керамикалык кош линиялуу DIP, коргошун рамка DIP (анын ичинде айнек-керамикалык мөөр басуу түрү, пластикалык капсула структурасынын түрү, керамикалык аз эриген айнек капсуласы. түрү) ж.б. DIP таңгагынын өзгөчөлүгү, ал ПХБ такталарын тешик аркылуу ширетүүнү оңой ишке ашыра алат жана энелик плата менен жакшы шайкеш келет.
Бирок, анын таңгактоо аянты жана калыңдыгы салыштырмалуу чоң болгондуктан, төөнөгүчтөр розеткага туташтыруу жана өчүрүү процессинде оңой бузулат, ишенимдүүлүгү начар. Ошол эле учурда, процесстин таасиринен улам, төөнөгүчтөрдүн саны жалпысынан 100дөн ашпайт. Демек, электрондук өнөр жайдын жогорку интеграция процессинде DIP таңгактары акырындык менен тарых сахнасынан чыгып кетти.
2. Транзистордун контур пакети (TO)
TO-3P, TO-247, TO-92, TO-92L, TO-220, TO-220F, TO-251, ж.
TO-3P/247: Бул орто-жогорку чыңалуу жана жогорку ток MOSFETs үчүн көп колдонулган кутулоо түрү болуп саналат. продукт жогорку туруштук чыңалуу жана күчтүү бузулуу каршылык өзгөчөлүктөрүнө ээ. |
TO-220/220F: TO-220F – бул толугу менен пластикалык пакет жана аны радиаторго орнотуп жатканда изоляциялоочу аянтты кошуунун кереги жок; TO-220 орто төөнөгүчкө туташтырылган металл барактары бар, ал эми радиаторду орнотууда изоляциялык аянт талап кылынат. Бул эки пакет стилинин MOSFETтери окшош көрүнүшкө ээ жана бири-бирин алмаштырса болот. |
TO-251: Бул пакеттелген продукт негизинен чыгымдарды азайтуу жана продукт көлөмүн азайтуу үчүн колдонулат. Ал негизинен 60А төмөн орто чыңалуу жана жогорку ток жана 7N төмөн жогорку чыңалуу менен чөйрөдө колдонулат. |
TO-92: Бул пакет чыгымдарды азайтуу максатында төмөнкү вольттогу MOSFET (ток 10Адан төмөн, чыңалуу 60Вдан төмөн) жана жогорку чыңалуудагы 1N60/65 үчүн гана колдонулат.
Акыркы жылдары, плагиндин таңгактоо процессинин ширетүү баасынын жогору болушунан жана патч тибиндеги продукцияга жылуулукту таркатуунун начардыгынан улам, жер үстүндөгү монтаждоо рыногунда суроо-талап көбөйө берди, бул дагы TO таңгагынын өнүгүшүнө алып келди. бетине орнотулган таңгактарга.
TO-252 (ошондой эле D-PAK деп аталат) жана TO-263 (D2PAK) экөө тең үстүртөн орнотулган пакеттер.
Товардын сырткы көрүнүшүн таңгактоо
TO252/D-PAK – бул көбүнчө кубаттуу транзисторлорду жана чыңалууларды турукташтыруучу микросхемаларды таңгактоо үчүн колдонулган пластикалык чип пакети. Бул учурдагы негизги пакеттердин бири болуп саналат. Бул таңгактоо ыкмасын колдонгон MOSFET үч электроддор, дарбаза (G), дренаж (D) жана булак (S) бар. Дренаждык (D) төөнөгүч кесилген жана колдонулбайт. Анын ордуна, арткы жылыткыч түз ПХБ менен ширетилген дренаж (D) катары колдонулат. Бир жагынан, ал чоң токторду чыгаруу үчүн колдонулат, ал эми экинчи жагынан, ПХБ аркылуу жылуулукту таркатат. Ошондуктан, ПХБда үч D-PAK төшөктөрү бар жана дренаждык (D) аянтчасы чоңураак. Анын таңгактоо өзгөчөлүктөрү төмөнкүдөй:
TO-252/D-PAK пакетинин көлөмүнүн мүнөздөмөлөрү
TO-263 TO-220 бир түрү болуп саналат. Бул, негизинен, өндүрүштүн натыйжалуулугун жана жылуулук таркатууну жакшыртуу үчүн иштелип чыккан. Бул абдан жогорку ток жана чыңалуу колдойт. Бул 150А төмөн жана 30 В жогору орто чыңалуудагы жогорку ток MOSFETs көбүрөөк таралган. D2PAK (TO-263AB) тышкары, ал TO-263-ге баш ийген TO263-2, TO263-3, TO263-5, TO263-7 жана башка стилдерди камтыйт, алар негизинен төөнөгүчтөрдүн ар кандай санына жана алыстыгына байланыштуу. .
TO-263/D2PAK пакетинин көлөмүнүн спецификациясыs
3. Кадалуу тор массив пакети (PGA)
PGA (Pin Grid Array Package) чипинин ичинде жана сыртында бир нече чарчы массив төөнөгүчтөрү бар. Ар бир чарчы массив пин чиптин айланасында белгилүү бир аралыкта жайгаштырылат. төөнөгүчтөрдүн санына жараша, ал 2 5 тегерек болуп түзүлүшү мүмкүн. Орнотуу учурунда чипти атайын PGA розеткасына салыңыз. Анын оңой туташтыруу жана өчүрүү жана жогорку ишенимдүүлүк артыкчылыктары бар жана жогорку жыштыктарга ыңгайлаша алат.
PGA пакетинин стили
Анын чип субстраттарынын көбү керамикалык материалдан жасалган, ал эми кээ бирлери субстрат катары атайын пластик чайырын колдонушат. Технология жагынан алганда, төөнөгүчтүн орто аралыктары адатта 2,54 мм, ал эми төөнөгүчтөрдүн саны 64төн 447ге чейин жетет. Бул түрдөгү таңгактын өзгөчөлүгү – таңгактоо аянты (көлөмү) канчалык азыраак болсо, ошончолук электр энергиясын керектөө (аткаруу) ) туруштук бере алат жана тескерисинче. Чиптердин бул таңгактоо стили алгачкы күндөрдө кеңири таралган жана көбүнчө CPU сыяктуу жогорку энергия керектөөчү өнүмдөрдү таңгактоо үчүн колдонулган. Мисалы, Intel's 80486 жана Pentium бул таңгактоо стилин колдонушат; ал MOSFET өндүрүүчүлөрү тарабынан кеңири колдонулбайт.
4. Чакан контур транзистордук пакети (SOT)
SOT (Small Out-Line Transistor) - бул патч тибиндеги кичинекей кубаттуу транзисторлордун пакети, негизинен SOT23, SOT89, SOT143, SOT25 (б.а. SOT23-5) ж.б. SOT323, SOT363/SOT26 (б.а. SOT23-6) жана башка түрлөрү алынган, алар TO пакеттерине караганда өлчөмү боюнча кичине.
SOT пакетинин түрү
SOT23 көп колдонулган транзистордук пакет, үч канат түрүндөгү төөнөгүчтөр, тактап айтканда коллектор, эмитент жана база, алар компоненттин узун тарабынын эки тарабында көрсөтүлгөн. Алардын арасында эмитент менен база бир тарапта. Алар аз кубаттуу транзисторлордо, талаа эффектилүү транзисторлордо жана резистордук тармактары бар композиттик транзисторлордо кеңири таралган. Алар жакшы күчкө ээ, бирок начар solderability. Көрүнүш төмөндөгү (а) сүрөттө көрсөтүлгөн.
SOT89 транзистордун бир тарабында бөлүштүрүлгөн үч кыска төөнөгүчкө ээ. Экинчи жагы - жылуулук таркатуучу жөндөмүн жогорулатуу үчүн негизге туташтырылган металл жылуулук раковинасы. Бул кремний кубаттуулугунун бетине орнотулган транзисторлордо кеңири таралган жана жогорку кубаттуулуктагы колдонмолор үчүн ылайыктуу. Көрүнүш төмөндөгү (б) сүрөттө көрсөтүлгөн. |
SOT143 төрт кыска канат түрүндөгү казыктары бар, алар эки тараптан сыртка чыгарылат. төөнөгүчтүн кенен аягы коллектор болуп саналат. Пакеттин бул түрү жогорку жыштыктагы транзисторлордо кеңири таралган жана анын сырткы көрүнүшү төмөндөгү (в) сүрөттө көрсөтүлгөн. |
SOT252 бир жагынан алып баруучу үч төөнөгүчтүү жогорку кубаттуу транзистор, ал эми ортоңку төөнөгүч кыскараак жана коллектор болуп саналат. Экинчи учундагы чоңураак төөнөгүчкө туташтырыңыз, ал жылуулук таркатылышы үчүн жез барак болуп саналат жана анын көрүнүшү төмөндөгү (г) сүрөттө көрсөтүлгөндөй.
Жалпы SOT пакетинин көрүнүшүн салыштыруу
Төрт терминалдуу SOT-89 MOSFET көбүнчө энелик платаларда колдонулат. Анын мүнөздөмөлөрү жана өлчөмдөрү төмөнкүдөй:
SOT-89 MOSFET өлчөмүнүн мүнөздөмөлөрү (бирдик: мм)
5. Чакан контур пакети (SOP)
SOP (Small Out-Line Package) - SOL же DFP деп да аталган бетке орнотулган пакеттердин бири. Капчактар таңгактын эки жагынан тең чардак канаты түрүндө (L формасында) чыгарылат. Материалдар пластик жана керамика болуп саналат. SOP таңгактоо стандарттарына SOP-8, SOP-16, SOP-20, SOP-28 ж.б. кирет. СОПтан кийинки сан төөнөгүчтөрдүн санын көрсөтөт. Көпчүлүк MOSFET SOP пакеттери SOP-8 спецификацияларын кабыл алышат. Өнөр жай көбүнчө "P" тамгасын калтырып, аны SO (Small Out-Line) деп кыскартат.
SOP-8 пакетинин өлчөмү
SO-8 биринчи PHILIP компаниясы тарабынан иштелип чыккан. Ал пластмассадан пакеттелген, эч кандай жылуулук таркатуучу төмөнкү плитасы жок жана жылуулукту начар таркатат. Бул көбүнчө аз кубаттуу MOSFETs үчүн колдонулат. Кийинчерээк TSOP (Thin Small Outline Package), VSOP (Very Small Outline Package), SSOP (Shrink SOP), TSSOP (Thin Shrink SOP) сыяктуу стандарттык мүнөздөмөлөр акырындык менен алынган; алардын арасында TSOP жана TSSOP көбүнчө MOSFET таңгагында колдонулат.
MOSFETs үчүн көбүнчө колдонулган SOP алынган спецификациялар
6. Quad Flat Package (QFP)
QFP (Plastic Quad Flat Package) пакетиндеги чип төөнөгүчтөрүнүн ортосундагы аралык өтө кичинекей жана төөнөгүчтөр өтө ичке. Ал жалпысынан масштабдуу же өтө чоң интегралдык микросхемаларда колдонулат жана пиндердин саны жалпысынан 100дөн ашат. Бул формада пакеттелген микросхемалар чипти энелик платага ширетүү үчүн SMT беттик монтаждоо технологиясын колдонушу керек. Бул таңгактоо ыкмасы төрт негизги өзгөчөлүктөргө ээ: ① Бул PCB схемаларына зымдарды орнотуу үчүн SMD бетине монтаждоо технологиясы үчүн ылайыктуу болуп саналат; ② Бул жогорку жыштык колдонуу үчүн ылайыктуу болуп саналат; ③ Аны иштетүү оңой жана ишенимдүүлүгү жогору; ④ Чип аянты менен таңгак аянтынын ортосундагы катыш кичинекей. PGA таңгактоо ыкмасы сыяктуу эле, бул таңгактоо ыкмасы чипти пластик пакетке ороп, чип өз убагында иштеп жатканда пайда болгон жылуулукту тарата албайт. Бул MOSFETтин иштешин жакшыртууну чектейт; ал эми пластмассадан жасалган таңгактын өзү жарык, жука, кыска, кичине болуу багытында жарым өткөргүчтөрдү иштеп чыгуу талабына жооп бербеген аппараттын көлөмүн көбөйтөт. Кошумчалай кетсек, таңгактоо ыкмасынын бул түрү өндүрүштүн төмөн натыйжалуулугу жана таңгактоо наркынын жогору көйгөйлөрү бар бир чипке негизделген. Ошондуктан, QFP микропроцессорлор/дарбаза массивдери сыяктуу санариптик логикалык LSI схемаларында колдонууга көбүрөөк ылайыктуу, ошондой эле VTR сигналын иштетүү жана аудио сигналды иштетүү сыяктуу LSI схемасынын аналогдук продуктуларын таңгактоо үчүн ылайыктуу.
7、Төрт жалпак пакет, эч кандай жол менен (QFN)
QFN (Quad Flat Non-leaded пакети) пакети бардык төрт тарабында электрод контакттары менен жабдылган. Эч кандай жетек жок болгондуктан, монтаждоо аянты QFPден кичине жана бийиктиги QFPден төмөн. Алардын арасында керамикалык QFN да LCC (Leadless Chip Carriers) деп аталат, ал эми арзан баада пластикалык QFN айнек эпоксиддүү чайырдан басылган субстрат базалык материалды колдонуу менен пластик LCC, PCLC, P-LCC ж.б. деп аталат. кичинекей төшөктүн көлөмү, кичинекей көлөмү жана пломбалоочу материал катары пластик менен технология. QFN негизинен интегралдык микросхемаларды таңгактоо үчүн колдонулат жана MOSFET колдонулбайт. Бирок, Intel интегралдык драйверди жана MOSFET чечимин сунуш кылгандыктан, ал DrMOSти QFN-56 пакетинде ишке киргизди ("56" чиптин артындагы 56 байланыш төөнөгүчтөрүн билдирет).
Белгилей кетсек, QFN пакети ультра жука кичинекей контур пакети (TSSOP) сыяктуу эле тышкы коргошун конфигурациясына ээ, бирок анын көлөмү TSSOPке караганда 62% кичине. QFN моделдөө маалыматтарына ылайык, анын жылуулук көрсөткүчү TSSOP таңгагынан 55% жогору, ал эми электрдик көрсөткүчтөрү (индуктивдүүлүк жана сыйымдуулук) TSSOP таңгагынан тиешелүүлүгүнө жараша 60% жана 30% жогору. Эң чоң кемчилиги – аны оңдоо кыйын.
QFN-56 пакетиндеги DrMOS
Салттуу дискреттик DC/DC баскычын төмөндөтүүчү электр булактары жогорку кубаттуулуктун тыгыздыгы боюнча талаптарга жооп бере албайт, ошондой эле жогорку коммутациялык жыштыктарда паразиттик параметр эффекттеринин көйгөйүн чече албайт. Технологиянын инновациялары жана прогресси менен көп чиптүү модулдарды куруу үчүн драйверлерди жана MOSFETтерди интеграциялоо чындыкка айланды. Бул интеграциялоо ыкмасы мейкиндикти үнөмдөйт жана электр энергиясын керектөө тыгыздыгын жогорулатат. Айдоочуларды жана MOSFETтерди оптималдаштыруу аркылуу бул чындыкка айланды. Энергия натыйжалуулугу жана жогорку сапаттагы туруктуу ток, бул DrMOS интеграцияланган драйвер IC.
Renesas 2-муун DrMOS
QFN-56 коргошунсуз пакет DrMOS жылуулук импедансын өтө төмөн кылат; ички зымды бириктирүү жана жез клиптин дизайны менен тышкы ПХБ зымдарын азайтууга болот, ошону менен индуктивдүүлүктү жана каршылыкты азайтат. Мындан тышкары, колдонулган терең-канал кремний MOSFET жараяны да олуттуу өткөргүч, которуу жана дарбаза заряд жоготууларды азайтууга болот; ал ар кандай контроллерлор менен шайкеш келет, ар кандай иштөө режимдерине жете алат жана активдүү фазалык конверсия режимин APS (Auto Phase Switching) колдойт. QFN таңгагынан тышкары, эки тараптуу жалпак коргошунсуз таңгак (DFN) дагы ON Semiconductorдин ар кандай компоненттеринде кеңири колдонулган жаңы электрондук таңгактоо процесси. QFN менен салыштырганда, DFN эки тараптан азыраак электроддорго ээ.
8、Пластикалык коргошундуу чип ташуучу (PLCC)
PLCC (Plastic Quad Flat Package) төрт бурчтуу формага ээ жана DIP пакетине караганда бир топ кичине. Анын айланасында төөнөгүчтөрү бар 32 төөнөгүч бар. Капкычтар пакеттин төрт тарабынан T формасында чыгарылат. Бул пластикалык продукт болуп саналат. Пиндердин борборунун аралыгы 1,27 мм, төөнөгүчтөрдүн саны 18ден 84кө чейин. J түрүндөгү төөнөгүчтөр QFPге караганда оңой деформацияланбайт жана иштетүү оңой, бирок ширетүүдөн кийин сырткы көрүнүшүн текшерүү кыйыныраак. PLCC таңгагы SMT жер үстүндөгү монтаждоо технологиясын колдонуу менен ПХБга зымдарды орнотуу үчүн ылайыктуу. Бул кичинекей өлчөмү жана жогорку ишенимдүүлүк артыкчылыктары бар. PLCC таңгагы салыштырмалуу кеңири таралган жана логикалык LSI, DLD (же программалык логикалык түзүлүш) жана башка схемаларда колдонулат. Бул таңгак формасы көбүнчө BIOS-та колдонулат, бирок учурда MOSFETтерде азыраак кездешет.
Негизги ишканалар үчүн инкапсуляция жана жакшыртуу
Процессорлордогу төмөнкү чыңалуу жана жогорку токтун өнүгүү тенденциясына байланыштуу, MOSFETтер чоң чыгуу токуна, аз каршылыкка, аз жылуулукту генерациялоого, тез жылуулукту таркатууга жана кичинекей өлчөмгө ээ болушу керек. Чип өндүрүү технологиясын жана процесстерин жакшыртуудан тышкары, MOSFET өндүрүүчүлөрү да таңгактоо технологиясын жакшыртууну улантууда. Стандарттык сырткы спецификациялар менен шайкештиктин негизинде, алар жаңы таңгак формаларын сунушташат жана алар иштеп чыккан жаңы пакеттерге товардык белгинин аталыштарын катташат.
1、RENESAS WPAK, LFPAK жана LFPAK-I пакеттери
WPAK Renesas тарабынан иштелип чыккан жогорку жылуулук нурлануу пакети болуп саналат. D-PAK пакетин туурап, чиптин жылуулук раковинасы энелик платага ширетилип, жылуулук энелик плата аркылуу таркатылып, WPAK кичинекей пакети D-PAKтин чыгуу агымына да жете алат. WPAK-D2 зымдарынын индуктивдүүлүгүн азайтуу үчүн эки жогорку/төмөн MOSFETди топтойт.
Renesas WPAK пакетинин өлчөмү
LFPAK жана LFPAK-I SO-8 менен шайкеш келген Renesas тарабынан иштелип чыккан эки башка чакан форма-фактор пакеттери. LFPAK D-PAKга окшош, бирок D-PAKдан кичине. LFPAK-i жылуулук раковинасы аркылуу жылуулукту таратуу үчүн тепкичти жогору карай жайгаштырат.
Renesas LFPAK жана LFPAK-I пакеттери
2. Vishay Power-PAK жана Polar-PAK таңгактары
Power-PAK Vishay Corporation тарабынан катталган MOSFET пакетинин аталышы. Power-PAK эки спецификацияны камтыйт: Power-PAK1212-8 жана Power-PAK SO-8.
Vishay Power-PAK1212-8 пакети
Vishay Power-PAK SO-8 пакети
Polar PAK - бул эки тараптуу жылуулук таркатуучу кичинекей пакет жана Vishayдын негизги таңгактоо технологияларынын бири. Polar PAK кадимки so-8 пакети менен бирдей. Анын пакеттин үстүнкү жана төмөнкү тарабында таралуу чекиттери бар. Пакеттин ичинде жылуулукту топтоо оңой эмес жана жумушчу токтун учурдагы тыгыздыгын SO-8ге караганда эки эсеге чейин жогорулата алат. Учурда Vishay STMicroelectronics компаниясына Polar PAK технологиясына лицензия берди.
Vishay Polar PAK пакети
3. Onsemi SO-8 жана WDFN8 жалпак коргошун пакеттери
ON Semiconductor компаниясы жалпак коргошун MOSFETтердин эки түрүн иштеп чыкты, алардын арасында SO-8ге туура келген жалпак коргошун көптөгөн такталар тарабынан колдонулат. ON Semiconductor компаниясынын жаңыдан ишке киргизилген NVMx жана NVTx кубаттуу MOSFETтери өткөргүч жоготууларды азайтуу үчүн компакттуу DFN5 (SO-8FL) жана WDFN8 пакеттерин колдонушат. Ал ошондой эле айдоочу жоготууларды азайтуу үчүн төмөн QG жана сыйымдуулук өзгөчөлүктөрү.
ON жарым өткөргүч SO-8 жалпак коргошун пакети
ON Semiconductor WDFN8 пакети
4. NXP LFPAK жана QLPAK таңгагы
NXP (мурунку Philps) SO-8 пакеттөө технологиясын LFPAK жана QLPAKке жакшыртты. Алардын арасында LFPAK дүйнөдөгү эң ишенимдүү кубаттуулук SO-8 пакети болуп эсептелет; ал эми QLPAK кичинекей өлчөмү жана жогорку жылуулук таркатуунун натыйжалуулугун өзгөчөлүктөрүнө ээ. Кадимки SO-8 менен салыштырганда, QLPAK 6 * 5 мм PCB тактасынын аянтын ээлейт жана 1,5 к/Вт жылуулук каршылыгына ээ.
NXP LFPAK пакети
NXP QLPAK таңгагы
4. ST Semiconductor PowerSO-8 пакети
STMicroelectronics'тин кубаттуу MOSFET чиптерин таңгактоо технологияларына SO-8, PowerSO-8, PowerFLAT, DirectFET, PolarPAK ж.б. кирет. Алардын арасында Power SO-8 SO-8дин жакшыртылган версиясы болуп саналат. Мындан тышкары, PowerSO-10, PowerSO-20, TO-220FP, H2PAK-2 жана башка пакеттер бар.
STMicroelectronics Power SO-8 пакети
5. Fairchild Semiconductor Power 56 пакети
Power 56 - Фаричилддин өзгөчө аты, ал эми расмий аталышы - DFN5×6. Анын таңгактоо аянты көбүнчө колдонулган TSOP-8 менен салыштырууга болот, ал эми жука пакет тетиктердин тазаланышынын бийиктигин үнөмдөйт, ал эми түбүндөгү Thermal-Pad дизайны жылуулук каршылыгын азайтат. Ошондуктан, көптөгөн электр түзмөк өндүрүүчүлөр DFN5 × 6 жайгаштырылган.
Fairchild Power 56 пакети
6. Эл аралык Rectifier (IR) Түз FET пакети
Түздөн-түз FET SO-8 же андан азыраак жерде эффективдүү үстүнкү муздатууну камсыз кылат жана компьютерлерде, ноутбуктарда, телекоммуникацияларда жана керектөөчү электроника жабдууларында AC-DC жана DC-DC кубатын өзгөртүү үчүн ылайыктуу. DirectFETтин металл консервасынын конструкциясы эки тараптуу жылуулук диссипациясын камсыздайт, стандарттуу пластикалык дискреттик пакеттерге салыштырмалуу жогорку жыштыктагы DC-DC бак конвертерлеринин учурдагы иштетүү мүмкүнчүлүктөрүн эки эсеге көбөйтөт. Түздөн-түз FET пакети тескери орнотулган түрү, дренаждык (D) жылыткычы жогору караган жана металл кабык менен капталган, ал аркылуу жылуулук таркатат. Түздөн-түз FET таңгак абдан жылуулук таркатууну жакшыртат жана жакшы жылуулук таркатылышы менен азыраак орун ээлейт.
Жыйынтыктоо
Келечекте, электрондук өндүрүш тармагы ультра жука, кичирейтүү, төмөн чыңалуу жана жогорку ток багытында өнүгүп жаткандыктан, MOSFETтин сырткы көрүнүшү жана ички таңгак түзүмү да өндүрүштүн өнүгүү муктаждыктарына жакшыраак көнүү үчүн өзгөрөт. өнөр жай. Мындан тышкары, электрондук өндүрүүчүлөр үчүн тандоо босогосун төмөндөтүү үчүн, модулдаштыруу жана системалык деңгээлдеги таңгактоо багытында MOSFET өнүгүү тенденциясы барган сайын айкын болуп, продуктулар, мисалы, аткаруу жана наркы сыяктуу бир нече өлчөмдөрдөн макулдашылган түрдө өнүгөт. . Пакет MOSFET тандоо үчүн маанилүү шилтеме факторлордун бири болуп саналат. Ар кандай электрондук өнүмдөр ар кандай электрдик талаптарга ээ, жана ар кандай орнотуу чөйрөлөрү да ылайыктуу өлчөмдөгү спецификацияларды талап кылат. Чыныгы тандоодо жалпы принцип боюнча чыныгы муктаждыктарга ылайык чечим кабыл алынышы керек. Кээ бир электрондук системалар PCB өлчөмү жана ички бийиктиги менен чектелген. Мисалы, байланыш системаларынын модулдук энергия булактары, адатта, бийиктиктин чектөөлөрүнөн улам DFN5*6 жана DFN3*3 пакеттерин колдонушат; кээ бир ACDC кубат булактарында ультра жука конструкциялар же кабыкча чектөөлөрдөн улам TO220 пакеттелген кубаттуулук MOSFETтерин чогултуу үчүн ылайыктуу. Бул учурда, төөнөгүчтөрдү TO247 таңгакталган азыктарына ылайыктуу эмес, тамырга түздөн-түз киргизүүгө болот; кээ бир өтө жука конструкциялар аппараттын төөнөгүчтөрүн ийилип, тегиз коюуну талап кылат, бул MOSFET тандоонун татаалдыгын жогорулатат.
MOSFET кантип тандоо керек
Бир жолу инженер мага MOSFET маалымат баракчасынын биринчи барагын эч качан карабаганын айтты, анткени "практикалык" маалымат экинчи баракта жана андан кийин гана пайда болот. MOSFET маалымат барагынын дээрлик ар бир барагы дизайнерлер үчүн баалуу маалыматтарды камтыйт. Бирок өндүрүүчүлөр тарабынан берилген маалыматтарды кантип чечмелөө дайыма эле түшүнүксүз.
Бул макалада MOSFETтердин кээ бир негизги спецификациялары, алар маалымат баракчасында кандайча айтылганы жана аларды түшүнүшүңүз керек болгон так сүрөттөлүш көрсөтүлгөн. Көпчүлүк электрондук шаймандар сыяктуу эле, MOSFETs иштөө температурасына таасир этет. Ошентип, аталган көрсөткүчтөр колдонулган сыноо шарттарын түшүнүү маанилүү. "Продукцияны киргизүүдө" сиз көргөн индикаторлор "максималдуу" же "типтүү" маанилер экенин түшүнүү да өтө маанилүү, анткени кээ бир маалымат баракчалары аны так көрсөтпөйт.
Чыңалуу даражасы
MOSFETти аныктаган негизги мүнөздөмөсү анын дренаждык чыңалуу VDS же "дренаждык булактын бузулушу" болуп саналат, бул дарбаза булакка жана дренаждык агымга кыска туташканда MOSFET зыянсыз туруштук бере ала турган эң жогорку чыңалуу. 250μA болуп саналат. . VDS "25°Сдеги абсолюттук максималдуу чыңалуу" деп да аталат, бирок бул абсолюттук чыңалуу температурага көз каранды экенин эстен чыгарбоо керек жана маалымат баракчасында адатта "VDS температура коэффициенти" бар. Сиз ошондой эле максималдуу VDS бул DC чыңалуу жана чынжырда болушу мүмкүн болгон ар кандай чыңалуулардын көтөрүлүшү жана толкундары экенин түшүнүшүңүз керек. Мисалы, 100mV, 5ns чокусу бар 30V электр булагы боюнча 30V түзүлүштү колдонсоңуз, чыңалуу аппараттын абсолюттук максималдуу чегинен ашып, аппарат көчкү режимине кириши мүмкүн. Бул учурда, MOSFET ишенимдүүлүгүнө кепилдик бере албайт. Жогорку температурада температура коэффициенти бузулуу чыңалуусун олуттуу түрдө өзгөртө алат. Мисалы, чыңалуусу 600 В болгон кээ бир N-канал MOSFETтер оң температура коэффициентине ээ. Алар максималдуу туташуу температурасына жакындаганда, температура коэффициенти бул MOSFETтердин 650V MOSFET сыяктуу иштешине себеп болот. Көптөгөн MOSFET колдонуучуларынын дизайн эрежелери 10% дан 20% га чейин детинг факторун талап кылат. Кээ бир конструкцияларда иш жүзүндө бузулуу чыңалуусу 25°Cде номиналдык мааниден 5%дан 10%ке чейин жогору экендигин эске алуу менен, дизайнга абдан пайдалуу болгон тиешелүү пайдалуу дизайн маржасы чыныгы долбоорго кошулат. MOSFETтерди туура тандоо үчүн бирдей маанилүү, өткөрүү процессинде дарбаза булагы чыңалуу VGS ролун түшүнүү болуп саналат. Бул чыңалуу - берилген максималдуу RDS (күйгүзүлгөн) шартында MOSFETтин толук өткөрүлүшүн камсыз кылган чыңалуу. Ошон үчүн каршылык ар дайым VGS деңгээлине байланыштуу жана дал ушул чыңалууда гана аппаратты күйгүзүүгө болот. Дизайндын маанилүү натыйжасы - RDS(күйгүзүү) рейтингине жетүү үчүн колдонулган минималдуу VGSден төмөн чыңалуу менен MOSFETди толук күйгүзө албайсыз. Мисалы, MOSFETти 3.3V микроконтроллери менен толук иштетүү үчүн, сиз MOSFETти VGS=2.5V же андан төмөн күйгүзө алышыңыз керек.
Каршылык көрсөтүү, дарбаза заряды жана "эмгек көрсөткүчү"
MOSFETтин каршылыгы ар дайым бир же бир нече дарбазадан булакка чейинки чыңалууларда аныкталат. Максималдуу RDS(күйгүзүү) чеги типтүү мааниден 20%дан 50%га чейин жогору болушу мүмкүн. RDS(күйгүзүү) максималдуу чеги, адатта, 25°C туташтырылган температурадагы маанини билдирет. Жогорку температураларда RDS(күйгүзүлгөн) 1-сүрөттө көрсөтүлгөндөй 30%дан 150%ке чейин көбөйүшү мүмкүн. RDS(күйгүзүлгөн) температурага жараша өзгөрүп, минималдуу каршылык маанисине кепилдик берүү мүмкүн болбогондуктан, RDS(күйгүзүлгөн) негизинде ток аныктоо мүмкүн эмес. абдан так ыкма.
1-сүрөт RDS(күйгүзүлгөн) максималдуу иштөө температурасынын 30%дан 150%га чейинки диапазондогу температура менен жогорулайт
Каршылык N-канал жана P-канал MOSFETs үчүн абдан маанилүү. Энергия булактарын которуштурууда Qg энергия булактарын которуштурууда колдонулган N-канал MOSFETтерди тандоонун негизги критерийи болуп саналат, анткени Qg коммутациялык жоготууларга таасир этет. Бул жоготуулардын эки таасири бар: бири - MOSFETти күйгүзүү жана өчүрүү таасир этүүчү которуштуруу убактысы; экинчиси ар бир которуу процессинде дарбазанын сыйымдуулугун заряддоо үчүн зарыл болгон энергия. Эске алчу нерсе, Qg төмөнкү Vgs колдонуу которуштуруу жоготууларын азайтса да, дарбаза булагы чыңалууга жараша болот. Которуу тиркемелеринде колдонууга арналган MOSFETлерди салыштыруунун тез жолу катары дизайнерлер көбүнчө өткөргүч жоготуулар үчүн RDS(күйгүзүлгөн) жана которуштуруу жоготуулары үчүн Qg турган сингулярдуу формуланы колдонушат: RDS(on)xQg. Бул "эмгек көрсөткүчү" (FOM) аппараттын иштешин жалпылайт жана MOSFETтерди типтүү же максималдуу маанилер боюнча салыштырууга мүмкүндүк берет. Түзмөктөр боюнча так салыштырууну камсыз кылуу үчүн, RDS(on) жана Qg үчүн бирдей VGS колдонулуп, типтүү жана максималдуу маанилер басылмада аралашып кетпей турганына ынанышыңыз керек. Төмөнкү FOM сизге колдонмолорду которуштурууда жакшыраак иштөөнү камсыз кылат, бирок ага кепилдик жок. Эң жакшы салыштыруу натыйжаларын чыныгы схемада гана алууга болот, жана кээ бир учурларда схеманы ар бир MOSFET үчүн жакшылап тууралоо керек болушу мүмкүн. Ар кандай сыноо шарттарына негизделген номиналдык токтун жана кубаттуулуктун диссипациясы, көпчүлүк MOSFETтер маалымат баракчасында бир же бир нече үзгүлтүксүз агып чыгуу агымдарына ээ. Рейтинг көрсөтүлгөн корпустун температурасында (мисалы, TC=25°C) же айлана-чөйрөнүн температурасында (мисалы, TA=25°C) экенин билүү үчүн маалымат баракчасын кылдаттык менен карагыңыз келет. Бул баалуулуктардын кайсынысы эң актуалдуу экендиги аппараттын мүнөздөмөсүнө жана колдонууга жараша болот (2-сүрөттү караңыз).
Сүрөт 2 Бардык абсолюттук максималдуу ток жана кубаттуулук маанилери реалдуу маалыматтар
Колдук аппараттарда колдонулган үстүнкү кичинекей түзүлүштөр үчүн эң ылайыктуу учурдагы деңгээл 70°C чөйрө температурасында болушу мүмкүн. Жылуулук раковиналары жана абаны мажбурлап муздатуусу бар чоң жабдуулар үчүн TA=25℃ учурдагы деңгээл чыныгы кырдаалга жакыныраак болушу мүмкүн. Кээ бир түзмөктөр үчүн, өлчөм пакеттин чегине караганда максималдуу туташтырылган температурада көбүрөөк ток менен иштей алат. Кээ бир маалымат баракчаларында бул "чектелген өлүү" учурдагы деңгээл "пакет менен чектелген" учурдагы деңгээлге кошумча маалымат болуп саналат, ал сизге өлчөмдүн бекемдиги жөнүндө түшүнүк бере алат. Ушундай эле ойлор температурага гана эмес, убакытка да көз каранды болгон үзгүлтүксүз кубаттуулуктун сарпталышына тиешелүү. TA=70℃де 10 секунд бою PD=4W тынымсыз иштеген аппаратты элестетиңиз. "Үзгүлтүксүз" убакыт аралыгы MOSFET пакетине жараша өзгөрөт, андыктан 10 секундадан, 100 секундадан же 10 мүнөттөн кийин кубаттуулуктун чыгымы кандай болорун көрүү үчүн маалымат баракчасынан нормалдаштырылган жылуулук өтмө импеданс графигин колдонгуңуз келет. . 3-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, 10 секунддук импульстен кийин бул адистештирилген аппараттын жылуулук каршылык коэффициенти болжол менен 0,33, башкача айтканда, пакет болжол менен 10 мүнөттөн кийин термикалык каныккандыкка жеткенде, аппараттын жылуулук таркатуучу кубаттуулугу 4 Вт ордуна 1,33 Вт гана түзөт. . Аппараттын жылуулук таркатуучу кубаттуулугу жакшы муздатуу учурунда болжол менен 2W жетиши мүмкүн да.
3-сүрөт MOSFETтин жылуулук каршылыгы, кубаттуулук импульсу колдонулганда
Чынында, биз MOSFETди кантип тандоону төрт кадамга бөлсөк болот.
Биринчи кадам: N каналды же P каналды тандаңыз
Дизайныңыз үчүн туура аппаратты тандоодогу биринчи кадам - бул N-каналды же P-канал MOSFETти колдонууну чечүүдө. Кадимки электр тиркемесинде, MOSFET жерге туташтырылганда жана жүк электр тармагындагы чыңалууга туташтырылганда, MOSFET төмөн жагындагы өчүргүчтү түзөт. Төмөн жагындагы которгучта N-канал MOSFETs аппаратты өчүрүү же күйгүзүү үчүн зарыл болгон чыңалууга байланыштуу колдонулушу керек. MOSFET автобуска туташтырылганда жана жерге жүктөлгөндө, жогорку тараптагы өчүргүч колдонулат. P-канал MOSFETs адатта бул топологияда колдонулат, бул ошондой эле чыңалуудагы дисктин ойлоруна байланыштуу. Колдонмоңуз үчүн туура аппаратты тандоо үчүн, сиз аппаратты айдоо үчүн зарыл болгон чыңалууну жана дизайныңызда аны жасоонун эң оңой жолун аныкташыңыз керек. Кийинки кадам зарыл болгон чыңалуу рейтингин, же аппарат туруштук бере ала турган максималдуу чыңалуу аныктоо болуп саналат. Чыңалуу рейтинги канчалык жогору болсо, аппараттын баасы ошончолук жогору болот. Практикалык тажрыйбага ылайык, номиналдык чыңалуу тармактын чыңалуусунан же автобустун чыңалуусунан жогору болушу керек. Бул MOSFET иштебей калбаш үчүн жетиштүү коргоону камсыз кылат. MOSFETти тандоодо дренаждан булакка чейин чыдай турган максималдуу чыңалууну, башкача айтканда, максималдуу VDSти аныктоо керек. Бул MOSFET максималдуу чыңалуу температуранын өзгөрүшүнө туруштук бере аларын билүү маанилүү. Дизайнерлер бардык иштөө температурасы диапазонундагы чыңалуудагы өзгөрүүлөрдү сынап көрүшү керек. Номиналдуу чыңалуу чынжыр иштебей калбашы үчүн бул вариация диапазонун жабуу үчүн жетиштүү чекке ээ болушу керек. Дизайн инженерлери эске алышы керек болгон коопсуздуктун башка факторлоруна моторлор же трансформаторлор сыяктуу электроникаларды которуштуруудан келип чыккан чыңалуудагы өтмөлөр кирет. Номиналдуу чыңалуу ар кандай колдонмолор үчүн өзгөрөт; адатта, портативдүү түзүлүштөр үчүн 20V, FPGA кубат булактары үчүн 20-30V жана 85-220VAC тиркемелери үчүн 450-600V.
2-кадам: Номиналдуу токту аныктоо
Экинчи кадам - MOSFETтин учурдагы рейтингин тандоо. Схема конфигурациясына жараша, бул номиналдык ток бардык шарттарда жүк туруштук бере ала турган максималдуу ток болушу керек. Чыңалуу абалына окшош, дизайнер тандалган MOSFET бул учурдагы рейтингге туруштук бере аларына кепилдик бериши керек, атүгүл система токтун кескин көтөрүлүшүн жаратса да. Учурдагы эки шарт - үзгүлтүксүз режим жана импульстун ылдамдыгы. Үзгүлтүксүз өткөрүү режиминде MOSFET стабилдүү абалда, мында ток тынымсыз аппарат аркылуу агып өтөт. Импульстун ылдамдыгы аппарат аркылуу агып жаткан чоң толкунду (же кескин агымды) билдирет. Бул шарттарда максималдуу ток аныкталгандан кийин, бул максималдуу токту көтөрө ала турган түзүлүштү тандоо маселеси. Номиналдуу токту тандап алгандан кийин өткөргүчтүк жоготуу да эсептелиши керек. Иш жүзүндө, MOSFET идеалдуу түзүлүш эмес, анткени өткөрүү процессинде электр энергиясы жоголот, ал өткөргүч жоготуу деп аталат. MOSFET өзүн "күйгүзүлгөн" учурда өзгөрүлмө резистор сыяктуу алып жүрөт, ал аппараттын RDS(ON) тарабынан аныкталат жана температурага жараша олуттуу өзгөрөт. Аппараттын кубаттуулугун жоготуу Iload2×RDS(ON) менен эсептелсе болот. Температурага жараша каршылык өзгөргөндүктөн, электр энергиясын жоготуу да пропорционалдуу өзгөрөт. MOSFETге колдонулган VGS чыңалуу канчалык жогору болсо, RDS (ON) ошончолук кичине болот; тескерисинче, RDS (ON) жогору болот. Системанын дизайнери үчүн бул жерде системанын чыңалуусуна жараша алмашуулар келип чыгат. Портативдик конструкциялар үчүн төмөнкү чыңалууларды колдонуу оңой (жана кеңири таралган), ал эми өнөр жай үлгүлөрү үчүн жогорку чыңалуу колдонулушу мүмкүн. RDS(ON) каршылыгы ток менен бир аз көтөрүлөрүн эске алыңыз. RDS(ON) резисторунун ар кандай электрдик параметрлеринин өзгөрүшүн өндүрүүчү тарабынан берилген техникалык маалымат баракчасынан тапса болот. Технология аппараттын мүнөздөмөлөрүнө олуттуу таасирин тийгизет, анткени кээ бир технологиялар максималдуу VDSти жогорулатууда RDS(ON) көбөйөт. Мындай технология үчүн, эгерде сиз VDS жана RDS(ON) кыскартууну кааласаңыз, анда чиптин өлчөмүн көбөйтүүгө туура келет, ошону менен дал келген пакеттин өлчөмүн жана ага байланыштуу иштеп чыгуу чыгымдарын көбөйтүшүңүз керек. Тармакта чиптин көлөмүн көбөйтүүнү көзөмөлдөөгө аракет кылган бир нече технологиялар бар, алардын эң негизгилери канал жана зарядды тең салмактоо технологиялары. Траншея технологиясында RDS(ON) каршылыгын азайтуу үчүн пластинкага терең траншея орнотулат, адатта төмөнкү чыңалуулар үчүн сакталат. RDS(ON) боюнча максималдуу VDS таасирин азайтуу үчүн, иштеп чыгуу процессинде эпитаксиалдык өсүү мамычасы/оюлган мамыча процесси колдонулган. Мисалы, Fairchild Semiconductor компаниясы RDS(ON) кыскартуу үчүн кошумча өндүрүш кадамдарын кошкон SuperFET деп аталган технологияны иштеп чыкты. RDS(ON) бул көңүл буруу маанилүү, анткени стандарттык MOSFETтин бузулуу чыңалуусу жогорулаган сайын, RDS(ON) экспоненциалдуу түрдө көбөйөт жана өлчөмдүн чоңоюшуна алып келет. SuperFET процесси RDS(ON) менен пластинка өлчөмүнүн ортосундагы экспоненциалдык байланышты сызыктуу байланышка өзгөртөт. Ошентип, SuperFET түзмөктөрү 600 В чейин бузулуу чыңалууларында да, кичинекей өлчөмдө идеалдуу төмөн RDS(ON) жетише алышат. Натыйжада, вафли өлчөмү 35% га чейин кыскарышы мүмкүн. Акыркы колдонуучулар үчүн бул пакеттин көлөмүнүн олуттуу кыскарышын билдирет.
Үчүнчү кадам: Жылуулук талаптарын аныктоо
MOSFET тандоодо кийинки кадам системанын жылуулук талаптарын эсептөө болуп саналат. Дизайнерлер эки башка сценарийди, эң начар сценарийди жана реалдуу сценарийди карашы керек. Эң начар эсептин натыйжасын колдонуу сунушталат, анткени бул натыйжа чоңураак коопсуздук маржасын камсыз кылат жана системанын иштен чыгып калбасын камсыздайт. MOSFET маалымат баракчасында көңүл буруу керек болгон кээ бир өлчөө маалыматтары да бар; пакеттелген түзүлүштүн жарым өткөргүч түйүнүнүн ортосундагы жылуулук каршылыгы жана чөйрөнүн максималдуу температурасы сыяктуу. Түзмөктүн туташтырылган температурасы айлана-чөйрөнүн максималдуу температурасына плюс жылуулук каршылыктын жана кубаттуулуктун диссипациясынын продуктусуна барабар (тушуу температурасы = максималдуу айлана-чөйрөнүн температурасы + [жылуулук каршылыгы × кубаттуулуктун диссипациясы]). Бул теңдемеге ылайык, системанын максималдуу кубаттуулук диссипациясын чечүүгө болот, ал аныктамасы боюнча I2×RDS(ON) барабар. Конструктор аппараттан өтө турган максималдуу токту аныктагандыктан, RDS(ON) ар кандай температурада эсептелиши мүмкүн. Жөнөкөй жылуулук моделдери менен иштөөдө дизайнерлер жарым өткөргүчтүн/түзмөктүн корпусунун жана корпустун/чөйрөнүн жылуулук сыйымдуулугун да эске алышы керек экендигин белгилей кетүү керек; бул басылган схема жана пакет дароо ысытпоону талап кылат. Көчкүнүн бузулушу жарым өткөргүч түзүлүштөгү тескери чыңалуу максималдуу мааниден ашып, аппараттагы токту көбөйтүү үчүн күчтүү электр талаасын түзөрүн билдирет. Бул агым электр энергиясын таркатып, аппараттын температурасын жогорулатып, аппаратка зыян келтириши мүмкүн. Жарым өткөргүч компаниялар түзмөктөрдө көчкүгө сыноолорду жүргүзүшөт, алардын көчкү чыңалуусун эсептешет же аппараттын бекемдигин текшеришет. Кар көчкүнүн номиналдык чыңалуусун эсептөөнүн эки ыкмасы бар; бири статистикалык ыкма, экинчиси жылуулук эсептөө. Термикалык эсептөө кеңири колдонулат, анткени ал практикалык жактан көбүрөөк колдонулат. Көптөгөн компаниялар түзмөктөрдү тестирлөөнүн чоо-жайын беришти. Мисалы, Fairchild Semiconductor "Power MOSFET Avalanche Guidelines" менен камсыз кылат (Power MOSFET Avalanche Guidelines-Fairchild веб-сайтынан жүктөп алса болот). Эсептөөдөн тышкары, технология да көчкү эффектине чоң таасирин тийгизет. Мисалы, өлчөмдүн чоңоюшу көчкүгө туруктуулукту жогорулатат жана акыры аппараттын бекемдигин жогорулатат. Акыркы колдонуучулар үчүн бул системада чоңураак пакеттерди колдонууну билдирет.
4-кадам: Которуу ишин аныктоо
MOSFETти тандоодогу акыркы кадам MOSFETтин которуштуруу ишин аныктоо болуп саналат. Которуу иштешине таасир этүүчү көптөгөн параметрлер бар, бирок эң негизгилери дарбаза/дренаж, дарбаза/булак жана дренаж/булак сыйымдуулугу. Бул конденсаторлор аппаратта которуштуруу жоготууларын жаратат, анткени алар которулган сайын заряддалат. Ошентип, MOSFETтин которуштуруу ылдамдыгы азаят жана аппараттын натыйжалуулугу да төмөндөйт. Которуу учурунда түзүлүштөгү жалпы жоготууларды эсептөө үчүн конструктор күйгүзүү (Eon) жана өчүрүү учурундагы жоготууларды (Eoff) эсептөөсү керек. MOSFET коммутаторунун жалпы кубаттуулугун төмөнкү теңдеме менен туюндуруп алса болот: Psw=(Eon+Eoff)×которуу жыштыгы. Дарбаза заряды (Qgd) которуштуруунун натыйжалуулугуна эң чоң таасирин тийгизет. Которуштуруунун маанилүүлүгүнө таянып, бул коммутация маселесин чечүү үчүн жаңы технологиялар тынымсыз иштелип чыгууда. Чиптин өлчөмүн көбөйтүү дарбаза зарядын жогорулатат; бул аппараттын көлөмүн көбөйтөт. Которуу жоготууларын азайтуу үчүн, дарбаза зарядын азайтуу максатында, каналдын жоон түбүнүн кычкылдануусу сыяктуу жаңы технологиялар пайда болду. Мисалы, жаңы технология SuperFET өткөргүч жоготууларды азайтуу жана RDS (ON) жана дарбаза зарядын (Qg) азайтуу аркылуу өтүү натыйжалуулугун жакшыртат. Ушундай жол менен, MOSFETs которуштуруу учурунда жогорку ылдамдыктагы чыңалуудагы өтүүчү (dv/dt) жана ток өтүүчү (di/dt) менен күрөшө алат, ал тургай, жогорку которуштуруу жыштыктарында ишенимдүү иштей алат.
Посттун убактысы: 23-окт.2023
