Силовые МОП-транзисторы TKxP в пакете DPAK от Toshiba
Power MOSFETs продаются разными производителями с различиями в внутренней геометрии и с разными именами, такими как MegaMOS, HEXFET, SIPMOS и TMOS. У них есть уникальные функции, которые делают их потенциально привлекательными для переключения приложений. Они, по существу, основаны на напряжении, а не на токовых устройствах, в отличие от биполярных транзисторов.
Затвор МОП-транзистора изолирован от источника слоем оксида кремния. Затвор трясет только один минутный ток утечки по порядку наноампер. Следовательно, схема привода затвора проста и потери мощности в схеме управления затвором практически ничтожны. Althoug h в стационарном состоянии затвор практически не течет, это не так в переходных условиях.
Для обеспечения требуемой скорости переключения необходимо заряжать и разряжать емкости затвор-источник и затвор-дренаж, а приводная цепь должна иметь достаточно низкий выходной импеданс для обеспечения требуемых токов зарядки и разрядки. Символ схемы силового МОП-транзистора показан на рис. 1.
Символ цепи питания MOSFET
Силовые МОП-транзисторы - это устройства с мажоритарным носителем, и нет никакого времени для хранения носителей. Следовательно, они имеют исключительно быстрое время нарастания и падения. Они являются, по существу, резистивными устройствами при включении, в то время как биполярные транзисторы имеют более или менее постоянный V CE (sat) в нормальном рабочем диапазоне.
Рассеиваемая мощность в МОП-транзисторах - Id 2 R DS (on), а в биполярах - I C V CE (sat). Поэтому при малых токах силовой МОП-транзистор может иметь меньшие потери проводимости, чем сравнимое биполярное устройство, но при более высоких токах потери проводимости значительно превышают потери на биполярности. Кроме того, R DS (on) увеличивается с температурой.
Важной особенностью силового МОП-транзистора является отсутствие вторичного разрушающего эффекта, который присутствует в биполярном транзисторе, и, как результат, он имеет чрезвычайно прочные характеристики переключения. В МОП-транзисторах R DS (on) увеличивается с температурой, и, следовательно, ток автоматически отводится от горячей точки. Соединение дренажного тела появляется как антипараллельный диод между источником и сливом.
Таким образом, силовые МОП-транзисторы не поддерживают напряжение в обратном направлении. Хотя этот обратный диод относительно быстр, он медленный по сравнению с MOSFET. У последних устройств время восстановления диода достигает 100 нс. Поскольку МОП-транзисторы не могут быть защищены предохранителями, необходимо использовать метод электронной защиты.
С развитием технологии MOS, прочные полевые МОП-транзисторы заменяют обычные МОП-транзисторы. Необходимость прокладки силовых полевых МОП-транзисторов связана с надежностью устройства. Если МОП-транзистор постоянно работает в своем диапазоне спецификаций, его шансы катастрофически катастрофически минимальны. Однако, если его абсолютный максимальный рейтинг превышен, вероятность отказа резко возрастает. В реальных условиях эксплуатации МОП-транзистор может подвергаться переходным процессам - либо из-за силовой шины, питающей контур, либо от самой схемы, например, от индуктивных ударов, выходящих за пределы абсолютных максимальных значений.
Такие условия, вероятно, почти в каждом приложении, и в большинстве случаев находятся за пределами контроля дизайнера. Прочные устройства сделаны более толерантными к переходным процессам перенапряжения. Прочность - это способность МОП-транзистора работать в условиях динамических электрических напряжений без активации какого-либо из паразитных биполярных транзисторов.
Прочное устройство может выдерживать высокие уровни восстановления диода y d v = d t и статические d v = d t.
ИСТОЧНИК: Силовая система - Леонард Л. Григсби