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弗成不知的FET常识

公布工夫:2017-08-30-7855.com

如今,一台电源,险些皆能发明FET的影子。险些每一个电源工程师皆用过那器械,或用来顺变;或用来整流;或便当个开关。

因为用途差别;每一个厂家皆对差别用途FET做了专门优化。致使一样耐压/电流的FET;有多个型号。天然;每一个厂家皆有其奇特的特性。上下贵贱;百花齐放,可见;作为工程师,读懂FET;拔取最适宜的器件,是多重要!

FET管是由一大群小FET正在硅片上并联的大规模集成功率开关。每一个小FET叫胞,每一个胞的电流其实不大,只要百毫安级。设计师接纳蚂蚁捍树的设施;多多的数目FET并联;到达开关大电流。也就是一样巨细硅片和耐压下;胞越多;许可电流越大。

得益于多胞构造;FET的寄身二极管具有了耐受电压击穿的才能。即所谓的雪崩耐量。正在数据表中;以EAR(可反复雪崩耐量)和EAS(单次雪崩耐量)示意。它表征了FET抗电压(过压)打击的才能。因而;很多小功率反激电源能够不消RCD吸取,FET本身吸取便够了。

用正在过压对照严峻的场所,这点要万万注重啊!大的雪崩耐受力;能进步体系的可靠性!FET的这个才能和电压;毕生不会改动。

赤色指导的是FET开关的沟道,兰色的是寄生的体二极管。

日常平凡;FET是关断的。当栅上加正压时;正在相近栅的位置;会吸引很多电子。如许;相近的P型半导体便酿成了N型;构成了衔接两个N与的通道(N沟道),FET便通了。明显;FET的耐压越下;沟道越少;电阻越大。那就是高压FET的RDSON大的缘由,反之;P沟FET也是一样的,这里不在叙说。

以是;功率FET,常被等效为:

FET是实实在在的物资组成的;内里有导体/半导体/绝缘体。这些物资的互相搭配;做成了FET。那么;任何两个绝缘的导体,天然组成了物理电容——寄生电容

赤色的就是DS间的寄生电容Coss。蓝色的就是稀勒电容Cgd。玄色的就是栅本电容Cgs。

上面;剖析这些电荷正在开/闭状况下,是怎样影响FET事情的。FET静态关断时,Cgd/Cgs充电状况如图示:

栅电压为整,Qgs=0。Qgd被布满,Vgd=Vds。

注:因为Cds一般和别的纯散电容并联在一起;配合对电源施加影响,因而;这里临时不做剖析。题目将在后面和纯散参数一同一并议论。

给FET的栅极施加正脉冲。因为Cgd正在蒙受正压时,电容量异常小(Cgd固然小;然则Qgd=Cgd*Ugd,Qgd仍旧是很大的),Cgs宏大于Cgd。因而;脉冲早期,驱动脉冲重要为Cgs充电,直到FET最先开启为止。开启时;FET的栅电压就是门槛电压Vth。

当FET栅电压到达Vth,FET最先导电。不管负载正在漏极照样正在源极,皆将果有电流流过而蒙受局部或悉数电压。如许FET将阅历由阻断状况时蒙受悉数电压逐步变到短路而几乎没有电压下降为止的历程。

这个历程中,Cgd同步阅历了放电历程。放电电流为I=Qgd/ton。

Igd——稀勒电流分流了FET的驱动电流!使得FET的栅电压上升变缓。

弥勒电荷越大;这个斜坡越少。

弥勒电荷不只和器件有关借和漏极电压有关。一样平常;电压越下;电荷量越大。

FET的栅电压到达Vth后;电流流过FET的沟道,此时;FET事情正在线性区。FET视正在斜率随Id巨细转变而变。但;从Vg、Id的转变量看,二者之比就是FET跨到S。即S=(Id2-Id1)/(Vgs2-Vgs1)。

因为正在FET开的历程中,栅电压变缓,是弥勒电容分流引发的,以是;也叫弥勒效应区。

因而;正在断续反激电源里,弥勒效应区的栅电压斜率根基稳定。而正激、半/齐桥等;斜率随负载而变
弥勒效应工夫(开关时间)ton/off=Qgd/Ig

注:1)Ig指FET的栅驱动电流。

FET “ON” Ig=(Vb-Vth)/Rg

2)Vb:稳态栅驱动电压

FET经由弥勒区后;完整导通。本来阻断D-S的PN结被开启的沟道短路。因为落空了局部绝缘层,Cgd变大;以致和Cgs相称。而且;Cgd经由过程低阻抗的开启沟道;和Cgs实现物理上的并联。如许;使得前期的驱动栅电压沿发作了转变。如图示

FET的闭断历程和开启历程的物理变化是一样的,只是历程恰好相反


如前面引见,完好周期的驱动波型如图示

揭个典范实测栅&VD的波型,体验一下其中的奥妙。

EAR/EAS那两个量形貌的是FET抗雪崩击穿的才能。

EAR形貌的是可反复的雪崩耐量。EAS形貌的是单次耐量。

如正在小功率反激里;勾销RCD吸取后,大电流负载时的漏极电压便需求EAR这个量去审核平安。再如大电流半/齐桥电路里,桥短路时电流异常大;即使正在平安事情区能关断FET;仍会果引线等纯散寄生电感的感化而发生过压,当闭的对照快时;过压就会凌驾FET耐压极限而击穿。EAS是权衡FET此时是不是平安的参量...这里只枚举了那两个量的观点了两个现实工程中的运用实例。它们的意义远非这些。

这是这两个量的典范图表:

平安事情区SOA,先看这两张图

那是两个同为600V的MOSFET,皆能正在600V下蒙受最大饱和电流。即正在15V栅压时;MOSFET能流过的最大电流(MOSFET进入了线性区;呈恒流状况),此时的电流不随电压增高而增添!

状况位置见图中兰圈内的红线地区


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