Transistoreiden suunnittelussa voidaan tehdä erilaisia ​​valintoja. Jotkin kompromissit sopivat paremmin sovellusten vaihtamiseen ja toiset "lineaarisiin" sovelluksiin.

Kytkimien on tarkoitus viettää suurimman osan ajastaan ​​kokonaan päälle tai pois päältä. Päälle ja pois päältä -tilat ovat siksi tärkeitä, koska välisten tilojen vastekäyrä ei ole liian merkityksellinen.

Useimmissa sovelluksissa useimpien transistoreiden virrankatkaisutila on riittävän alhainen, ettei sillä ole väliä. Kytkentäsovelluksia varten yksi tärkeimmistä parametreista on, kuinka "päällä" on, kuten Rdson kvantifioi FET: issä ja kyllästysjännite ja virta bipolaareissa. Siksi FET-laitteiden vaihtamisella on Rdson-teknisiä tietoja, ei vain sen osoittamiseksi, kuinka hyvin he ovat täysin päällä, vaan koska tämä on myös tärkeää piirin suunnittelijoille tietää, kuinka paljon jännitettä he putoavat ja lämpöä he häviävät.

Yleiskäyttöisissä vahvistimissa käytettävät transistorit toimivat "lineaarisella" alueella. Ne eivät ehkä ole niin paljon lineaarisia ominaisuuksiltaan, mutta tämä on nimi, jota teollisuudessa käytetään osoittamaan välialuetta, jossa transistori ei ole täysin päällä tai kokonaan pois päältä. Itse asiassa vahvistimen käyttöön ei haluta koskaan lyödä kumpaakaan rajatilaa. Rdson ei siis ole niin merkityksellinen, koska aiot koskaan olla tuossa tilassa. Haluat kuitenkin tietää, miten laite reagoi erilaisiin porttijännitteen ja tyhjennysjännitteen yhdistelmiin, koska aiot käyttää sitä laajalla alueella.

Transistorisuunnittelija voi tehdä tästä suosiota suhteellisempi vaste hilajännitteelle verrattuna parhaaseen tehokkaaseen vastukseen. Siksi jotkut transistorit mainostetaan kytkiminä lineaaristen toimintojen suhteen. Sitten taulukoissa keskitytään myös piirinsuunnittelijalle kaikkein tärkeimpiin tarkoituksiin.

Power MOSFET -laitteille on hyvä nyrkkisääntö, joka ilmoittaa, että mitä uudempi osa on, sitä paremmin se on optimoitu sovellusten vaihtamiseen. Alun perin MOSFET-laitteita käytettiin läpikulkuelementteinä lineaarisissa jännitesäätimissä (ei perusvirtaa, joka heikentäisi kuormittamattomia häviöitä tai kokonaishyötysuhdetta) tai luokan AB äänivahvistimissa. Nykyään uusien MOSFET-sukupolvien kehityksen liikkeellepaneva voima on tietysti kytkinmoodin virtalähteiden yleisyys ja jatkuva menestyminen kohti moottorin ohjausta taajuusmuuttajilla. Mitä tahansa tässä suhteessa on saavutettu, ei ole muuta kuin upeaa.

Joitakin ominaisuuksia, joita parannettiin jokaisen uuden MOSFET-vaiheen sukupolven kanssa:

• alempi R _{DS, päällä} - Koska johtohäviöiden minimointi merkitsee kokonaishyötysuhteen maksimointia.
• Vähemmän parasiittikapasitanssia - Koska pienempi varaus portin ympärillä auttaa vähentämään ajo-häviöitä ja lisää kytkentänopeutta; pienempi aika kytkentäsiirtymissä tarkoittaa vähemmän kytkentähäviöitä.
• pienempi sisäisen diodin käänteinen palautumisaika; yhdistetty korkeampaan dV / dt-luokitukseen - Tämä auttaa myös vähentämään kytkentähäviöitä, ja se tarkoittaa myös, että et voi tuhota MOSFETia niin helposti, kun pakotat sen sammuttamaan todella, todella nopeasti.
• Lumivyöry kestävyys - Vaihtosovelluksissa mukana on aina induktori. Virran katkaiseminen induktorille tarkoittaa suurten jännitepiikkien luomista. Jos heikosti rypistetty tai kokonaan puristamaton, piikit ovat korkeammat kuin MOSFETin suurin jännite. Hyvä lumivyöryluokka tarkoittaa, että saat ylimääräisen bonuksen ennen katastrofaalisen epäonnistumisen tapahtumista.

MOSFET-laitteiden lineaarisille sovelluksille on kuitenkin ollut yksi ei-niin tunnettu gotcha, joka on tullut voimakkaammaksi. uudempien sukupolviensa kanssa:

• FBSOA (eteenpäin suuntautunut turvallinen käyttöalue), ts. tehonkäsittelytoiminto lineaarisessa toimintatilassa.

Tosin tämä on ongelma kaikentyyppisissä MOSFET-laitteissa, vanhoissa ja uusissa, mutta vanhemmat prosessit olivat hieman anteeksiantavampia. Tämä on kaavio, jolla on suurin osa asiaankuuluvista tiedoista:

Lähde: APEC, IRF

Suurelle portti-lähde-jännitteelle , lämpötilan nousu johtaa vastuksen lisääntymiseen ja tyhjennysvirran vähenemiseen. Vaihtosovelluksia varten tämä on aivan täydellistä: MOSFETit ajetaan hyvään kyllästykseen korkealla V _GS . Ajattele rinnakkaisia ​​MOSFETejä ja pidä mielessä, että yhden MOSFETin sirussa on monia pieniä, rinnakkaisia ​​MOSFET-laitteita. Kun jokin näistä MOSFET-laitteista kuumenee, sillä on lisääntynyt vastus ja sen naapurit "ottavat" enemmän virtaa, mikä johtaa hyvään kokonaisjakautumiseen ilman kuormittajia. Mahtava.

V _GS pienempi kuin arvo, jolla kaksi viivaa risteävät, nimeltään nollalämpötilan jakosuodatin (vrt. IRF: n sovellus 'Huomautus 1155), mutta lämpötilan nousu johtaa alentuneeseen R _{DS: ään, päällä} ja lisääntyneeseen tyhjennysvirtaan. Täällä lämpöjuoksu koputtaa ovellesi, toisin kuin yleisesti uskotaan, että tämä on vain BJT-ilmiö. Kuumia kohtia esiintyy, ja MOSFET-laitteesi voi tuhota itsensä upealla tavalla viemällä mukanaan joitain naapurustonsa kauniita piirejä.

Huhujen mukaan vanhempi, sivusuunnassa MOSFET-laitteilla oli paremmin yhteensopivat siirto-ominaisuudet niiden sisäisissä, rinnakkain olevissa, sirulla olevissa MOSFET-laitteissa verrattuna uudempiin kaivulaitteisiin, jotka on optimoitu kohti edellä mainittuja sovellusten vaihdon kannalta tärkeitä ominaisuuksia. Tätä tukee edelleen paperi, johon olen jo linkittänyt, joka osoittaa, kuinka uudemmilla laitteilla on vielä suurempi V _GS nollalämpötilan jakopisteen kohdalla.

Pitkä tarina lyhyesti: On olemassa teho-MOSFET-laitteita, jotka soveltuvat paremmin lineaarisiin sovelluksiin tai sovellusten vaihtamiseen. Koska lineaarisista sovelluksista tuli jotain kapealla sovelluksella, esim. jänniteohjattujen nielujen osalta on oltava erityisen varovainen eteenpäin suuntautuvan turvallisen käyttöalueen ( FB-SOA) kaavion suhteen. Jos se ei sisällä riviä DC-käyttöä varten, tämä on tärkeä vihje siitä, että laite ei todennäköisesti toimi hyvin lineaarisissa sovelluksissa.

Tässä on yksi linkki IRF: n paperiin, jossa on hyvä yhteenveto useimmista täällä mainitsemistani asioista.