Pajisjet gjysmëpërçuese të fuqisë përdoren gjerësisht në industri, konsum, ushtarak dhe fusha të tjera dhe kanë një pozicion të lartë strategjik. Le të hedhim një vështrim në pamjen e përgjithshme të pajisjeve të energjisë nga një foto:
Pajisjet gjysmëpërçuese të fuqisë mund të ndahen në tip të plotë, të tipit gjysmë të kontrolluar dhe të pakontrollueshëm sipas shkallës së kontrollit të sinjaleve të qarkut. Ose sipas vetive të sinjalit të qarkut drejtues, ai mund të ndahet në llojin e drejtuar nga tensioni, tipin e drejtuar nga rryma, etj.
| Klasifikimi | lloji | Pajisjet gjysmëpërçuese të fuqisë specifike |
| Kontrollueshmëria e sinjaleve elektrike | Lloji gjysmë i kontrolluar | SCR |
| Kontroll i plotë | GTO, GTR, MOSFET, IGBT | |
| E pakontrollueshme | Dioda e fuqisë | |
| Karakteristikat e sinjalit të drejtimit | Lloji i drejtuar nga tensioni | IGBT, MOSFET, SITH |
| Lloji i drejtuar nga rryma | SCR, GTO, GTR | |
| Forma valore e sinjalit efektiv | Lloji i këmbëzës së pulsit | SCR, GTO |
| Lloji i kontrollit elektronik | GTR, MOSFET, IGBT | |
| Situatat në të cilat marrin pjesë elektronet me rrymë | pajisje bipolare | Dioda e energjisë, SCR, GTO, GTR, BSIT, BJT |
| Pajisja unipolare | MOSFET, SIT | |
| Pajisja e përbërë | MCT, IGBT, SITH dhe IGCT |
Pajisjet e ndryshme gjysmëpërçuese të fuqisë kanë karakteristika të ndryshme si tensioni, kapaciteti aktual, aftësia e rezistencës dhe madhësia. Në përdorimin aktual, pajisjet e përshtatshme duhet të zgjidhen sipas fushave dhe nevojave të ndryshme.
Industria e gjysmëpërçuesve ka kaluar nëpër tre breza ndryshimesh materiale që nga lindja e saj. Deri më tani, materiali i parë gjysmëpërçues i përfaqësuar nga Si përdoret ende kryesisht në fushën e pajisjeve gjysmëpërçuese të energjisë.
| Material gjysmëpërçues | Bandgap (eV) | Pika e shkrirjes (K) | aplikimi kryesor | |
| Materialet gjysmëpërçuese të gjeneratës së parë | Ge | 1.1 | 1221 | Transistorë me tension të ulët, frekuencë të ulët, me fuqi mesatare, fotodetektorë |
| Materialet gjysmëpërçuese të gjeneratës së dytë | Si | 0.7 | 1687 | |
| Materialet gjysmëpërçuese të gjeneratës së tretë | GaAs | 1.4 | 1511 | Mikrovalë, pajisje me valë milimetrike, pajisje që lëshojnë dritë |
| SiC | 3.05 | 2826 | 1. Pajisjet me fuqi të lartë me temperaturë të lartë, me frekuencë të lartë, rezistente ndaj rrezatimit 2. Dioda drite emetuese blu, grade, vjollce, lazer gjysmeperçues | |
| GaN | 3.4 | 1973 | ||
| AIN | 6.2 | 2470 | ||
| C | 5.5 | ＞ 3800 | ||
| ZnO | 3.37 | 2248 | ||
Përmblidhni karakteristikat e pajisjeve të fuqisë gjysmë të kontrolluara dhe plotësisht të kontrolluara:
| Lloji i pajisjes | SCR | GTR | MOSFET | IGBT |
| Lloji i kontrollit | Shkaktësi i pulsit | Kontrolli aktual | kontrollin e tensionit | qendër filmi |
| linjë vetë-fikjeje | Mbyllja e komutacionit | pajisje vetë-fikëse | pajisje vetë-fikëse | pajisje vetë-fikëse |
| frekuenca e punës | ＜1 khz | ＜30 khz | 20 khz-Mhz | ＜40 khz |
| Fuqia lëvizëse | i vogël | i madh | i vogël | i vogël |
| humbjet e ndërrimit | i madh | i madh | i madh | i madh |
| humbja e përcjellshmërisë | i vogël | i vogël | i madh | i vogël |
| Niveli i tensionit dhe i rrymës | 最大 | i madh | minimale | më shumë |
| Aplikacionet tipike | Ngrohje me induksion me frekuencë të mesme | Konvertuesi i frekuencës UPS | furnizimi me energji komutuese | Konvertuesi i frekuencës UPS |
| çmimi | më e ulëta | më të ulëta | në mes | Më e shtrenjta |
| efekti i modulimit të përcjellshmërisë | kanë | kanë | asnjë | kanë |
Njihuni me MOSFET
MOSFET ka rezistencë të lartë hyrëse, zhurmë të ulët dhe stabilitet të mirë termik; ka një proces të thjeshtë prodhimi dhe rrezatim të fortë, kështu që zakonisht përdoret në qarqet e amplifikatorëve ose qarqeve komutuese;
(1) Parametrat kryesorë të përzgjedhjes: voltazhi i burimit të shkarkimit VDS (përballojë tensionin), rryma e rrjedhjes së vazhdueshme ID, rezistenca e ndezur RDS(aktiv), kapaciteti i hyrjes Ciss (kapacitimi i kryqëzimit), faktori i cilësisë FOM=Ron*Qg, etj.
(2) Sipas proceseve të ndryshme, ndahet në TrenchMOS: llogore MOSFET, kryesisht në fushën e tensionit të ulët brenda 100V; SGT (Split Gate) MOSFET: MOSFET i portës së ndarë, kryesisht në fushën e tensionit të mesëm dhe të ulët brenda 200V; SJ MOSFET: MOSFET super kryqëzimi, kryesisht në fushën e tensionit të lartë 600-800V;
Në një furnizim me energji komutuese, siç është qarku i kullimit të hapur, kullimi lidhet me ngarkesën e paprekur, e cila quhet kullim i hapur. Në një qark të hapur kullimi, pavarësisht se sa i lartë është tensioni i ngarkesës, rryma e ngarkesës mund të ndizet dhe fiket. Është një pajisje ideale komutuese analoge. Ky është parimi i MOSFET-it si pajisje komutuese.
Për sa i përket pjesës së tregut, MOSFET-ët janë pothuajse të gjithë të përqendruar në duart e prodhuesve të mëdhenj ndërkombëtarë. Midis tyre, Infineon bleu IR (American International Rectifier Company) në 2015 dhe u bë lider në industri. ON Semiconductor përfundoi gjithashtu blerjen e Fairchild Semiconductor në shtator 2016. , pjesa e tregut u hodh në vendin e dytë, dhe më pas renditjet e shitjeve ishin Renesas, Toshiba, IWC, ST, Vishay, Anshi, Magna, etj.;
Markat kryesore MOSFET ndahen në disa seri: amerikane, japoneze dhe koreane.
Seritë amerikane: Infineon, IR, Fairchild, ON Semiconductor, ST, TI, PI, AOS, etj.;
japoneze: Toshiba, Renesas, ROHM, etj.;
Seritë koreane: Magna, KEC, AUK, Morina Hiroshi, Shinan, KIA
Kategoritë e paketave MOSFET
Sipas mënyrës së instalimit në pllakën PCB, ekzistojnë dy lloje kryesore të paketave MOSFET: plug-in (Through Hole) dhe montimi në sipërfaqe (Surface Mount). !
Lloji i plug-in-it nënkupton që kunjat e MOSFET-it kalojnë nëpër vrimat e montimit të pllakës PCB dhe ngjiten në pllakën e PCB-së. Paketat e zakonshme plug-in përfshijnë: paketën e dyfishtë në linjë (DIP), paketën e përvijimit të tranzistorit (TO) dhe paketën e grupit të rrjetit pin (PGA).
Paketim plug-in
Montimi në sipërfaqe është vendi ku kunjat MOSFET dhe fllanxha e shpërndarjes së nxehtësisë janë ngjitur në jastëkët në sipërfaqen e tabelës së PCB. Paketat tipike të montimit në sipërfaqe përfshijnë: skicën e tranzistorit (D-PAK), tranzistorin e vogël me skicë (SOT), paketën me kontur të vogël (SOP), paketimin me katër të sheshtë (QFP), mbajtësin e çipave me plumb plastik (PLCC), etj.
paketë për montim në sipërfaqe
Me zhvillimin e teknologjisë, pllakat PCB, të tilla si pllakat amë dhe kartat grafike, aktualisht përdorin gjithnjë e më pak paketim të drejtpërdrejtë me prizë, dhe përdoret më shumë paketim për montim në sipërfaqe.
1. Paketa e dyfishtë në linjë (DIP)
Paketa DIP ka dy rreshta kunjash dhe duhet të futet në një prizë çipi me një strukturë DIP. Metoda e saj e derivimit është SDIP (Shrink DIP), e cila është një paketë shrink dyfish në linjë. Dendësia e pinit është 6 herë më e lartë se ajo e DIP.
Format e strukturës së paketimit DIP përfshijnë: DIP me shumë shtresa qeramike me dy rreshta, DIP qeramike me një shtresë me dy rreshta, DIP kornizë plumbi (përfshirë llojin e mbylljes qelqi-qeramike, llojin e strukturës së kapsulimit plastik, kapsulimin qeramik me shkrirje të ulët të qelqit tipi) etj. Karakteristika e paketimit DIP është se mund të realizojë lehtësisht saldimin me vrima të pllakave PCB dhe ka pajtueshmëri të mirë me pllakën amë.
Megjithatë, për shkak se zona e paketimit dhe trashësia e tij janë relativisht të mëdha, dhe kunjat dëmtohen lehtësisht gjatë procesit të mbylljes dhe shkëputjes, besueshmëria është e dobët. Në të njëjtën kohë, për shkak të ndikimit të procesit, numri i kunjave në përgjithësi nuk i kalon 100. Prandaj, në procesin e integrimit të lartë të industrisë elektronike, paketimi DIP është tërhequr gradualisht nga faza e historisë.
2. Paketa e përvijimit të transistorit (TO)
Specifikimet e hershme të paketimit, të tilla si TO-3P, TO-247, TO-92, TO-92L, TO-220, TO-220F, TO-251, etj. janë të gjitha dizajne të paketimit me prizë.
TO-3P/247: Është një formë paketimi e përdorur zakonisht për MOSFET me tension të mesëm dhe me rrymë të lartë. Produkti ka karakteristikat e rezistencës së lartë të tensionit dhe rezistencës së fortë ndaj prishjes. ,
TO-220/220F: TO-220F është një paketë plotësisht plastike dhe nuk ka nevojë të shtoni një jastëk izolues kur e instaloni në radiator; TO-220 ka një fletë metalike të lidhur me kutinë e mesme dhe kërkohet një jastëk izolues kur instaloni radiatorin. MOSFET-et e këtyre dy stileve të paketave kanë pamje të ngjashme dhe mund të përdoren në mënyrë të ndërsjellë. ,
TO-251: Ky produkt i paketuar përdoret kryesisht për të ulur kostot dhe për të zvogëluar madhësinë e produktit. Përdoret kryesisht në mjedise me tension të mesëm dhe rrymë të lartë nën 60A dhe tension të lartë nën 7N. ,
TO-92: Kjo paketë përdoret vetëm për MOSFET të tensionit të ulët (rryma nën 10A, përballon tensionin nën 60V) dhe tensionin e lartë 1N60/65, në mënyrë që të reduktohen kostot.
Vitet e fundit, për shkak të kostos së lartë të saldimit të procesit të paketimit me prizë dhe performancës inferiore të shpërndarjes së nxehtësisë ndaj produkteve të tipit patch, kërkesa në tregun e montimit në sipërfaqe ka vazhduar të rritet, gjë që ka çuar gjithashtu në zhvillimin e paketimit TO në paketimin e montimit sipërfaqësor.
TO-252 (i quajtur edhe D-PAK) dhe TO-263 (D2PAK) janë të dyja pako për montim në sipërfaqe.
TË paketoni pamjen e produktit
TO252/D-PAK është një paketë çipi plastik, i cili përdoret zakonisht për paketimin e transistorëve të energjisë dhe çipave stabilizues të tensionit. Është një nga paketat kryesore aktuale. MOSFET që përdor këtë metodë paketimi ka tre elektroda, porta (G), kullimi (D) dhe burimi (S). Kunja e kullimit (D) është prerë dhe nuk përdoret. Në vend të kësaj, ftohësi në pjesën e pasme përdoret si kullues (D), i cili ngjitet drejtpërdrejt në PCB. Nga njëra anë, përdoret për të nxjerrë rryma të mëdha, dhe nga ana tjetër, shpërndan nxehtësinë përmes PCB-së. Prandaj, ka tre jastëkë D-PAK në PCB dhe jastëku i shkarkimit (D) është më i madh. Specifikimet e paketimit të tij janë si më poshtë:
Specifikimet e madhësisë së paketës TO-252/D-PAK
TO-263 është një variant i TO-220. Është krijuar kryesisht për të përmirësuar efikasitetin e prodhimit dhe shpërndarjen e nxehtësisë. Mbështet rrymë dhe tension jashtëzakonisht të lartë. Është më i zakonshëm në MOSFET-et me rrymë të lartë të tensionit të mesëm nën 150A dhe mbi 30V. Përveç D2PAK (TO-263AB), ai përfshin gjithashtu TO263-2, TO263-3, TO263-5, TO263-7 dhe stile të tjera, të cilat janë në varësi të TO-263, kryesisht për shkak të numrit dhe distancës së ndryshme të kunjave .
Specifikimi i madhësisë së paketës TO-263/D2PAKs
3. Gërmoni paketën e grupit të rrjetit (PGA)
Ka kunja të shumta të grupit katror brenda dhe jashtë çipit PGA (Pin Grid Array Package). Çdo gjilpërë e grupit katror është rregulluar në një distancë të caktuar rreth çipit. Në varësi të numrit të kunjave, mund të formohet në 2 deri në 5 rrathë. Gjatë instalimit, thjesht futni çipin në prizën speciale PGA. Ka avantazhet e mbylljes dhe shkëputjes së lehtë dhe besueshmërisë së lartë dhe mund të përshtatet me frekuenca më të larta.
Stili i paketës PGA
Shumica e nënshtresave të tij të çipave janë prej materiali qeramik, dhe disa përdorin rrëshirë të veçantë plastike si nënshtresë. Për sa i përket teknologjisë, distanca e qendrës së kunjave është zakonisht 2.54 mm, dhe numri i kunjave varion nga 64 në 447. Karakteristikë e këtij lloj paketimi është se sa më e vogël të jetë zona e paketimit (volumi), aq më i ulët është konsumi i energjisë (performanca). ) mund të përballojë dhe anasjelltas. Ky stil paketimi i çipave ishte më i zakonshëm në ditët e hershme dhe përdorej më së shumti për paketimin e produkteve me konsum të lartë si CPU-të. Për shembull, Intel's 80486 dhe Pentium përdorin të gjithë këtë stil paketimi; nuk është pranuar gjerësisht nga prodhuesit e MOSFET.
4. Paketa e Transistorit të Vogël të Përshkrimit (SOT)
SOT (Small Out-Line Transistor) është një paketë tranzistorësh me fuqi të vogël të tipit patch, kryesisht duke përfshirë SOT23, SOT89, SOT143, SOT25 (dmth. SOT23-5), etj. SOT323, SOT363/SOT26 (dmth. SOT23-6) dhe lloje të tjera janë të përftuara, të cilat janë në madhësi më të vogla se paketat TO.
Lloji i paketës SOT
SOT23 është një paketë transistorësh e përdorur zakonisht me tre kunja në formë krahu, përkatësisht kolektor, emetues dhe bazë, të cilat renditen në të dy anët e anës së gjatë të komponentit. Midis tyre, emetuesi dhe baza janë në të njëjtën anë. Ato janë të zakonshme në transistorët me fuqi të ulët, transistorët me efekt në terren dhe transistorët e përbërë me rrjete rezistencash. Ata kanë forcë të mirë, por ngjitje të dobët. Pamja është paraqitur në figurën (a) më poshtë.
SOT89 ka tre kunja të shkurtra të shpërndara në njërën anë të tranzistorit. Ana tjetër është një lavaman metalik i lidhur me bazën për të rritur aftësinë e shpërndarjes së nxehtësisë. Është e zakonshme në tranzistorët e montimit në sipërfaqe me fuqi silikoni dhe është i përshtatshëm për aplikime me fuqi më të lartë. Pamja është paraqitur në figurën (b) më poshtë. ,
SOT143 ka katër kunja të shkurtra në formë krahu, të cilat nxirren jashtë nga të dyja anët. Fundi më i gjerë i kunjit është kolektori. Ky lloj paketimi është i zakonshëm në transistorët me frekuencë të lartë dhe pamja e tij është paraqitur në figurën (c) më poshtë. ,
SOT252 është një transistor me fuqi të lartë me tre kunja që çojnë nga njëra anë, dhe kunja e mesme është më e shkurtër dhe është kolektori. Lidheni me kunjin më të madh në skajin tjetër, i cili është një fletë bakri për shpërndarjen e nxehtësisë dhe pamja e saj është siç tregohet në figurën (d) më poshtë.
Krahasimi i zakonshëm i pamjes së paketës SOT
SOT-89 MOSFET me katër terminale përdoret zakonisht në pllakat amë. Specifikimet dhe dimensionet e tij janë si më poshtë:
Specifikimet e madhësisë SOT-89 MOSFET (njësia: mm)
5. Paketa Small Outline (SOP)
SOP (Small Out-Line Package) është një nga paketat e montimit në sipërfaqe, i quajtur gjithashtu SOL ose DFP. Kunjat nxirren nga të dyja anët e paketimit në formë krahu pulëbardhe (formë L). Materialet janë plastike dhe qeramike. Standardet e paketimit të SOP përfshijnë SOP-8, SOP-16, SOP-20, SOP-28, etj. Numri pas SOP tregon numrin e kunjave. Shumica e paketave MOSFET SOP miratojnë specifikimet SOP-8. Industria shpesh e lëshon "P" dhe e shkurton atë si SO (Small Out-Line).
Madhësia e paketimit SOP-8
SO-8 u zhvillua për herë të parë nga PHILIP Company. Është i paketuar në plastikë, nuk ka pllakë të poshtme të shpërndarjes së nxehtësisë dhe ka shpërndarje të dobët të nxehtësisë. Zakonisht përdoret për MOSFET me fuqi të ulët. Më vonë u nxorën gradualisht specifikimet standarde si TSOP (Thin Small Outline Package), VSOP (Very Small Outline Package), SSOP (Shrink SOP), TSSOP (Thin Shrink SOP) etj.; ndër to, TSOP dhe TSSOP përdoren zakonisht në paketimin MOSFET.
Specifikimet e nxjerra nga SOP që përdoren zakonisht për MOSFET
6. Paketa Quad Flat (QFP)
Distanca midis kunjave të çipit në paketën QFP (Plastic Quad Flat Package) është shumë e vogël dhe kunjat janë shumë të holla. Përdoret përgjithësisht në qarqe të integruara në shkallë të gjerë ose ultra të mëdha, dhe numri i kunjave është përgjithësisht më shumë se 100. Çipat e paketuar në këtë formë duhet të përdorin teknologjinë e montimit në sipërfaqe SMT për të bashkuar çipin në motherboard. Kjo metodë paketimi ka katër karakteristika kryesore: ① Është e përshtatshme për teknologjinë e montimit në sipërfaqe SMD për të instaluar instalime elektrike në bordet e qarkut PCB; ② Është i përshtatshëm për përdorim me frekuencë të lartë; ③ Është i lehtë për t'u përdorur dhe ka besueshmëri të lartë; ④ Raporti midis zonës së çipit dhe zonës së paketimit është i vogël. Ashtu si metoda e paketimit PGA, kjo metodë e paketimit e mbështjell çipin në një paketë plastike dhe nuk mund të shpërndajë nxehtësinë e krijuar kur çipi funksionon në kohën e duhur. Kufizon përmirësimin e performancës së MOSFET; dhe vetë ambalazhi plastik rrit përmasat e pajisjes, e cila nuk plotëson kërkesat për zhvillimin e gjysmëpërçuesve në drejtim të të qenit i lehtë, i hollë, i shkurtër dhe i vogël. Përveç kësaj, kjo lloj metode paketimi bazohet në një çip të vetëm, i cili ka problemet e efikasitetit të ulët të prodhimit dhe kostos së lartë të paketimit. Prandaj, QFP është më i përshtatshëm për t'u përdorur në qarqet logjike dixhitale LSI si mikroprocesorët/vargjet e portës, dhe është gjithashtu i përshtatshëm për paketimin e produkteve të qarkut analog LSI si përpunimi i sinjalit VTR dhe përpunimi i sinjalit audio.
7, Pako katërshe e sheshtë pa priza (QFN)
Paketa QFN (Quad Flat Non-leaded paketë) është e pajisur me kontakte elektrodë në të katër anët. Meqenëse nuk ka priza, zona e montimit është më e vogël se QFP dhe lartësia është më e ulët se QFP. Midis tyre, QFN qeramike quhet gjithashtu LCC (Leadless Chip Carriers), dhe QFN plastike me kosto të ulët duke përdorur material bazë të nënshtresës së printuar me rrëshirë epoksi qelqi quhet LCC plastike, PCLC, P-LCC, etj. Është një paketim çipi për montim në sipërfaqe. teknologji me madhësi të vogël jastëk, vëllim të vogël dhe plastikë si material mbyllës. QFN përdoret kryesisht për paketimin e qarkut të integruar dhe MOSFET nuk do të përdoret. Megjithatë, për shkak se Intel propozoi një zgjidhje të integruar të drejtuesit dhe MOSFET, ajo lançoi DrMOS në një paketë QFN-56 ("56" i referohet 56 kunjave të lidhjes në pjesën e pasme të çipit).
Duhet të theksohet se paketa QFN ka të njëjtin konfigurim të plumbit të jashtëm si paketa ultra e hollë me skicë të vogël (TSSOP), por madhësia e saj është 62% më e vogël se TSSOP. Sipas të dhënave të modelimit QFN, performanca e tij termike është 55% më e lartë se ajo e paketimit TSSOP dhe performanca e tij elektrike (induktiviteti dhe kapaciteti) janë përkatësisht 60% dhe 30% më të larta se paketimi TSSOP. Disavantazhi më i madh është se është e vështirë për t'u riparuar.
DrMOS në paketimin QFN-56
Furnizimet me rrymë komutuese diskrete tradicionale diskrete DC/DC nuk mund të plotësojnë kërkesat për densitet më të lartë të energjisë, as nuk mund të zgjidhin problemin e efekteve të parametrave parazitarë në frekuenca të larta komutuese. Me inovacionin dhe përparimin e teknologjisë, është bërë realitet integrimi i drejtuesve dhe MOSFET-ve për të ndërtuar module me shumë çipa. Kjo metodë e integrimit mund të kursejë hapësirë të konsiderueshme dhe të rrisë densitetin e konsumit të energjisë. Nëpërmjet optimizimit të drejtuesve dhe MOSFET-ve, ai është bërë realitet. Efikasiteti i energjisë dhe rryma DC me cilësi të lartë, ky është IC i integruar i drejtuesit DrMOS.
Renesas gjenerata e dytë DrMOS
Paketa pa plumb QFN-56 e bën rezistencën termike DrMOS shumë të ulët; me lidhjen e brendshme të telit dhe dizajnin e kapëses prej bakri, instalimet elektrike të jashtme të PCB-ve mund të minimizohen, duke reduktuar kështu induktivitetin dhe rezistencën. Përveç kësaj, procesi MOSFET i silikonit me kanal të thellë i përdorur gjithashtu mund të reduktojë ndjeshëm humbjet e përçueshmërisë, ndërrimit dhe ngarkesës së portës; është i pajtueshëm me një sërë kontrolluesish, mund të arrijë mënyra të ndryshme operimi dhe mbështet modalitetin e konvertimit të fazës aktive APS (Auto Phase Switching). Përveç paketimit QFN, paketimi dypalësh i sheshtë pa plumb (DFN) është gjithashtu një proces i ri paketimi elektronik që është përdorur gjerësisht në komponentë të ndryshëm të gjysmëpërçuesit ON. Krahasuar me QFN, DFN ka më pak elektroda dalëse në të dyja anët.
8, Mbajtës i çipave me plumb plastik (PLCC)
PLCC (Plastic Quad Flat Package) ka formë katrore dhe është shumë më e vogël se paketa DIP. Ka 32 kunja me kunja përreth. Kunjat nxirren jashtë nga të katër anët e paketimit në formë T-je. Është një produkt plastik. Distanca e qendrës së kunjave është 1.27 mm, dhe numri i kunjave varion nga 18 në 84. Kunjat në formë J nuk deformohen lehtë dhe janë më të lehta për t'u përdorur se QFP, por inspektimi i pamjes pas saldimit është më i vështirë. Paketimi PLCC është i përshtatshëm për instalimin e instalimeve elektrike në PCB duke përdorur teknologjinë e montimit në sipërfaqe SMT. Ka përparësitë e madhësisë së vogël dhe besueshmërisë së lartë. Paketimi PLCC është relativisht i zakonshëm dhe përdoret në LSI logjik, DLD (ose pajisje logjike programore) dhe qarqe të tjera. Kjo formë paketimi përdoret shpesh në BIOS-in e pllakës amë, por aktualisht është më pak e zakonshme në MOSFET.
Kapsulimi dhe përmirësimi për ndërmarrjet kryesore
Për shkak të tendencës së zhvillimit të tensionit të ulët dhe rrymës së lartë në CPU, MOSFET-ve kërkohet të kenë rrymë të madhe daljeje, rezistencë të ulët në ndezje, gjenerim të ulët të nxehtësisë, shpërndarje të shpejtë të nxehtësisë dhe madhësi të vogël. Përveç përmirësimit të teknologjisë dhe proceseve të prodhimit të çipave, prodhuesit e MOSFET vazhdojnë gjithashtu të përmirësojnë teknologjinë e paketimit. Në bazë të përputhshmërisë me specifikimet standarde të paraqitjes, ata propozojnë forma të reja paketimi dhe regjistrojnë emrat e markave tregtare për paketat e reja që zhvillojnë.
1, paketat RENESAS WPAK, LFPAK dhe LFPAK-I
WPAK është një paketë me rrezatim të lartë të nxehtësisë e zhvilluar nga Renesas. Duke imituar paketën D-PAK, ngrohësi i çipit ngjitet në pllakën amë dhe nxehtësia shpërndahet përmes pllakës amë, në mënyrë që paketa e vogël WPAK të arrijë edhe rrymën dalëse të D-PAK. WPAK-D2 paketon dy MOSFET të lartë/të ulët për të reduktuar induktivitetin e instalimeve elektrike.
Madhësia e paketës Renesas WPAK
LFPAK dhe LFPAK-I janë dy paketa të tjera të vogla të formës të zhvilluara nga Renesas që janë të pajtueshme me SO-8. LFPAK është i ngjashëm me D-PAK, por më i vogël se D-PAK. LFPAK-i e vendos lavamanin e nxehtësisë lart për të shpërndarë nxehtësinë përmes ftohësit.
Paketat Renesas LFPAK dhe LFPAK-I
2. Ambalazhim Vishay Power-PAK dhe Polar-PAK
Power-PAK është emri i paketës MOSFET i regjistruar nga Vishay Corporation. Power-PAK përfshin dy specifika: Power-PAK1212-8 dhe Power-PAK SO-8.
Paketa Vishay Power-PAK1212-8
Paketa Vishay Power-PAK SO-8
Polar PAK është një paketë e vogël me shpërndarje nxehtësie të dyanshme dhe është një nga teknologjitë kryesore të paketimit të Vishay. Polar PAK është i njëjtë me paketën e zakonshme so-8. Ka pika shpërndarjeje në të dy anët e sipërme dhe të poshtme të paketimit. Nuk është e lehtë të grumbullohet nxehtësia brenda paketimit dhe mund të rrisë densitetin e rrymës së rrymës së funksionimit në dyfishin e asaj të SO-8. Aktualisht, Vishay ka licencuar teknologjinë Polar PAK tek STMicroelectronics.
Paketa Vishay Polar PAK
3. Paketat e sheshta të plumbit Onsemi SO-8 dhe WDFN8
ON Semiconductor ka zhvilluar dy lloje të MOSFET-ve me plumb të sheshtë, ndër të cilët ato me plumb të sheshtë të pajtueshëm me SO-8 përdoren nga shumë pllaka. MOSFET-et me fuqi NVMx dhe NVTx të sapohapur të gjysmëpërçuesve përdorin paketa kompakte DFN5 (SO-8FL) dhe WDFN8 për të minimizuar humbjet e përçueshmërisë. Ai gjithashtu përmban QG të ulët dhe kapacitet për të minimizuar humbjet e shoferit.
Paketa me plumb të sheshtë ON gjysmëpërçues SO-8
ON Paketa gjysmëpërçuese WDFN8
4. Paketimi NXP LFPAK dhe QLPAK
NXP (ish Philps) ka përmirësuar teknologjinë e paketimit SO-8 në LFPAK dhe QLPAK. Midis tyre, LFPAK konsiderohet të jetë paketa më e besueshme e fuqisë SO-8 në botë; ndërsa QLPAK ka karakteristikat e madhësisë së vogël dhe efikasitetit më të lartë të shpërndarjes së nxehtësisë. Krahasuar me SO-8 të zakonshëm, QLPAK zë një sipërfaqe të pllakës PCB prej 6*5 mm dhe ka një rezistencë termike prej 1.5k/W.
Paketa NXP LFPAK
Paketimi NXP QLPAK
4. Paketa ST Semiconductor PowerSO-8
Teknologjitë e paketimit të çipave të fuqisë MOSFET të STMicroelectronics përfshijnë SO-8, PowerSO-8, PowerFLAT, DirectFET, PolarPAK, etj. Midis tyre, Power SO-8 është një version i përmirësuar i SO-8. Përveç kësaj, ekzistojnë paketa PowerSO-10, PowerSO-20, TO-220FP, H2PAK-2 dhe të tjera.
Paketa STMicroelectronics Power SO-8
5. Paketa Fairchild Semiconductor Power 56
Power 56 është emri ekskluziv i Farichild dhe emri i tij zyrtar është DFN5×6. Zona e tij e paketimit është e krahasueshme me atë të TSOP-8 të përdorur zakonisht dhe paketa e hollë kursen lartësinë e pastrimit të komponentit dhe dizajni Thermal-Pad në fund redukton rezistencën termike. Prandaj, shumë prodhues të pajisjeve të energjisë kanë vendosur DFN5×6.
Paketa Fairchild Power 56
6. Paketa FET e drejtpërdrejtë e ndreqësit ndërkombëtar (IR).
Direct FET siguron ftohje efikase të sipërme në një gjurmë SO-8 ose më të vogël dhe është i përshtatshëm për aplikacionet e konvertimit të energjisë AC-DC dhe DC-DC në kompjuterë, laptopë, telekomunikacion dhe pajisje elektronike të konsumit. Konstruksioni i kanaçeve metalike të DirectFET siguron shpërndarje të nxehtësisë së dyanshme, duke dyfishuar në mënyrë efektive aftësitë aktuale të trajtimit të konvertuesve DC-DC me frekuencë të lartë në krahasim me paketat standarde diskrete plastike. Paketa Direct FET është e një lloji të montuar në drejtim të kundërt, me kulluesin e nxehtësisë (D) të drejtuar nga lart dhe të mbuluar me një guaskë metalike, përmes së cilës shpërndahet nxehtësia. Paketimi direkt FET përmirëson shumë shpërndarjen e nxehtësisë dhe zë më pak hapësirë me shpërndarje të mirë të nxehtësisë.
Përmblidhni
Në të ardhmen, ndërsa industria e prodhimit elektronik vazhdon të zhvillohet në drejtimin e ultra të hollë, miniaturizimit, tensionit të ulët dhe rrymës së lartë, pamja dhe struktura e paketimit të brendshëm të MOSFET gjithashtu do të ndryshojë për t'u përshtatur më mirë me nevojat e zhvillimit të prodhimit. industrisë. Përveç kësaj, për të ulur pragun e përzgjedhjes për prodhuesit elektronikë, trendi i zhvillimit të MOSFET në drejtim të modularizimit dhe paketimit në nivel sistemi do të bëhet gjithnjë e më i dukshëm dhe produktet do të zhvillohen në mënyrë të koordinuar nga dimensione të shumta si performanca dhe kostoja. . Paketa është një nga faktorët e rëndësishëm të referencës për zgjedhjen e MOSFET. Produkte të ndryshme elektronike kanë kërkesa të ndryshme elektrike dhe mjedise të ndryshme instalimi kërkojnë gjithashtu specifikime të madhësisë që përputhen për t'u përmbushur. Në përzgjedhjen aktuale, vendimi duhet të merret sipas nevojave aktuale sipas parimit të përgjithshëm. Disa sisteme elektronike janë të kufizuara nga madhësia e PCB-së dhe lartësia e brendshme. Për shembull, furnizimet me energji të modulit të sistemeve të komunikimit zakonisht përdorin paketat DFN5*6 dhe DFN3*3 për shkak të kufizimeve në lartësi; në disa furnizime me energji ACDC, dizajne ultra të hollë ose për shkak të kufizimeve të guaskës janë të përshtatshme për montimin e MOSFET-ve me energji të paketuar TO220. Në këtë kohë, kunjat mund të futen drejtpërdrejt në rrënjë, e cila nuk është e përshtatshme për produktet e paketuara TO247; disa dizajne ultra të hollë kërkojnë që kunjat e pajisjes të jenë të përkulura dhe të shtrira, gjë që do të rrisë kompleksitetin e përzgjedhjes së MOSFET.
Si te zgjidhni MOSFET
Një inxhinier më tha një herë se ai kurrë nuk shikoi faqen e parë të një fletë të dhënash MOSFET sepse informacioni "praktik" shfaqej vetëm në faqen e dytë dhe më gjerë. Pothuajse çdo faqe në një fletë të dhënash MOSFET përmban informacion të vlefshëm për projektuesit. Por nuk është gjithmonë e qartë se si të interpretohen të dhënat e ofruara nga prodhuesit.
Ky artikull përshkruan disa nga specifikimet kryesore të MOSFET-ve, mënyrën se si ato janë deklaruar në fletën e të dhënave dhe pamjen e qartë që ju nevojitet për t'i kuptuar ato. Ashtu si shumica e pajisjeve elektronike, MOSFET-et ndikohen nga temperatura e funksionimit. Pra, është e rëndësishme të kuptohen kushtet e testimit në të cilat aplikohen treguesit e përmendur. Është gjithashtu e rëndësishme të kuptoni nëse treguesit që shihni në "Hyrja e produktit" janë vlera "maksimale" ose "tipike", sepse disa fletë të dhënash nuk e bëjnë të qartë.
Nota e tensionit
Karakteristika kryesore që përcakton një MOSFET është tensioni i tij i burimit të shkarkimit VDS, ose "tensioni i prishjes së burimit të shkarkimit", i cili është tensioni më i lartë që MOSFET mund të përballojë pa dëmtim kur porta është e lidhur me qark të shkurtër me burimin dhe rrymën e shkarkimit. është 250 μA. . VDS quhet gjithashtu "tensioni maksimal absolut në 25°C", por është e rëndësishme të mbani mend se ky tension absolut varet nga temperatura dhe zakonisht ekziston një "koeficient i temperaturës VDS" në fletën e të dhënave. Ju gjithashtu duhet të kuptoni se maksimumi VDS është voltazhi DC plus çdo rritje të tensionit dhe valëzim që mund të jetë i pranishëm në qark. Për shembull, nëse përdorni një pajisje 30 V në një furnizim me energji 30 V me një pikë 100 mV, 5 ns, voltazhi do të kalojë kufirin maksimal absolut të pajisjes dhe pajisja mund të hyjë në modalitetin e ortekëve. Në këtë rast, besueshmëria e MOSFET nuk mund të garantohet. Në temperatura të larta, koeficienti i temperaturës mund të ndryshojë ndjeshëm tensionin e prishjes. Për shembull, disa MOSFET me kanal N me një tension prej 600 V kanë një koeficient pozitiv të temperaturës. Ndërsa i afrohen temperaturës së tyre maksimale të kryqëzimit, koeficienti i temperaturës bën që këta MOSFET të sillen si MOSFET 650 V. Shumë rregulla të projektimit të përdoruesve të MOSFET kërkojnë një faktor degradimi prej 10% deri në 20%. Në disa dizajne, duke pasur parasysh se tensioni aktual i prishjes është 5% deri në 10% më i lartë se vlera e vlerësuar në 25°C, një diferencë e dobishme korresponduese e projektimit do t'i shtohet dizajnit aktual, i cili është shumë i dobishëm për dizajnin. Po aq e rëndësishme për përzgjedhjen e saktë të MOSFET-ve është të kuptuarit e rolit të tensionit të burimit të portës VGS gjatë procesit të përcjelljes. Ky tension është voltazhi që siguron përcjelljen e plotë të MOSFET në një kusht maksimal të caktuar RDS(on). Kjo është arsyeja pse rezistenca e ndezur lidhet gjithmonë me nivelin VGS dhe është vetëm në këtë tension që pajisja mund të ndizet. Një pasojë e rëndësishme e projektimit është se nuk mund ta ndizni plotësisht MOSFET-in me një tension më të ulët se minimumi VGS i përdorur për të arritur vlerësimin RDS(on). Për shembull, për të ndezur plotësisht një MOSFET me një mikrokontrollues 3.3V, duhet të jeni në gjendje të ndizni MOSFET në VGS=2.5V ose më të ulët.
Mbi rezistencën, ngarkesa e portës dhe "figura e meritës"
Rezistenca në lëvizje e një MOSFET përcaktohet gjithmonë në një ose më shumë tensione nga porta në burim. Kufiri maksimal i RDS(on) mund të jetë 20% deri në 50% më i lartë se vlera tipike. Kufiri maksimal i RDS(on) zakonisht i referohet vlerës në një temperaturë kryqëzimi prej 25°C. Në temperatura më të larta, RDS(on) mund të rritet me 30% në 150%, siç tregohet në Figurën 1. Meqenëse RDS(on) ndryshon me temperaturën dhe vlera minimale e rezistencës nuk mund të garantohet, zbulimi i rrymës bazuar në RDS(on) nuk është një metodë shumë e saktë.
Figura 1 RDS(on) rritet me temperaturën në rangun prej 30% deri në 150% të temperaturës maksimale të funksionimit
Rezistenca në lidhje është shumë e rëndësishme për MOSFET me kanal N dhe P. Në furnizimin me energji komutuese, Qg është një kriter kyç i përzgjedhjes për MOSFET-të me kanal N që përdoren në furnizimin me energji komutuese sepse Qg ndikon në humbjet e komutimit. Këto humbje kanë dy efekte: njëri është koha e ndërrimit që ndikon në ndezjen dhe fikjen e MOSFET-it; tjetra është energjia e nevojshme për të ngarkuar kapacitetin e portës gjatë çdo procesi komutues. Një gjë që duhet mbajtur parasysh është se Qg varet nga voltazhi i burimit të portës, edhe nëse përdorimi i një Vgs më të ulët redukton humbjet e ndërrimit. Si një mënyrë e shpejtë për të krahasuar MOSFET-et e destinuara për përdorim në aplikacionet komutuese, projektuesit shpesh përdorin një formulë të vetme të përbërë nga RDS(on) për humbjet e përcjelljes dhe Qg për humbjet e ndërrimit: RDS(on)xQg. Kjo "shifër e meritës" (FOM) përmbledh performancën e pajisjes dhe lejon që MOSFET të krahasohen në terma të vlerave tipike ose maksimale. Për të siguruar një krahasim të saktë midis pajisjeve, duhet të siguroheni që i njëjti VGS përdoret për RDS(on) dhe Qg dhe që vlerat tipike dhe maksimale të mos përzihen së bashku në publikim. FOM më i ulët do t'ju japë performancë më të mirë në ndërrimin e aplikacioneve, por nuk është e garantuar. Rezultatet më të mira të krahasimit mund të merren vetëm në një qark aktual dhe në disa raste qarku mund të duhet të rregullohet mirë për çdo MOSFET. Rryma e vlerësuar dhe shpërndarja e fuqisë, bazuar në kushte të ndryshme testimi, shumica e MOSFET-ve kanë një ose më shumë rryma të vazhdueshme kullimi në fletën e të dhënave. Ju duhet të shikoni me kujdes fletën e të dhënave për të kuptuar nëse vlerësimi është në temperaturën e specifikuar të rastit (p.sh. TC=25°C) ose temperaturën e ambientit (p.sh. TA=25°C). Cila nga këto vlera është më e rëndësishme do të varet nga karakteristikat dhe aplikimi i pajisjes (shih Figurën 2).
Figura 2 Të gjitha vlerat maksimale absolute të rrymës dhe fuqisë janë të dhëna reale
Për pajisjet e montimit në sipërfaqe të vogla të përdorura në pajisjet e dorës, niveli më i rëndësishëm aktual mund të jetë ai në një temperaturë ambienti prej 70°C. Për pajisjet e mëdha me ngrohje dhe ftohje të detyruar me ajër, niveli aktual në TA=25℃ mund të jetë më afër situatës aktuale. Për disa pajisje, koka mund të përballojë më shumë rrymë në temperaturën e saj maksimale të kryqëzimit sesa kufijtë e paketimit. Në disa fletë të dhënash, ky nivel aktual "i kufizuar në masë" është informacion shtesë ndaj nivelit aktual "të kufizuar nga paketa", i cili mund t'ju japë një ide për qëndrueshmërinë e makines. Konsiderata të ngjashme vlejnë për shpërndarjen e vazhdueshme të energjisë, e cila varet jo vetëm nga temperatura, por edhe nga koha. Imagjinoni një pajisje që funksionon vazhdimisht në PD=4W për 10 sekonda në TA=70℃. Ajo që përbën një periudhë kohore "të vazhdueshme" do të ndryshojë në bazë të paketës MOSFET, kështu që ju do të dëshironi të përdorni grafikun e normalizuar të rezistencës termike kalimtare nga fleta e të dhënave për të parë se si duket shpërndarja e energjisë pas 10 sekondash, 100 sekondash ose 10 minutash. . Siç tregohet në figurën 3, koeficienti i rezistencës termike të kësaj pajisjeje të specializuar pas një impulsi 10 sekondash është afërsisht 0.33, që do të thotë se pasi paketa arrin ngopjen termike pas afërsisht 10 minutash, kapaciteti i shpërndarjes së nxehtësisë së pajisjes është vetëm 1.33 W në vend të 4 W. . Megjithëse kapaciteti i shpërndarjes së nxehtësisë së pajisjes mund të arrijë rreth 2 W nën ftohje të mirë.
Figura 3 Rezistenca termike e MOSFET kur aplikohet pulsi i fuqisë
Në fakt, ne mund ta ndajmë mënyrën e zgjedhjes së MOSFET në katër hapa.
Hapi i parë: zgjidhni kanalin N ose kanalin P
Hapi i parë në zgjedhjen e pajisjes së duhur për dizajnin tuaj është të vendosni nëse do të përdorni një MOSFET me kanal N ose P. Në një aplikim tipik të energjisë, kur një MOSFET lidhet me tokëzimin dhe ngarkesa lidhet me tensionin e rrjetit, MOSFET formon çelësin e anës së ulët. Në çelësin e anës së ulët, MOSFET me kanal N duhet të përdoren për shkak të konsideratave të tensionit të kërkuar për të fikur ose ndezur pajisjen. Kur MOSFET lidhet me autobusin dhe ngarkohet në tokë, përdoret një ndërprerës me anë të lartë. MOSFET me kanal P zakonisht përdoren në këtë topologji, gjë që është gjithashtu për shkak të konsideratave të drejtimit të tensionit. Për të zgjedhur pajisjen e duhur për aplikacionin tuaj, duhet të përcaktoni tensionin e kërkuar për të drejtuar pajisjen dhe mënyrën më të lehtë për ta bërë atë në dizajnin tuaj. Hapi tjetër është përcaktimi i nivelit të kërkuar të tensionit, ose tensionit maksimal që pajisja mund të përballojë. Sa më i lartë të jetë vlerësimi i tensionit, aq më i lartë është kostoja e pajisjes. Sipas përvojës praktike, voltazhi i vlerësuar duhet të jetë më i madh se tensioni i rrjetit ose voltazhi i autobusit. Kjo do të sigurojë mbrojtje të mjaftueshme në mënyrë që MOSFET të mos dështojë. Kur zgjidhni një MOSFET, është e nevojshme të përcaktoni tensionin maksimal që mund të tolerohet nga kullimi në burim, domethënë VDS maksimale. Është e rëndësishme të dini se voltazhi maksimal i një MOSFET mund të përballojë ndryshimet me temperaturën. Projektuesit duhet të testojnë ndryshimet e tensionit në të gjithë gamën e temperaturës së funksionimit. Tensioni i vlerësuar duhet të ketë diferencë të mjaftueshme për të mbuluar këtë gamë variacioni për të siguruar që qarku të mos dështojë. Faktorë të tjerë sigurie që inxhinierët e projektimit duhet të marrin në konsideratë përfshijnë kalimet e tensionit të shkaktuara nga ndërrimi i elektronikës si motorët ose transformatorët. Tensionet nominale ndryshojnë për aplikime të ndryshme; zakonisht, 20V për pajisjet portative, 20-30V për furnizimet me energji FPGA dhe 450-600V për aplikacionet 85-220VAC.
Hapi 2: Përcaktoni rrymën nominale
Hapi i dytë është të zgjidhni vlerësimin aktual të MOSFET. Në varësi të konfigurimit të qarkut, kjo rrymë e vlerësuar duhet të jetë rryma maksimale që ngarkesa mund të përballojë në të gjitha rrethanat. Ngjashëm me situatën e tensionit, projektuesi duhet të sigurojë që MOSFET-i i zgjedhur mund t'i rezistojë këtij vlerësimi të rrymës, edhe kur sistemi gjeneron pika të rrymës. Dy kushtet aktuale të konsideruara janë modaliteti i vazhdueshëm dhe rritja e pulsit. Në modalitetin e përcjelljes së vazhdueshme, MOSFET është në një gjendje të qëndrueshme, ku rryma rrjedh vazhdimisht përmes pajisjes. Një kulm pulsi i referohet një rritjeje të madhe (ose rryme kulmore) që rrjedh nëpër pajisje. Pasi të përcaktohet rryma maksimale në këto kushte, është thjesht një çështje e zgjedhjes së një pajisjeje që mund të përballojë këtë rrymë maksimale. Pas zgjedhjes së rrymës së vlerësuar, duhet të llogaritet edhe humbja e përcjelljes. Në situatat aktuale, MOSFET nuk është një pajisje ideale sepse ka humbje të energjisë elektrike gjatë procesit të përcjelljes, e cila quhet humbje përçueshmërie. Një MOSFET sillet si një rezistencë e ndryshueshme kur është "e ndezur", e cila përcaktohet nga RDS(ON) e pajisjes dhe ndryshon ndjeshëm me temperaturën. Humbja e fuqisë së pajisjes mund të llogaritet me Iload2×RDS(ON). Meqenëse rezistenca e ndezur ndryshon me temperaturën, humbja e fuqisë gjithashtu do të ndryshojë proporcionalisht. Sa më i lartë të jetë tensioni VGS i aplikuar në MOSFET, aq më i vogël do të jetë RDS(ON); anasjelltas, aq më i lartë do të jetë RDS(ON). Për projektuesin e sistemit, këtu vijnë kompensimet në varësi të tensionit të sistemit. Për dizajne portative, është më e lehtë (dhe më e zakonshme) të përdoren tensione më të ulëta, ndërsa për dizajne industriale, mund të përdoren tensione më të larta. Vini re se rezistenca RDS(ON) do të rritet pak me rrymën. Ndryshimet në parametra të ndryshëm elektrikë të rezistencës RDS(ON) mund të gjenden në fletën e të dhënave teknike të ofruar nga prodhuesi. Teknologjia ka një ndikim të rëndësishëm në karakteristikat e pajisjes, sepse disa teknologji priren të rrisin RDS(ON) kur rritin VDS maksimale. Për një teknologji të tillë, nëse keni ndërmend të zvogëloni VDS dhe RDS(ON), duhet të rrisni madhësinë e çipit, duke rritur kështu madhësinë e paketës që përputhet dhe kostot përkatëse të zhvillimit. Ka disa teknologji në industri që përpiqen të kontrollojnë rritjen e madhësisë së çipit, më të rëndësishmet prej të cilave janë teknologjitë e balancimit të kanaleve dhe ngarkesave. Në teknologjinë e kanaleve, një kanal i thellë futet në vafer, zakonisht i rezervuar për tensione të ulëta, për të reduktuar rezistencën e ndezur RDS(ON). Për të reduktuar ndikimin e VDS maksimale në RDS(ON), gjatë procesit të zhvillimit u përdor një kolonë epitaksiale e rritjes/proces i kolonës së gravimit. Për shembull, Fairchild Semiconductor ka zhvilluar një teknologji të quajtur SuperFET që shton hapa shtesë të prodhimit për reduktimin RDS(ON). Ky fokus në RDS(ON) është i rëndësishëm sepse me rritjen e tensionit të prishjes së një MOSFET standard, RDS(ON) rritet në mënyrë eksponenciale dhe çon në një rritje të madhësisë së modelit. Procesi SuperFET ndryshon marrëdhënien eksponenciale midis RDS(ON) dhe madhësisë së vaferit në një marrëdhënie lineare. Në këtë mënyrë, pajisjet SuperFET mund të arrijnë RDS(ON) ideale të ulët në përmasa të vogla, edhe me tensione prishjeje deri në 600V. Rezultati është se madhësia e vaferës mund të reduktohet deri në 35%. Për përdoruesit përfundimtarë, kjo do të thotë një reduktim i ndjeshëm në madhësinë e paketës.
Hapi i tretë: Përcaktoni kërkesat termike
Hapi tjetër në zgjedhjen e një MOSFET është llogaritja e kërkesave termike të sistemit. Projektuesit duhet të marrin në konsideratë dy skenarë të ndryshëm, skenarin e rastit më të keq dhe skenarin e botës reale. Rekomandohet të përdoret rezultati i llogaritjes në rastin më të keq, sepse ky rezultat siguron një diferencë më të madhe sigurie dhe siguron që sistemi të mos dështojë. Ekzistojnë gjithashtu disa të dhëna matëse që kërkojnë vëmendje në fletën e të dhënave MOSFET; të tilla si rezistenca termike midis kryqëzimit gjysmëpërçues të pajisjes së paketuar dhe mjedisit, dhe temperatura maksimale e kryqëzimit. Temperatura e bashkimit të pajisjes është e barabartë me temperaturën maksimale të ambientit plus produktin e rezistencës termike dhe shpërndarjes së fuqisë (temperatura e kryqëzimit = temperatura maksimale e ambientit + [rezistenca termike × shpërndarja e fuqisë]). Sipas këtij ekuacioni, mund të zgjidhet shpërndarja maksimale e fuqisë së sistemit, e cila sipas definicionit është e barabartë me I2×RDS(ON). Meqenëse projektuesi ka përcaktuar rrymën maksimale që do të kalojë përmes pajisjes, RDS(ON) mund të llogaritet në temperatura të ndryshme. Vlen të theksohet se kur kanë të bëjnë me modele të thjeshta termike, projektuesit duhet të marrin në konsideratë edhe kapacitetin termik të kryqëzimit gjysmëpërçues/kështjellës së pajisjes dhe kasës/mjedisit; kjo kërkon që bordi i qarkut të printuar dhe paketa të mos nxehen menjëherë. Prishja e ortekut do të thotë që voltazhi i kundërt në pajisjen gjysmëpërçuese tejkalon vlerën maksimale dhe formon një fushë të fortë elektrike për të rritur rrymën në pajisje. Kjo rrymë do të shpërndajë energjinë, do të rrisë temperaturën e pajisjes dhe mundësisht do ta dëmtojë pajisjen. Kompanitë gjysmëpërçuese do të kryejnë testimin e ortekëve në pajisje, do të llogarisin tensionin e tyre të ortekëve ose do të testojnë qëndrueshmërinë e pajisjes. Ekzistojnë dy metoda për llogaritjen e tensionit nominal të ortekëve; njëra është metodë statistikore dhe tjetra është llogaritja termike. Llogaritja termike përdoret gjerësisht sepse është më praktike. Shumë kompani kanë dhënë detaje të testimit të pajisjes së tyre. Për shembull, Fairchild Semiconductor ofron "Udhëzimet për Avalanche të Power MOSFET" (Udhëzimet për Avalanche të Power MOSFET-mund të shkarkohen nga faqja e internetit e Fairchild). Përveç llogaritjes, teknologjia gjithashtu ka një ndikim të madh në efektin e ortekëve. Për shembull, një rritje në madhësinë e kapelës rrit rezistencën ndaj ortekëve dhe në fund rrit qëndrueshmërinë e pajisjes. Për përdoruesit përfundimtarë, kjo nënkupton përdorimin e paketave më të mëdha në sistem.
Hapi 4: Përcaktoni performancën e ndërprerësit
Hapi i fundit në zgjedhjen e një MOSFET është përcaktimi i performancës së ndërrimit të MOSFET. Ka shumë parametra që ndikojnë në performancën e ndërrimit, por më të rëndësishmit janë porta/drain, porta/burimi dhe kapaciteti i kullimit/burimit. Këta kondensatorë krijojnë humbje të ndërrimit në pajisje, sepse ato ngarkohen sa herë që ndërrojnë. Prandaj, shpejtësia e kalimit të MOSFET zvogëlohet dhe reduktohet edhe efikasiteti i pajisjes. Për të llogaritur humbjet totale në një pajisje gjatë ndërrimit, projektuesi duhet të llogarisë humbjet gjatë ndezjes (Eon) dhe humbjet gjatë fikjes (Eoff). Fuqia totale e ndërprerësit MOSFET mund të shprehet me ekuacionin e mëposhtëm: Psw=(Eon+Eoff)×frekuenca e ndërrimit. Ngarkesa e portës (Qgd) ka ndikimin më të madh në performancën e ndërrimit. Bazuar në rëndësinë e performancës së komutimit, teknologjitë e reja po zhvillohen vazhdimisht për të zgjidhur këtë problem komutues. Rritja e madhësisë së çipit rrit ngarkesën e portës; kjo rrit madhësinë e pajisjes. Për të reduktuar humbjet e ndërrimit, janë shfaqur teknologji të reja si oksidimi i pjesës së poshtme të kanalit, që synojnë të reduktojnë ngarkesën e portës. Për shembull, teknologjia e re SuperFET mund të minimizojë humbjet e përçueshmërisë dhe të përmirësojë performancën e ndërrimit duke reduktuar RDS(ON) dhe ngarkesën e portës (Qg). Në këtë mënyrë, MOSFET-ët mund të përballen me kalimtarët e tensionit me shpejtësi të lartë (dv/dt) dhe kalimtarët e rrymës (di/dt) gjatë ndërrimit, dhe madje mund të funksionojnë me besueshmëri në frekuenca më të larta komutuese.
Koha e postimit: Tetor-23-2023
