L-apparati semikondutturi tal-enerġija jintużaw ħafna fl-industrija, il-konsum, il-militar u oqsma oħra, u għandhom pożizzjoni strateġika għolja. Ejja nagħtu ħarsa lejn l-istampa ġenerali tal-apparati tal-enerġija minn stampa:
L-apparati semikondutturi tal-enerġija jistgħu jinqasmu f'tip sħiħ, tip semi-ikkontrollat u tip mhux kontrollabbli skond il-grad ta 'kontroll tas-sinjali taċ-ċirkwit. Jew skont il-proprjetajiet tas-sinjal taċ-ċirkwit tas-sewqan, jista 'jinqasam f'tip immexxi mill-vultaġġ, tip immexxi mill-kurrent, eċċ.
| Klassifikazzjoni | tip | Apparat semikonduttur tal-qawwa speċifika |
| Kontrollabilità tas-sinjali elettriċi | Tip semi-ikkontrollat | SCR |
| Kontroll sħiħ | GTO, GTR, MOSFET, IGBT | |
| Inkontrollabbli | Dajowd tal-Enerġija | |
| Proprjetajiet tas-sinjal tas-sewqan | Tip misjuq bil-vultaġġ | IGBT、MOSFET、SITH |
| Tip kurrenti misjuqa | SCR, GTO, GTR | |
| Forma tal-mewġ tas-sinjal effettiv | Tip ta' grillu tal-polz | SCR、GTO |
| Tip ta 'kontroll elettroniku | GTR、MOSFET、IGBT | |
| Sitwazzjonijiet li fihom jipparteċipaw elettroni li jġorru l-kurrent | apparat bipolari | Diodu tal-Enerġija, SCR, GTO, GTR, BSIT, BJT |
| Apparat unipolari | MOSFET、SEDU | |
| Apparat kompost | MCT, IGBT, SITH u IGCT |
Apparati semikondutturi ta 'qawwa differenti għandhom karatteristiċi differenti bħal vultaġġ, kapaċità tal-kurrent, kapaċità ta' impedenza, u daqs. Fl-użu attwali, jeħtieġ li jintgħażlu apparati xierqa skont oqsma u ħtiġijiet differenti.
L-industrija tas-semikondutturi għaddiet minn tliet ġenerazzjonijiet ta 'bidliet materjali mit-twelid tagħha. Sa issa, l-ewwel materjal semikonduttur rappreżentat minn Si għadu prinċipalment użat fil-qasam tal-apparati semikondutturi tal-enerġija.
| Materjal semikonduttur | Bandgap (eV) | Punt tat-tidwib (K) | applikazzjoni prinċipali | |
| Materjali semikondutturi tal-1 ġenerazzjoni | Ge | 1.1 | 1221 | Transisters ta 'vultaġġ baxx, frekwenza baxxa, qawwa medja, fotodetectors |
| Materjali semikondutturi tat-tieni ġenerazzjoni | Si | 0.7 | 1687 | |
| Materjali semikondutturi tat-3 ġenerazzjoni | GaAs | 1.4 | 1511 | Microwave, apparati tal-mewġ millimetriku, apparati li jarmu d-dawl |
| SiC | 3.05 | 2826 | 1. Apparati ta 'qawwa għolja b'temperatura għolja, frekwenza għolja, reżistenti għar-radjazzjoni 2. Dajowds li jarmu d-dawl blu, grad, vjola, lejżers semikondutturi | |
| GaN | 3.4 | 1973 | ||
| AIN | 6.2 | 2470 | ||
| C | 5.5 | ＞3800 | ||
| ZnO | 3.37 | 2248 | ||
Agħti fil-qosor il-karatteristiċi tal-apparati tal-enerġija semi-ikkontrollati u kkontrollati bis-sħiħ:
| Tip ta' apparat | SCR | GTR | MOSFET | IGBT |
| Tip ta' kontroll | Grillu tal-polz | Kontroll kurrenti | kontroll tal-vultaġġ | ċentru tal-films |
| linja ta' awto-għeluq | Għeluq tal-kommutazzjoni | apparat li jintefa waħdu | apparat li jintefa waħdu | apparat li jintefa waħdu |
| frekwenza tax-xogħol | ＜1khz | ＜30khz | 20khz-Mhz | ＜40khz |
| Qawwa tas-sewqan | żgħar | kbar | żgħar | żgħar |
| telf tal-bidla | kbar | kbar | kbar | kbar |
| telf fil-konduzzjoni | żgħar | żgħar | kbar | żgħar |
| Vultaġġ u livell tal-kurrent | 最大 | kbar | minimu | aktar |
| Applikazzjonijiet tipiċi | Tisħin ta 'induzzjoni ta' frekwenza medja | Konvertitur tal-frekwenza UPS | provvista ta 'enerġija tal-bidla | Konvertitur tal-frekwenza UPS |
| prezz | l-aktar baxx | aktar baxxi | fin-nofs | L-aktar għali |
| effett ta 'modulazzjoni konduttanza | jkollhom | jkollhom | xejn | jkollhom |
Sir af MOSFETs
MOSFET għandu impedenza tad-dħul għolja, ħsejjes baxxi, u stabbiltà termali tajba; għandu proċess ta 'manifattura sempliċi u radjazzjoni qawwija, għalhekk normalment jintuża f'ċirkwiti amplifikaturi jew ċirkwiti ta' swiċċjar;
(1) Parametri ewlenin tal-għażla: vultaġġ ta 'drenaġġ-sors VDS (vultaġġ li jiflaħ), kurrent ta' tnixxija kontinwu tal-ID, RDS(on) on-resistance, capacitance input Ciss (capacitance tal-junction), fattur ta 'kwalità FOM=Ron*Qg, eċċ.
(2) Skond proċessi differenti, huwa maqsum f'TrenchMOS: trinka MOSFET, prinċipalment fil-kamp ta 'vultaġġ baxx fi ħdan 100V; SGT (Split Gate) MOSFET: MOSFET tal-bieb maqsum, prinċipalment fil-qasam ta 'vultaġġ medju u baxx fi ħdan 200V; SJ MOSFET: MOSFET super junction, prinċipalment fil-qasam ta 'vultaġġ Għoli 600-800V;
F'provvista ta 'enerġija li tinxtegħel, bħal ċirkwit open-drain, il-fossa hija konnessa mat-tagħbija intatta, li tissejjaħ open-drain. F'ċirkwit open-drain, ma jimpurtax kemm ikun għoli l-vultaġġ it-tagħbija hija konnessa, il-kurrent tat-tagħbija jista 'jinxtegħel u jintefa. Huwa mezz ideali ta 'swiċċjar analogu. Dan huwa l-prinċipju ta 'MOSFET bħala mezz ta' swiċċjar.
F'termini ta 'sehem tas-suq, MOSFETs huma kważi kollha kkonċentrati f'idejn manifatturi internazzjonali ewlenin. Fosthom, Infineon akkwistat IR (American International Rectifier Company) fl-2015 u saret il-mexxej tal-industrija. ON Semiconductor temm ukoll l-akkwist ta 'Fairchild Semiconductor f'Settembru 2016. , is-sehem tas-suq qabeż għat-tieni post, u mbagħad il-klassifiki tal-bejgħ kienu Renesas, Toshiba, IWC, ST, Vishay, Anshi, Magna, eċċ.;
Marki MOSFET mainstream huma maqsuma f'diversi serje: Amerikani, Ġappuniżi u Koreani.
Serje Amerikana: Infineon, IR, Fairchild, ON Semiconductor, ST, TI, PI, AOS, eċċ.;
Ġappuniż: Toshiba, Renesas, ROHM, eċċ.;
Serje Koreani: Magna, KEC, AUK, Morina Hiroshi, Shinan, KIA
Kategoriji tal-pakketti MOSFET
Skont il-mod kif hija installata fuq il-bord tal-PCB, hemm żewġ tipi ewlenin ta 'pakketti MOSFET: plug-in (Through Hole) u muntaġġ tal-wiċċ (Surface Mount).
It-tip plug-in ifisser li l-labar tal-MOSFET jgħaddu mit-toqob tal-immuntar tal-bord tal-PCB u huma wweldjati mal-bord tal-PCB. Pakketti plug-in komuni jinkludu: pakkett doppju in-line (DIP), pakkett tal-kontorn tat-transistor (TO), u pakkett tal-firxa tal-grilja tal-pin (PGA).
Ippakkjar plug-in
L-immuntar tal-wiċċ huwa fejn il-brilli MOSFET u l-flanġ tad-dissipazzjoni tas-sħana huma wweldjati mal-pads fuq il-wiċċ tal-bord tal-PCB. Pakketti tipiċi tal-immuntar tal-wiċċ jinkludu: kontorn tat-transistor (D-PAK), transistor tal-kontorn żgħir (SOT), pakkett tal-kontorn żgħir (SOP), pakkett ċatt quad (QFP), trasportatur taċ-ċippa biċ-ċomb tal-plastik (PLCC), eċċ.
pakkett tal-immuntar tal-wiċċ
Bl-iżvilupp tat-teknoloġija, il-bordijiet tal-PCB bħal motherboards u karti tal-grafika bħalissa jużaw inqas u inqas imballaġġ dirett plug-in, u jintuża aktar ippakkjar tal-wiċċ.
1. Pakkett in-line doppju (DIP)
Il-pakkett DIP għandu żewġ ringieli ta 'brilli u jeħtieġ li jiddaħħal f'socket taċ-ċippa bi struttura DIP. Il-metodu tad-derivazzjoni tiegħu huwa SDIP (Shrink DIP), li huwa pakkett shrink double-in-line. Id-densità tal-pin hija 6 darbiet ogħla minn dik tad-DIP.
Il-forom tal-istruttura tal-ippakkjar tad-DIP jinkludu: DIP b'ħafna saffi taċ-ċeramika dual-in-line, DIP taċ-ċeramika b'saff wieħed dual-in-line, DIP tal-qafas taċ-ċomb (inkluż it-tip tas-siġillar taċ-ċeramika tal-ħġieġ, it-tip ta 'struttura ta' inkapsulament tal-plastik, inkapsulament tal-ħġieġ b'tidwib baxx taċ-ċeramika tip) eċċ. Il-karatteristika tal-ippakkjar DIP hija li faċilment tista 'tirrealizza l-iwweldjar permezz ta' toqba ta 'bordijiet tal-PCB u għandha kompatibilità tajba mal-motherboard.
Madankollu, minħabba li l-erja u l-ħxuna tal-imballaġġ tagħha huma relattivament kbar, u l-labar huma faċilment imħassra waqt il-proċess ta 'plagg u unplugging, l-affidabilità hija fqira. Fl-istess ħin, minħabba l-influwenza tal-proċess, in-numru ta 'brilli ġeneralment ma jaqbiżx il-100. Għalhekk, fil-proċess ta' integrazzjoni għolja tal-industrija elettronika, l-ippakkjar DIP gradwalment irtira mill-istadju tal-istorja.
2. Pakkett Outline Transistor (TO)
Speċifikazzjonijiet bikrija tal-ippakkjar, bħal TO-3P, TO-247, TO-92, TO-92L, TO-220, TO-220F, TO-251, eċċ huma kollha disinji tal-ippakkjar plug-in.
TO-3P/247: Hija forma ta 'ppakkjar użata komunement għal MOSFETs ta' vultaġġ medju-għoli u ta 'kurrent għoli. Il-prodott għandu l-karatteristiċi ta 'vultaġġ għoli ta' reżistenza u reżistenza qawwija għat-tqassim.
TO-220/220F: TO-220F huwa pakkett tal-plastik kompletament, u m'hemmx bżonn li żżid kuxxinett iżolanti meta tinstallah fuq radjatur; TO-220 għandu folja tal-metall konnessa mal-pin tan-nofs, u kuxxinett iżolanti huwa meħtieġ meta tinstalla r-radjatur. Il-MOSFETs ta 'dawn iż-żewġ stili ta' pakkett għandhom dehriet simili u jistgħu jintużaw minflok xulxin.
TO-251: Dan il-prodott ippakkjat jintuża prinċipalment biex inaqqas l-ispejjeż u jnaqqas id-daqs tal-prodott. Jintuża prinċipalment f'ambjenti b'vultaġġ medju u kurrent għoli taħt 60A u vultaġġ għoli taħt 7N.
TO-92: Dan il-pakkett jintuża biss għal MOSFET ta 'vultaġġ baxx (kurrent taħt 10A, jiflaħ vultaġġ taħt 60V) u vultaġġ għoli 1N60/65, sabiex jitnaqqsu l-ispejjeż.
F'dawn l-aħħar snin, minħabba l-ispiża għolja tal-iwweldjar tal-proċess tal-ippakkjar plug-in u l-prestazzjoni inferjuri tad-dissipazzjoni tas-sħana għal prodotti tat-tip garża, id-domanda fis-suq tal-immuntar tal-wiċċ kompliet tiżdied, li wassal ukoll għall-iżvilupp tal-ippakkjar TO fl-imballaġġ tal-immuntar tal-wiċċ.
TO-252 (imsejħa wkoll D-PAK) u TO-263 (D2PAK) huma t-tnejn pakketti tal-immuntar tal-wiċċ.。
BIEX jippakkjaw id-dehra tal-prodott
TO252/D-PAK huwa pakkett taċ-ċippa tal-plastik, li huwa komunement użat għall-ippakkjar ta 'transistors tal-qawwa u ċipep li jistabbilizza l-vultaġġ. Huwa wieħed mill-pakketti mainstream attwali. Il-MOSFET li juża dan il-metodu ta 'ppakkjar għandu tliet elettrodi, gate (G), drain (D), u sors (S). Il-pin tad-drenaġġ (D) huwa maqtugħ u mhux użat. Minflok, is-sink tas-sħana fuq id-dahar jintuża bħala d-drenaġġ (D), li huwa wweldjat direttament mal-PCB. Min-naħa waħda, hija użata biex toħroġ kurrenti kbar, u min-naħa l-oħra, tinħela s-sħana permezz tal-PCB. Għalhekk, hemm tliet pads D-PAK fuq il-PCB, u l-kuxxinett tad-drenaġġ (D) huwa akbar. L-ispeċifikazzjonijiet tal-ippakkjar tiegħu huma kif ġej:
L-ispeċifikazzjonijiet tad-daqs tal-pakkett TO-252/D-PAK
TO-263 huwa varjant ta 'TO-220. Hija mfassla prinċipalment biex ittejjeb l-effiċjenza tal-produzzjoni u d-dissipazzjoni tas-sħana. Jappoġġja kurrent u vultaġġ estremament għoljin. Huwa aktar komuni f'MOSFETs ta 'kurrent għoli ta' vultaġġ medju taħt 150A u 'l fuq minn 30V. Minbarra D2PAK (TO-263AB), jinkludi wkoll TO263-2, TO263-3, TO263-5, TO263-7 u stili oħra, li huma subordinati għal TO-263, prinċipalment minħabba n-numru u d-distanza differenti tal-labar .
Speċifikazzjoni tad-daqs tal-pakkett TO-263/D2PAKs
3. Pakkett tal-firxa tal-grilja tal-pin (PGA)
Hemm labar multipli ta 'array kwadri ġewwa u barra ċ-ċippa PGA (Pin Grid Array Package). Kull pin tal-firxa kwadra hija rranġata f'ċerta distanza madwar iċ-ċippa. Skont in-numru ta 'labar, jista' jiġi ffurmat f'2 sa 5 ċrieki. Waqt l-installazzjoni, daħħal iċ-ċippa fis-sokit speċjali tal-PGA. Għandu l-vantaġġi ta 'plagg u unplugging faċli u affidabilità għolja, u jista' jadatta għal frekwenzi ogħla.
Stil tal-pakkett PGA
Ħafna mis-sottostrati taċ-ċippa tiegħu huma magħmula minn materjal taċ-ċeramika, u xi wħud jużaw reżina tal-plastik speċjali bħala s-sottostrat. F'termini ta 'teknoloġija, id-distanza taċ-ċentru tal-brilli hija ġeneralment 2.54mm, u n-numru ta' labar ivarja minn 64 sa 447. Il-karatteristika ta 'dan it-tip ta' ippakkjar hija li iżgħar ma tkun iż-żona tal-ippakkjar (volum), inqas ikun il-konsum tal-enerġija (prestazzjoni ) jista' jiflaħ, u viċi versa. Dan l-istil tal-ippakkjar ta 'ċipep kien aktar komuni fil-jiem bikrija, u kien l-aktar użat għall-ippakkjar ta' prodotti ta 'konsum ta' enerġija għolja bħal CPUs. Per eżempju, Intel 80486 u Pentium kollha jużaw dan l-istil tal-ippakkjar; mhuwiex adottat b'mod wiesa 'mill-manifatturi MOSFET.
4. Pakkett tat-Transistor tal-Kontorn Żgħir (SOT)
SOT (Small Out-Line Transistor) huwa pakkett ta 'transistor ta' qawwa żgħira tat-tip ta 'garża, prinċipalment inkluż SOT23, SOT89, SOT143, SOT25 (jiġifieri SOT23-5), eċċ SOT323, SOT363/SOT26 (jiġifieri SOT23-6) u tipi oħra huma derivati, li huma iżgħar fid-daqs minn pakketti TO.
Tip ta 'pakkett SOT
SOT23 huwa pakkett transistor użat komunement bi tliet pinnijiet f'forma ta 'ġwienaħ, jiġifieri kollettur, emitter u bażi, li huma elenkati fuq iż-żewġ naħat tan-naħa twila tal-komponent. Fosthom, l-emittent u l-bażi huma fuq l-istess naħa. Huma komuni fi transisters ta 'qawwa baxxa, transisters b'effett ta' kamp u transisters komposti b'netwerks ta 'reżistenza. Għandhom saħħa tajba iżda issaldjar fqir. Id-dehra tidher fil-Figura (a) hawn taħt.
SOT89 għandu tliet pinnijiet qosra mqassma fuq naħa waħda tat-transistor. In-naħa l-oħra hija sink tas-sħana tal-metall konness mal-bażi biex tiżdied il-kapaċità tad-dissipazzjoni tas-sħana. Huwa komuni fit-transistors tal-immuntar tal-wiċċ tal-qawwa tas-silikon u huwa adattat għal applikazzjonijiet ta 'qawwa ogħla. Id-dehra tidher fil-Figura (b) hawn taħt.
SOT143 għandu erba 'labar qosra f'forma ta' ġwienaħ, li huma mmexxija 'l barra miż-żewġ naħat. It-tarf usa 'tal-pin huwa l-kollettur. Dan it-tip ta 'pakkett huwa komuni fi transisters ta' frekwenza għolja, u d-dehra tiegħu tidher fil-Figura (c) hawn taħt.
SOT252 huwa transistor ta 'qawwa għolja bi tliet labar li jwasslu minn naħa waħda, u l-pin tan-nofs huwa iqsar u huwa l-kollettur. Qabbad mal-pin akbar fit-tarf l-ieħor, li hija folja tar-ram għad-dissipazzjoni tas-sħana, u d-dehra tagħha hija kif muri fil-Figura (d) hawn taħt.
Paragun komuni tad-dehra tal-pakkett SOT
Is-SOT-89 MOSFET b'erba' terminali jintuża komunement fuq motherboards. L-ispeċifikazzjonijiet u d-dimensjonijiet tiegħu huma kif ġej:
Speċifikazzjonijiet tad-daqs SOT-89 MOSFET (unità: mm)
5. Pakkett ta' Outline Żgħir (SOP)
SOP (Small Out-Line Package) huwa wieħed mill-pakketti tal-immuntar tal-wiċċ, imsejjaħ ukoll SOL jew DFP. Il-brilli jinġibdu 'l barra miż-żewġ naħat tal-pakkett f'forma ta' ġwienaħ tal-gawwija (forma L). Il-materjali huma tal-plastik u taċ-ċeramika. L-istandards tal-ippakkjar SOP jinkludu SOP-8, SOP-16, SOP-20, SOP-28, eċċ. In-numru wara SOP jindika n-numru ta 'brilli. Ħafna mill-pakketti MOSFET SOP jadottaw speċifikazzjonijiet SOP-8. L-industrija ħafna drabi tħalli barra "P" u tqassarha bħala SO (Small Out-Line).
Daqs tal-pakkett SOP-8
SO-8 ġie żviluppat l-ewwel minn PHILIP Company. Huwa ppakkjat fil-plastik, m'għandux pjanċa tal-qiegħ tad-dissipazzjoni tas-sħana, u għandu dissipazzjoni fqira tas-sħana. Huwa ġeneralment użat għal MOSFETs ta 'enerġija baxxa. Aktar tard, speċifikazzjonijiet standard bħal TSOP (Thin Small Outline Package), VSOP (Very Small Outline Package), SSOP (Shrink SOP), TSSOP (Thin Shrink SOP), eċċ ġew derivati gradwalment; fosthom, TSOP u TSSOP huma komunement użati fl-ippakkjar MOSFET.
Speċifikazzjonijiet derivati SOP użati komunement għal MOSFETs
6. Pakkett Ċatt Quad (QFP)
Id-distanza bejn il-labar taċ-ċippa fil-pakkett QFP (Plastic Quad Flat Package) hija żgħira ħafna u l-brilli huma rqaq ħafna. Ġeneralment jintuża f'ċirkwiti integrati fuq skala kbira jew ultra-kbar, u n-numru ta 'labar huwa ġeneralment aktar minn 100. Ċipep ippakkjati f'din il-forma għandhom jużaw teknoloġija ta' immuntar tal-wiċċ SMT biex issaldjar iċ-ċippa mal-motherboard. Dan il-metodu ta 'ppakkjar għandu erba' karatteristiċi ewlenin: ① Huwa adattat għat-teknoloġija tal-immuntar tal-wiċċ SMD biex tinstalla wajers fuq bordijiet taċ-ċirkwiti tal-PCB; ② Huwa adattat għal użu ta 'frekwenza għolja; ③ Huwa faċli biex topera u għandha affidabilità għolja; ④ Il-proporzjon bejn iż-żona taċ-ċippa u ż-żona tal-ippakkjar huwa żgħir. Bħall-metodu tal-ippakkjar tal-PGA, dan il-metodu tal-ippakkjar igeżwer iċ-ċippa f'pakkett tal-plastik u ma jistax ixerred is-sħana ġġenerata meta ċ-ċippa tkun qed taħdem fil-ħin. Jirrestrinġi t-titjib tal-prestazzjoni MOSFET; u l-ippakkjar tal-plastik innifsu jżid id-daqs tal-apparat, li ma jissodisfax ir-rekwiżiti għall-iżvilupp ta 'semikondutturi fid-direzzjoni li jkun ħafif, irqiq, qasir u żgħir. Barra minn hekk, dan it-tip ta 'metodu ta' ippakkjar huwa bbażat fuq ċippa waħda, li għandha l-problemi ta 'effiċjenza baxxa tal-produzzjoni u spiża għolja tal-ippakkjar. Għalhekk, QFP huwa aktar adattat għall-użu f'ċirkwiti LSI ta 'loġika diġitali bħal mikroproċessuri / arrays ta' gate, u huwa wkoll adattat għall-ippakkjar ta 'prodotti ta' ċirkwit LSI analogu bħal ipproċessar tas-sinjali VTR u proċessar tas-sinjali awdjo.
7、Pakkett ċatt kwadri bl-ebda ċomb (QFN)
Il-pakkett QFN (Pakkett Quad Flat Non-leaded) huwa mgħammar b'kuntatti ta 'elettrodu fuq l-erba' naħat kollha. Peress li m'hemm l-ebda ċomb, iż-żona tal-immuntar hija iżgħar minn QFP u l-għoli huwa aktar baxx minn QFP. Fost dawn, QFN taċ-ċeramika jissejjaħ ukoll LCC (Leadless Chip Carriers), u QFN tal-plastik bi prezz baxx li juża materjal ta 'bażi ta' substrat stampat ta 'reżina epossidika tal-ħġieġ jissejjaħ LCC tal-plastik, PCLC, P-LCC, eċċ Huwa ippakkjar ta' ċippa emerġenti tal-immuntar tal-wiċċ. teknoloġija b'daqs żgħir tal-kuxxinett, volum żgħir, u plastik bħala materjal tas-siġillar. QFN jintuża prinċipalment għall-ippakkjar taċ-ċirkwit integrat, u l-MOSFET mhux se jintuża. Madankollu, minħabba li Intel ipproponiet sewwieq integrat u soluzzjoni MOSFET, nediet DrMOS f'pakkett QFN-56 ("56" tirreferi għas-56 pin ta 'konnessjoni fuq in-naħa ta' wara taċ-ċippa).
Għandu jiġi nnutat li l-pakkett QFN għandu l-istess konfigurazzjoni esterna taċ-ċomb bħall-pakkett ta 'kontorn żgħir ultra-rqiq (TSSOP), iżda d-daqs tiegħu huwa 62% iżgħar mit-TSSOP. Skont id-dejta tal-immudellar QFN, il-prestazzjoni termali tagħha hija 55% ogħla minn dik tal-ippakkjar TSSOP, u l-prestazzjoni elettrika tagħha (inductance u capacitance) huma 60% u 30% ogħla mill-ippakkjar TSSOP rispettivament. L-akbar żvantaġġ huwa li huwa diffiċli li tissewwa.
DrMOS fil-pakkett QFN-56
Provvisti ta 'enerġija ta' swiċċjar step-down diskreti tradizzjonali DC/DC ma jistgħux jissodisfaw ir-rekwiżiti għal densità ta 'enerġija ogħla, u lanqas ma jistgħu jsolvu l-problema tal-effetti tal-parametri parassitiċi fi frekwenzi għoljin ta' swiċċjar. Bl-innovazzjoni u l-progress tat-teknoloġija, saret realtà li jintegraw sewwieqa u MOSFETs biex jibnu moduli b'ħafna ċipps. Dan il-metodu ta 'integrazzjoni jista' jiffranka spazju konsiderevoli u jżid id-densità tal-konsum tal-enerġija. Permezz tal-ottimizzazzjoni tas-sewwieqa u l-MOSFETs, saret realtà. Effiċjenza tal-enerġija u kurrent DC ta 'kwalità għolja, dan huwa IC tas-sewwieq integrat DrMOS.
Renesas DrMOS tat-tieni ġenerazzjoni
Il-pakkett mingħajr ċomb QFN-56 jagħmel l-impedenza termali DrMOS baxxa ħafna; b'twaħħil tal-wajer intern u disinn tal-klipp tar-ram, wajers esterni tal-PCB jistgħu jiġu minimizzati, u b'hekk jitnaqqsu l-inductance u r-reżistenza. Barra minn hekk, il-proċess MOSFET tas-silikon tal-kanal fil-fond użat jista 'wkoll inaqqas b'mod sinifikanti t-telf ta' konduzzjoni, swiċċjar u gate charge; huwa kompatibbli ma 'varjetà ta' kontrolluri, jista 'jikseb modi operattivi differenti, u jappoġġja l-mod ta' konverżjoni tal-fażi attiva APS (Auto Phase Switching). Minbarra l-ippakkjar QFN, l-ippakkjar bilaterali ċatt mingħajr ċomb (DFN) huwa wkoll proċess ġdid ta 'ppakkjar elettroniku li ntuża ħafna f'diversi komponenti ta' ON Semiconductor. Meta mqabbel ma 'QFN, DFN għandu inqas elettrodi ta' lead-out fuq iż-żewġ naħat.
8、Plastic Leaded Chip Carrier (PLCC)
PLCC (Plastic Quad Flat Package) għandu forma kwadra u huwa ħafna iżgħar mill-pakkett DIP. Għandu 32 labar b'brilli madwar. Il-labar huma mmexxija 'l barra mill-erba' naħat tal-pakkett f'forma ta 'T. Huwa prodott tal-plastik. Id-distanza taċ-ċentru tal-brilli hija ta '1.27mm, u n-numru ta' labar ivarja minn 18 sa 84. Il-brilli f'forma ta 'J mhumiex deformati faċilment u huma aktar faċli biex joperaw minn QFP, iżda l-ispezzjoni tad-dehra wara l-iwweldjar hija aktar diffiċli. L-ippakkjar PLCC huwa adattat għall-installazzjoni tal-wajers fuq PCB bl-użu tat-teknoloġija tal-immuntar tal-wiċċ SMT. Għandu l-vantaġġi ta 'daqs żgħir u affidabilità għolja. L-ippakkjar PLCC huwa relattivament komuni u jintuża fil-loġika LSI, DLD (jew apparat loġiku tal-programm) u ċirkwiti oħra. Din il-forma tal-ippakkjar spiss tintuża fil-BIOS tal-motherboard, iżda bħalissa hija inqas komuni fil-MOSFETs.
Inkapsulament u titjib għall-intrapriżi mainstream
Minħabba t-tendenza ta 'żvilupp ta' vultaġġ baxx u kurrent għoli fis-CPUs, MOSFETs huma meħtieġa li jkollhom kurrent ta 'ħruġ kbir, reżistenza baxxa fuq, ġenerazzjoni ta' sħana baxxa, dissipazzjoni mgħaġġla tas-sħana, u daqs żgħir. Minbarra li jtejbu t-teknoloġija u l-proċessi tal-produzzjoni taċ-ċippa, il-manifatturi MOSFET ikomplu wkoll itejbu t-teknoloġija tal-ippakkjar. Fuq il-bażi ta 'kompatibilità ma' speċifikazzjonijiet ta 'dehra standard, huma jipproponu forom ġodda ta' ppakkjar u jirreġistraw ismijiet ta 'trademarks għall-pakketti ġodda li jiżviluppaw.
1、RENESAS WPAK, LFPAK u pakketti LFPAK-I
WPAK huwa pakkett ta 'radjazzjoni ta' sħana għolja żviluppat minn Renesas. Billi timita l-pakkett D-PAK, is-sink tas-sħana taċ-ċippa jiġi wweldjat mal-motherboard, u s-sħana tinħela permezz tal-motherboard, sabiex il-pakkett żgħir WPAK jista 'jilħaq ukoll il-kurrent tal-ħruġ ta' D-PAK. WPAK-D2 jippakkja żewġ MOSFETs għolja/baxxa biex titnaqqas l-inductance tal-wajers.
Daqs tal-pakkett Renesas WPAK
LFPAK u LFPAK-I huma żewġ pakketti żgħar oħra ta' fattur ta' forma żviluppati minn Renesas li huma kompatibbli ma' SO-8. LFPAK huwa simili għal D-PAK, iżda iżgħar minn D-PAK. LFPAK-i tpoġġi s-sink tas-sħana 'l fuq biex tinħela s-sħana permezz tas-sink tas-sħana.
Pakketti Renesas LFPAK u LFPAK-I
2. Ippakkjar Vishay Power-PAK u Polar-PAK
Power-PAK huwa l-isem tal-pakkett MOSFET irreġistrat minn Vishay Corporation. Power-PAK jinkludi żewġ speċifikazzjonijiet: Power-PAK1212-8 u Power-PAK SO-8.
Pakkett Vishay Power-PAK1212-8
Pakkett Vishay Power-PAK SO-8
Polar PAK huwa pakkett żgħir b'dissipazzjoni tas-sħana fuq żewġ naħat u hija waħda mit-teknoloġiji tal-imballaġġ tal-qalba ta 'Vishay. Polar PAK huwa l-istess bħall-pakkett ordinarju so-8. Għandu punti ta 'dissipazzjoni kemm fuq in-naħa ta' fuq kif ukoll ta 'isfel tal-pakkett. Mhuwiex faċli li takkumula s-sħana ġewwa l-pakkett u tista 'żżid id-densità tal-kurrent tal-kurrent operattiv għad-doppju ta' dik ta 'SO-8. Bħalissa, Vishay liċenzja t-teknoloġija Polar PAK lil STMicroelectronics.
Pakkett Vishay Polar PAK
3. Pakketti ċatti taċ-ċomb Onsemi SO-8 u WDFN8
ON Semiconductor żviluppa żewġ tipi ta 'MOSFETs ċatt ċomb, fosthom dawk ta' ċomb ċatt kompatibbli SO-8 jintużaw minn ħafna bordijiet. Il-MOSFETs tal-qawwa NVMx u NVTx li għadhom kif tnedew ON Semiconductor jużaw pakketti kompatti DFN5 (SO-8FL) u WDFN8 biex jimminimizzaw it-telf tal-konduzzjoni. Għandu wkoll QG baxx u kapaċità biex jimminimizza t-telf tas-sewwieq.
FUQ Pakkett taċ-Ċomb Ċatt tas-Semikondutturi SO-8
ON Semiconductor WDFN8 pakkett
4. Imballaġġ NXP LFPAK u QLPAK
NXP (qabel Philps) tejbet it-teknoloġija tal-ippakkjar SO-8 f'LFPAK u QLPAK. Fosthom, LFPAK huwa meqjus bħala l-aktar pakkett ta 'enerġija affidabbli SO-8 fid-dinja; filwaqt li QLPAK għandu l-karatteristiċi ta 'daqs żgħir u effiċjenza ogħla ta' dissipazzjoni tas-sħana. Meta mqabbel ma 'SO-8 ordinarju, QLPAK jokkupa żona tal-bord tal-PCB ta' 6 * 5mm u għandu reżistenza termali ta '1.5k / W.
Pakkett NXP LFPAK
Imballaġġ NXP QLPAK
4. Pakkett ST Semiconductor PowerSO-8
It-teknoloġiji tal-ippakkjar taċ-ċippa MOSFET tal-qawwa ta 'STMicroelectronics jinkludu SO-8, PowerSO-8, PowerFLAT, DirectFET, PolarPAK, eċċ Fost dawn, Power SO-8 hija verżjoni mtejba ta' SO-8. Barra minn hekk, hemm PowerSO-10, PowerSO-20, TO-220FP, H2PAK-2 u pakketti oħra.
Pakkett STMicroelectronics Power SO-8
5. Pakkett Fairchild Semiconductor Power 56
Power 56 huwa l-isem esklussiv ta 'Farichild, u l-isem uffiċjali tiegħu huwa DFN5×6. Iż-żona tal-ippakkjar tagħha hija komparabbli ma 'dik tat-TSOP-8 użata b'mod komuni, u l-pakkett irqiq jiffranka l-għoli tat-tneħħija tal-komponenti, u d-disinn Thermal-Pad fil-qiegħ inaqqas ir-reżistenza termali. Għalhekk, ħafna manifatturi tal-apparat tal-enerġija skjeraw DFN5 × 6.
Pakkett Fairchild Power 56
6. International Rectifier (IR) Pakkett FET Dirett
FET dirett jipprovdi tkessiħ ta 'fuq effiċjenti f'SO-8 jew footprint iżgħar u huwa adattat għal applikazzjonijiet ta' konverżjoni tal-enerġija AC-DC u DC-DC f'kompjuters, laptops, telekomunikazzjonijiet u tagħmir elettroniku tal-konsumatur. Il-kostruzzjoni tal-bott tal-metall ta 'DirectFET tipprovdi dissipazzjoni tas-sħana b'żewġ naħat, li tirdoppja b'mod effettiv il-kapaċitajiet tal-immaniġġjar attwali ta' konvertituri buck DC-DC ta 'frekwenza għolja meta mqabbla ma' pakketti diskreti tal-plastik standard. Il-pakkett Direct FET huwa tip immuntat b'lura, bil-sink tas-sħana tad-drenaġġ (D) iħares 'il fuq u mgħotti b'qoxra tal-metall, li minnha tinħela s-sħana. L-ippakkjar dirett tal-FET itejjeb ħafna d-dissipazzjoni tas-sħana u jieħu inqas spazju b'dissipazzjoni tajba tas-sħana.
Agħti fil-qosor
Fil-futur, hekk kif l-industrija tal-manifattura elettronika tkompli tiżviluppa fid-direzzjoni ta 'ultra-rqiqa, minjaturizzazzjoni, vultaġġ baxx, u kurrent għoli, id-dehra u l-istruttura tal-ippakkjar interna tal-MOSFET se jinbidlu wkoll biex jadattaw aħjar għall-ħtiġijiet tal-iżvilupp tal-manifattura industrija. Barra minn hekk, sabiex jitnaqqas il-limitu tal-għażla għall-manifatturi elettroniċi, it-tendenza tal-iżvilupp MOSFET fid-direzzjoni tal-modularizzazzjoni u l-ippakkjar fil-livell tas-sistema se ssir dejjem aktar ovvja, u l-prodotti se jiżviluppaw b'mod koordinat minn dimensjonijiet multipli bħall-prestazzjoni u l-ispiża . Pakkett huwa wieħed mill-fatturi ta ' referenza importanti għall-għażla MOSFET. Prodotti elettroniċi differenti għandhom rekwiżiti elettriċi differenti, u ambjenti ta 'installazzjoni differenti jeħtieġu wkoll speċifikazzjonijiet ta' daqs li jaqblu biex jissodisfaw. Fl-għażla attwali, id-deċiżjoni għandha ssir skont il-ħtiġijiet attwali taħt il-prinċipju ġenerali. Xi sistemi elettroniċi huma limitati mid-daqs tal-PCB u l-għoli intern. Pereżempju, provvisti ta 'enerġija tal-moduli ta' sistemi ta 'komunikazzjoni normalment jużaw pakketti DFN5 * 6 u DFN3 * 3 minħabba restrizzjonijiet ta' għoli; f'xi provvisti ta 'enerġija ACDC, disinji ultra-rqaq jew minħabba limitazzjonijiet tal-qoxra huma adattati għall-assemblaġġ ta' MOSFETs ta 'enerġija ppakkjati TO220. F'dan iż-żmien, il-brilli jistgħu jiddaħħlu direttament fl-għerq, li mhux adattat għall-prodotti ppakkjati TO247; xi disinji ultra-rqaq jeħtieġu li l-brilli tal-apparat ikunu mgħawġa u mqiegħda ċatti, li se jżidu l-kumplessità tal-għażla tal-MOSFET.
Kif tagħżel MOSFET
Inġinier darba qalli li qatt ma ħares lejn l-ewwel paġna ta 'folja tad-dejta MOSFET minħabba li l-informazzjoni "prattika" dehret biss fit-tieni paġna u lil hinn. Prattikament kull paġna fuq folja tad-dejta MOSFET fiha informazzjoni siewja għad-disinjaturi. Iżda mhux dejjem huwa ċar kif tinterpreta d-dejta pprovduta mill-manifatturi.
Dan l-artikolu jiddeskrivi xi wħud mill-ispeċifikazzjonijiet ewlenin tal-MOSFETs, kif huma ddikjarati fuq id-datasheet, u l-istampa ċara li għandek bżonn tifhimhom. Bħal ħafna apparati elettroniċi, MOSFETs huma affettwati mit-temperatura operattiva. Għalhekk huwa importanti li wieħed jifhem il-kundizzjonijiet tat-test li taħthom jiġu applikati l-indikaturi msemmija. Huwa wkoll kruċjali li tifhem jekk l-indikaturi li tara fl-"Introduzzjoni tal-Prodott" humiex valuri "massimi" jew "tipiċi", minħabba li xi skedi tad-dejta ma jagħmluhiex ċara.
Grad ta 'vultaġġ
Il-karatteristika primarja li tiddetermina MOSFET hija l-vultaġġ tad-drain-source VDS tiegħu, jew "drain-source breakdown voltage", li hija l-ogħla vultaġġ li l-MOSFET jista 'jiflaħ mingħajr ħsara meta l-bieb ikun short-circuited għas-sors u l-kurrent tad-drain huwa 250μA. . VDS jissejjaħ ukoll "vultaġġ massimu assolut f'25 ° C", iżda huwa importanti li wieħed jiftakar li dan il-vultaġġ assolut huwa dipendenti fuq it-temperatura, u ġeneralment ikun hemm "koeffiċjent tat-temperatura VDS" fil-folja tad-dejta. Trid tifhem ukoll li l-VDS massimu huwa l-vultaġġ DC flimkien ma 'kwalunkwe spikes u ripples tal-vultaġġ li jistgħu jkunu preżenti fiċ-ċirkwit. Pereżempju, jekk tuża apparat ta '30V fuq provvista ta' enerġija ta '30V b'100mV, 5ns spike, il-vultaġġ jaqbeż il-limitu massimu assolut tal-apparat u l-apparat jista' jidħol fil-modalità valanga. F'dan il-każ, l-affidabbiltà tal-MOSFET ma tistax tiġi garantita. F'temperaturi għoljin, il-koeffiċjent tat-temperatura jista 'jbiddel b'mod sinifikanti l-vultaġġ tat-tqassim. Pereżempju, xi MOSFETs N-channel b'rata ta 'vultaġġ ta' 600V għandhom koeffiċjent ta 'temperatura pożittiv. Hekk kif jersqu lejn it-temperatura massima tal-junction tagħhom, il-koeffiċjent tat-temperatura jikkawża li dawn il-MOSFET iġibu ruħhom bħal MOSFET 650V. Ħafna regoli tad-disinn ta 'utenti MOSFET jeħtieġu fattur ta' derating ta '10% sa 20%. F'xi disinji, meta wieħed iqis li l-vultaġġ attwali tat-tqassim huwa 5% sa 10% ogħla mill-valur nominali f'25 ° C, se jiżdied marġini ta 'disinn utli korrispondenti mad-disinn attwali, li huwa ta' benefiċċju kbir għad-disinn. Daqstant importanti għall-għażla korretta tal-MOSFETs huwa li wieħed jifhem ir-rwol tal-vultaġġ VGS gate-source matul il-proċess ta 'konduzzjoni. Dan il-vultaġġ huwa l-vultaġġ li jiżgura konduzzjoni sħiħa tal-MOSFET taħt kundizzjoni RDS(on) massima partikolari. Dan huwa għaliex ir-reżistenza fuq hija dejjem relatata mal-livell VGS, u huwa biss f'dan il-vultaġġ li l-apparat jista 'jinxtegħel. Konsegwenza tad-disinn importanti hija li ma tistax tixgħel il-MOSFET għal kollox b'vultaġġ aktar baxx mill-VGS minimu użat biex tinkiseb il-klassifikazzjoni RDS(on). Pereżempju, biex issuq MOSFET kompletament mixgħul b'mikrokontrollur ta '3.3V, jeħtieġ li tkun tista' tixgħel il-MOSFET f'VGS = 2.5V jew inqas.
Ir-reżistenza, ħlas tal-bieb, u "figura tal-mertu"
Ir-reżistenza fuq ta 'MOSFET hija dejjem determinata f'vultaġġ wieħed jew aktar minn gate-to-source. Il-limitu massimu RDS(on) jista 'jkun 20% sa 50% ogħla mill-valur tipiku. Il-limitu massimu ta 'RDS(on) normalment jirreferi għall-valur f'temperatura tal-junction ta' 25°C. F'temperaturi ogħla, RDS(on) jista 'jiżdied bi 30% sa 150%, kif muri fil-Figura 1. Peress li RDS(on) jinbidel bit-temperatura u l-valur tar-reżistenza minima ma jistax jiġi garantit, is-sejbien tal-kurrent ibbażat fuq RDS(on) mhuwiex metodu preċiż ħafna.
Figura 1 RDS(on) tiżdied mat-temperatura fil-medda ta' 30% sa 150% tat-temperatura operattiva massima
Ir-reżistenza fuq hija importanti ħafna kemm għall-MOSFETs tal-kanal N kif ukoll tal-kanal P. Fil-qlib ta 'provvisti ta' enerġija, Qg huwa kriterju ta 'għażla ewlieni għal MOSFETs N-channel użati fil-qlib ta' provvisti ta 'enerġija minħabba li Qg jaffettwa t-telf tal-bidla. Dan it-telf għandu żewġ effetti: wieħed huwa l-ħin tal-bidla li jaffettwa l-MOSFET mixgħul u mitfi; l-oħra hija l-enerġija meħtieġa biex tiċċarġja l-kapaċità tal-bieb matul kull proċess ta 'swiċċjar. Ħaġa waħda li wieħed iżomm f'moħħu huwa li Qg jiddependi fuq il-vultaġġ tas-sors tal-bieb, anki jekk l-użu ta 'Vgs aktar baxx inaqqas it-telf tal-bidla. Bħala mod ta 'malajr biex jitqabblu MOSFETs maħsuba għall-użu fl-applikazzjonijiet ta' swiċċjar, disinjaturi spiss jużaw formula singular li tikkonsisti f'RDS(on) għal telf ta 'konduzzjoni u Qg għal telf ta' swiċċjar: RDS(on)xQg. Din il-"figura ta 'mertu" (FOM) tiġbor fil-qosor il-prestazzjoni tal-apparat u tippermetti li l-MOSFET jitqabblu f'termini ta' valuri tipiċi jew massimi. Biex tiżgura paragun preċiż bejn l-apparati, trid tiżgura li l-istess VGS jintuża għal RDS(on) u Qg, u li l-valuri tipiċi u massimi ma jinzertawx li jitħalltu flimkien fil-pubblikazzjoni. FOM aktar baxx jagħtik prestazzjoni aħjar fil-bdil tal-applikazzjonijiet, iżda mhux garantit. L-aħjar riżultati ta 'tqabbil jistgħu jinkisbu biss f'ċirkwit attwali, u f'xi każijiet iċ-ċirkwit jista' jeħtieġ li jiġi rfinat għal kull MOSFET. Il-kurrent nominali u d-dissipazzjoni tal-enerġija, ibbażati fuq kundizzjonijiet tat-test differenti, il-biċċa l-kbira tal-MOSFETs għandhom kurrenti ta 'drain kontinwu wieħed jew aktar fil-folja tad-dejta. Int trid tħares lejn il-folja tad-dejta bir-reqqa biex tara jekk il-klassifikazzjoni hijiex fit-temperatura speċifikata tal-każ (eż. TC=25°C), jew temperatura ambjentali (eż. TA=25°C). Liema minn dawn il-valuri huwa l-aktar rilevanti jiddependi fuq il-karatteristiċi u l-applikazzjoni tal-apparat (ara l-Figura 2).
Figura 2 Il-valuri massimi assoluti kollha tal-kurrent u tal-qawwa huma data reali
Għal apparati żgħar tal-immuntar tal-wiċċ użati f'apparat li jinżamm fl-idejn, l-aktar livell attwali rilevanti jista 'jkun dak f'temperatura ambjentali ta' 70°C. Għal tagħmir kbir b'sinkijiet tas-sħana u tkessiħ bl-arja sfurzata, il-livell attwali f'TA=25℃ jista 'jkun eqreb għas-sitwazzjoni attwali. Għal xi apparati, id-die tista 'timmaniġġja aktar kurrent fit-temperatura massima tal-junction tagħha mil-limiti tal-pakkett. F'xi skedi tad-dejta, dan il-livell kurrenti "limitat għal die" huwa informazzjoni addizzjonali għal-livell kurrenti "limitat għal pakkett", li jista 'jtik idea tar-robustezza tad-die. Konsiderazzjonijiet simili japplikaw għad-dissipazzjoni tal-qawwa kontinwa, li tiddependi mhux biss fuq it-temperatura iżda wkoll fuq il-ħin. Immaġina apparat li jaħdem kontinwament f'PD=4W għal 10 sekondi f'TA=70℃. Dak li jikkostitwixxi perjodu ta 'żmien "kontinwu" se jvarja skond il-pakkett MOSFET, għalhekk tkun trid tuża l-plott ta' impedenza transitorja termali normalizzata mid-datasheet biex tara kif tidher id-dissipazzjoni tal-enerġija wara 10 sekondi, 100 sekonda jew 10 minuti . Kif muri fil-Figura 3, il-koeffiċjent tar-reżistenza termali ta 'dan l-apparat speċjalizzat wara polz ta' 10 sekondi huwa ta 'madwar 0.33, li jfisser li ladarba l-pakkett jilħaq saturazzjoni termali wara madwar 10 minuti, il-kapaċità tad-dissipazzjoni tas-sħana tal-apparat hija biss 1.33W minflok 4W. . Għalkemm il-kapaċità tad-dissipazzjoni tas-sħana tal-apparat tista 'tilħaq madwar 2W taħt tkessiħ tajjeb.
Figura 3 Reżistenza termali tal-MOSFET meta tiġi applikata l-polz tal-qawwa
Fil-fatt, nistgħu naqsmu kif tagħżel MOSFET f'erba 'passi.
L-ewwel pass: agħżel kanal N jew kanal P
L-ewwel pass fl-għażla tal-apparat it-tajjeb għad-disinn tiegħek huwa li tiddeċiedi jekk tużax MOSFET N-channel jew P-channel. F'applikazzjoni ta 'enerġija tipika, meta MOSFET ikun imqabbad ma' l-art u t-tagħbija hija konnessa mal-vultaġġ tal-mejns, il-MOSFET jifforma l-iswiċċ tal-ġenb baxx. Fl-iswiċċ tal-ġenb baxx, għandhom jintużaw MOSFETs N-channel minħabba kunsiderazzjonijiet tal-vultaġġ meħtieġ biex jintefa jew jinxtegħel l-apparat. Meta l-MOSFET ikun imqabbad max-xarabank u tagħbija ma 'l-art, jintuża swiċċ high-side. Il-MOSFETs tal-kanal P huma ġeneralment użati f'din it-topoloġija, li hija wkoll dovuta għal kunsiderazzjonijiet ta 'sewqan tal-vultaġġ. Biex tagħżel l-apparat it-tajjeb għall-applikazzjoni tiegħek, trid tiddetermina l-vultaġġ meħtieġ biex issuq l-apparat u l-eħfef mod biex tagħmel dan fid-disinn tiegħek. Il-pass li jmiss huwa li tiddetermina l-klassifikazzjoni tal-vultaġġ meħtieġ, jew il-vultaġġ massimu li l-apparat jista 'jiflaħ. Aktar ma tkun għolja l-klassifikazzjoni tal-vultaġġ, iktar tkun għolja l-ispiża tal-apparat. Skont l-esperjenza prattika, il-vultaġġ nominali għandu jkun akbar mill-vultaġġ tal-mejns jew il-vultaġġ tax-xarabank. Dan se jipprovdi protezzjoni suffiċjenti sabiex il-MOSFET ma jfallix. Meta tagħżel MOSFET, huwa meħtieġ li jiġi ddeterminat il-vultaġġ massimu li jista 'jiġi tollerat mill-fossa għas-sors, jiġifieri, il-VDS massimu. Huwa importanti li tkun taf li l-vultaġġ massimu MOSFET jista 'jiflaħ bidliet fit-temperatura. Id-disinjaturi għandhom jittestjaw il-varjazzjonijiet tal-vultaġġ fuq il-firxa kollha tat-temperatura operattiva. Il-vultaġġ nominali għandu jkollu biżżejjed marġni biex ikopri din il-firxa ta 'varjazzjoni biex jiżgura li ċ-ċirkwit ma jfallix. Fatturi oħra ta 'sikurezza li l-inġiniera tad-disinn jeħtieġ li jikkunsidraw jinkludu transients ta' vultaġġ indotti mill-iswiċċjar ta 'elettronika bħal muturi jew transformers. Il-vultaġġi nominali jvarjaw għal applikazzjonijiet differenti; tipikament, 20V għal apparati portabbli, 20-30V għal provvisti ta 'enerġija FPGA, u 450-600V għal applikazzjonijiet 85-220VAC.
Pass 2: Iddetermina l-kurrent nominali
It-tieni pass huwa li tagħżel il-klassifikazzjoni attwali tal-MOSFET. Skont il-konfigurazzjoni taċ-ċirkwit, dan il-kurrent nominali għandu jkun il-kurrent massimu li t-tagħbija tista 'tiflaħ fiċ-ċirkostanzi kollha. Simili għas-sitwazzjoni tal-vultaġġ, id-disinjatur għandu jiżgura li l-MOSFET magħżul jista 'jiflaħ din il-klassifikazzjoni kurrenti, anke meta s-sistema tiġġenera spikes kurrenti. Iż-żewġ kundizzjonijiet attwali kkunsidrati huma mod kontinwu u spike tal-polz. Fil-mod ta 'konduzzjoni kontinwa, il-MOSFET jinsab fi stat stabbli, fejn il-kurrent jgħaddi kontinwament mill-apparat. Spike tal-polz jirreferi għal żieda qawwija (jew kurrent spike) li tgħaddi mill-apparat. Ladarba jiġi ddeterminat il-kurrent massimu taħt dawn il-kundizzjonijiet, hija sempliċement kwistjoni ta 'għażla ta' apparat li jista 'jimmaniġġja dan il-kurrent massimu. Wara l-għażla tal-kurrent nominali, it-telf tal-konduzzjoni għandu wkoll jiġi kkalkulat. F'sitwazzjonijiet attwali, MOSFET mhuwiex mezz ideali minħabba li hemm telf ta 'enerġija elettrika matul il-proċess ta' konduzzjoni, li jissejjaħ telf ta 'konduzzjoni. MOSFET iġib ruħu bħal resistor varjabbli meta "on", li huwa determinat mill-RDS(ON) tal-apparat u jinbidel b'mod sinifikanti mat-temperatura. It-telf ta 'enerġija tal-apparat jista' jiġi kkalkulat minn Iload2×RDS(ON). Peress li l-on-reżistenza tinbidel mat-temperatura, it-telf ta 'enerġija se jinbidel ukoll proporzjonalment. Iktar ma jkun għoli l-vultaġġ VGS applikat għall-MOSFET, l-iżgħar RDS(ON) se jkun; bil-maqlub, iktar ikun għoli l-RDS(ON). Għad-disinjatur tas-sistema, dan huwa fejn jidħlu l-kompromessi skont il-vultaġġ tas-sistema. Għal disinji portabbli, huwa aktar faċli (u aktar komuni) li jintużaw vultaġġi aktar baxxi, filwaqt li għal disinji industrijali, jistgħu jintużaw vultaġġi ogħla. Innota li r-reżistenza RDS(ON) se titla 'ftit mal-kurrent. Varjazzjonijiet f'diversi parametri elettriċi tar-reżistenza RDS(ON) jistgħu jinstabu fl-iskeda tad-dejta teknika pprovduta mill-manifattur. It-teknoloġija għandha impatt sinifikanti fuq il-karatteristiċi tal-apparat, minħabba li xi teknoloġiji għandhom it-tendenza li jżidu l-RDS(ON) meta jżidu l-VDS massimu. Għal teknoloġija bħal din, jekk għandek il-ħsieb li tnaqqas VDS u RDS(ON), għandek iżżid id-daqs taċ-ċippa, u b'hekk iżżid id-daqs tal-pakkett li jaqbel u l-ispejjeż tal-iżvilupp relatati. Hemm diversi teknoloġiji fl-industrija li qed jippruvaw jikkontrollaw iż-żieda fid-daqs taċ-ċippa, l-aktar importanti minnhom huma t-teknoloġiji tal-ibbilanċjar tal-kanali u tal-ħlas. Fit-teknoloġija tat-trinka, trinka profonda hija inkorporata fil-wejfer, ġeneralment riżervata għal vultaġġi baxxi, biex tnaqqas ir-reżistenza fuq RDS(ON). Sabiex jitnaqqas l-impatt ta 'VDS massimu fuq RDS(ON), intuża proċess ta' kolonna ta 'tkabbir epitassjali/kolonna ta' inċiżjoni matul il-proċess ta 'żvilupp. Pereżempju, Fairchild Semiconductor żviluppat teknoloġija msejħa SuperFET li żżid passi addizzjonali ta 'manifattura għat-tnaqqis RDS(ON). Din il-fokus fuq RDS(ON) hija importanti għaliex hekk kif il-vultaġġ tat-tqassim ta 'MOSFET standard jiżdied, RDS(ON) jiżdied b'mod esponenzjali u jwassal għal żieda fid-daqs tad-die. Il-proċess SuperFET jibdel ir-relazzjoni esponenzjali bejn RDS(ON) u d-daqs tal-wejfer f'relazzjoni lineari. B'dan il-mod, l-apparati SuperFET jistgħu jiksbu RDS(ON) baxx ideali f'daqsijiet żgħar tad-die, anke b'vultaġġi ta 'tqassim sa 600V. Ir-riżultat huwa li d-daqs tal-wejfer jista’ jitnaqqas sa 35%. Għall-utenti finali, dan ifisser tnaqqis sinifikanti fid-daqs tal-pakkett.
It-Tielet Pass: Iddetermina r-Rekwiżiti Termali
Il-pass li jmiss fl-għażla ta 'MOSFET huwa li tikkalkula r-rekwiżiti termali tas-sistema. Id-disinjaturi jridu jqisu żewġ xenarji differenti, l-agħar xenarju u x-xenarju tad-dinja reali. Huwa rakkomandat li tuża r-riżultat tal-kalkolu tal-agħar każ, minħabba li dan ir-riżultat jipprovdi marġni ta 'sikurezza akbar u jiżgura li s-sistema ma tfallix. Hemm ukoll xi dejta tal-kejl li teħtieġ attenzjoni fuq il-folja tad-dejta MOSFET; bħar-reżistenza termali bejn il-junction semikondutturi tal-apparat ippakkjat u l-ambjent, u t-temperatura massima tal-junction. It-temperatura tal-junction tal-apparat hija ugwali għat-temperatura ambjentali massima flimkien mal-prodott tar-reżistenza termali u d-dissipazzjoni tal-qawwa (temperatura tal-junction = temperatura ambjentali massima + [reżistenza termali × dissipazzjoni tal-qawwa]). Skont din l-ekwazzjoni, id-dissipazzjoni tal-qawwa massima tas-sistema tista 'tiġi solvuta, li hija ugwali għal I2×RDS(ON) skont id-definizzjoni. Peress li d-disinjatur iddetermina l-kurrent massimu li se jgħaddi mill-apparat, RDS(ON) jista 'jiġi kkalkulat f'temperaturi differenti. Ta 'min jinnota li meta jittrattaw mudelli termali sempliċi, id-disinjaturi għandhom iqisu wkoll il-kapaċità termali tal-ġonta semikondutturi / każ tal-apparat u l-każ / ambjent; dan jeħtieġ li l-bord taċ-ċirkwit stampat u l-pakkett ma jisħnux immedjatament. Tkissir tal-valanga tfisser li l-vultaġġ invers fuq l-apparat semikonduttur jaqbeż il-valur massimu u jifforma kamp elettriku qawwi biex iżid il-kurrent fl-apparat. Dan il-kurrent se jxerred l-enerġija, iżid it-temperatura tal-apparat, u possibbilment jagħmel ħsara lill-apparat. Il-kumpaniji tas-semikondutturi se jwettqu ttestjar tal-valanga fuq apparati, jikkalkulaw il-vultaġġ tal-valanga tagħhom, jew jittestjaw ir-robustezza tal-apparat. Hemm żewġ metodi għall-kalkolu tal-vultaġġ nominali tal-valanga; wieħed huwa metodu statistiku u l-ieħor huwa kalkolu termali. Il-kalkolu termali huwa użat ħafna minħabba li huwa aktar prattiku. Ħafna kumpaniji pprovdew dettalji tal-ittestjar tal-apparat tagħhom. Pereżempju, Fairchild Semiconductor jipprovdi "Linji Gwida tal-Power MOSFET Avalanche" (Linji Gwida tal-Power MOSFET Avalanche-jistgħu jitniżżlu mill-websajt Fairchild). Minbarra l-kompjuters, it-teknoloġija għandha wkoll influwenza kbira fuq l-effett tal-valanga. Pereżempju, żieda fid-daqs tad-die żżid ir-reżistenza tal-valanga u fl-aħħar iżżid ir-robustezza tal-apparat. Għall-utenti finali, dan ifisser li tuża pakketti akbar fis-sistema.
Pass 4: Iddetermina l-prestazzjoni tal-iswiċċ
Il-pass finali fl-għażla ta 'MOSFET huwa li tiddetermina l-prestazzjoni tal-bidla tal-MOSFET. Hemm ħafna parametri li jaffettwaw il-prestazzjoni tal-bidla, iżda l-aktar importanti huma gate/drain, gate/source u drain/source capacitance. Dawn il-capacitors joħolqu telf ta 'swiċċjar fl-apparat minħabba li jiġu ċċarġjati kull darba li jaqilbu. Il-veloċità tal-bidla tal-MOSFET hija għalhekk imnaqqsa, u l-effiċjenza tal-apparat titnaqqas ukoll. Biex tikkalkula t-telf totali f'apparat waqt il-qlib, id-disinjatur għandu jikkalkula t-telf waqt ix-xgħel (Eon) u t-telf waqt it-tifi (Eoff). Il-qawwa totali tas-swiċċ MOSFET tista 'tiġi espressa bl-ekwazzjoni li ġejja: Psw=(Eon+Eoff)×frekwenza tal-iswiċċjar. Il-ħlas tal-bieb (Qgd) għandu l-akbar impatt fuq il-prestazzjoni tal-bidla. Ibbażat fuq l-importanza tal-prestazzjoni tal-bidla, teknoloġiji ġodda qed jiġu żviluppati kontinwament biex issolvi din il-problema tal-bidla. Iż-żieda fid-daqs taċ-ċippa żżid il-ħlas tal-bieb; dan iżid id-daqs tal-apparat. Sabiex jitnaqqas it-telf tal-bdil, ħarġu teknoloġiji ġodda bħall-ossidazzjoni tal-qiegħ oħxon tal-kanal, bil-għan li tnaqqas il-ħlas tal-bieb. Pereżempju, it-teknoloġija l-ġdida SuperFET tista 'timminimizza t-telf tal-konduzzjoni u ttejjeb il-prestazzjoni tal-iswiċċjar billi tnaqqas RDS(ON) u gate charge (Qg). B'dan il-mod, MOSFETs jistgħu jlaħħqu ma 'transients ta' vultaġġ ta 'veloċità għolja (dv/dt) u transitori kurrenti (di/dt) waqt il-bidla, u jistgħu saħansitra joperaw b'mod affidabbli fi frekwenzi ta' swiċċjar ogħla.
Ħin tal-post: Ottubru-23-2023
