| Класификација | Специфични моќни полупроводнички уреди | |
| Полу контролиран тип | SCR | |
| Целосна контрола | ||
| Тип на пулсен активирач | ||
| Тип на електронска контрола | ||
| Полупроводнички материјал | ||||
| Ge | 1.1 | 1221 година | ||
| Si | 0,7 | |||
| 1.4 | ||||
| 3.05 | 2826 | |||
| GaN | 3.4 | |||
| 6.2 | 2470 | |||
| C | 5.5 | - 3800 | ||
| ZnO | 3.37 | 2248 | ||
| Тип на уред | SCR | ГТР | МОСФЕТ | IGBT |
| Тип на контрола | Пулсен активирач | Тековна контрола | филмски центар | |
| линија за самоисклучување | Исклучување на комутацијата | уред за самоисклучување | уред за самоисклучување | уред за самоисклучување |
| работна фреквенција | ＜1 khz | 20 khz-Mhz | ＜40 khz | |
| Возечка моќ | мали | големо | мали | мали |
| загуби на префрлување | големо | големо | големо | големо |
| загуба на спроводливост | мали | мали | големо | мали |
| 最 | големо | минимум | повеќе | |
| Типични апликации | Конвертор на фреквенција на UPS-от | вклучување на напојување | Конвертор на фреквенција на UPS-от | |
| цена | најниска | пониско | во средина | Најскапото |
| имаат | имаат | ниеден | имаат |
Запознајте се со Мосфети
MOSFET има висока влезна импеданса, низок шум и добра термичка стабилност;има едноставен производствен процес и силно зрачење, па затоа обично се користи во кола за засилувачи или прекинувачки кола;
!
Пакување со приклучок
Вообичаените пакети за монтирање на површината вклучуваат: контури на транзистор (D-PAK), мал контури транзистор (SOT), мал контури пакет (SOP), четири рамен пакет (QFP), пластичен носач на чипови со олово (PLCC) итн.
пакет на површинска монтажа
Нејзиниот метод на изведување е SDIP (Shrink DIP), кој е пакет со смалување двојно во линија.Густината на пиновите е 6 пати поголема од онаа на DIP.
,
,
Главно се користи во средини со среден напон и висока струја под 60А и висок напон под 7N.,
In recent years, due to the high welding cost of the plug-in packaging process and inferior heat dissipation performance to patch-type products, the demand in the surface mount market has continued to increase, which has also led to the development of TO packaging во пакување за површинско монтирање.
Тој е еден од актуелните мејнстрим пакети.Иглата за одвод (D) е отсечена и не се користи.Спецификациите за неговото пакување се како што следува:
Спецификации за големината на пакетот до 252/Д-Пак
TO-263 е варијанта на TO-220.Тој е главно дизајниран за подобрување на ефикасноста на производството и дисипација на топлина.Поддржува исклучително висока струја и напон.Почесто е кај среднонапонските високострујни MOSFET под 150А и над 30V.Покрај D2PAK (TO-263AB), вклучува и TO263-2, TO263-3, TO263-5, TO263-7 и други стилови, кои се подредени на TO-263, главно поради различниот број и растојание на пиновите .
s
Постојат повеќе пинови со квадратна низа внатре и надвор од PGA (Пакет со низа со пински мрежи).Секоја игла со квадратна низа е распоредена на одредено растојание околу чипот.Во зависност од бројот на иглички, може да се формира од 2 до 5 кругови.За време на инсталацијата, само вметнете го чипот во специјалниот PGA приклучок.Ги има предностите на лесно приклучување и исклучување и висока доверливост и може да се прилагоди на повисоки фреквенции.
PGA стил на пакет
In terms of technology, the pin center distance is usually 2.54mm, and the number of pins ranges from 64 to 447. The characteristic of this kind of packaging is that the smaller the packaging area (volume), the lower the power consumption (performance ) може да издржи и обратно.
4. Пакет со транзистор со мал преглед (SOT)
SOT (Small Out-Line Transistor) е пакет на транзистор со мала моќност од типот на лепенка, главно вклучувајќи SOT23, SOT89, SOT143, SOT25 (т.е. SOT23-5), итн. SOT323, SOT363/SOT26 (т.е. SOT23-6) и други видови се изведени, кои се помали по големина од TO пакетите.
SOT тип на пакет
Имаат добра сила, но слаба лемење.Изгледот е прикажан на Слика (а) подолу.
Изгледот е прикажан на Слика (б) подолу.,
Поширокиот крај на иглата е колекторот.,
Спецификации за големина на SOT-89 MOSFET (единица: mm)
5. Пакет со мал преглед (СОП)
Материјалите се пластика и керамика.
Големина на пакетот SOP-8
SO-8 првпат беше развиен од компанијата PHILIP.Генерално се користи за MOSFET со мала моќност.
6. Quad Flat пакет (QFP)
② Погоден е за употреба со висока фреквенција;
7, Четири рамен пакет без кабли (QFN)
Меѓу нив, керамичкиот QFN се нарекува и LCC (носачи без чип), а евтината пластика QFN што користи основен материјал од печатена подлога со стаклена епоксидна смола се нарекува пластична LCC, PCLC, P-LCC, итн. technology with small pad size, small volume, and plastic as sealing material.Меѓутоа, бидејќи Интел предложи интегриран двигател и решение за MOSFET, го лансираше DrMOS во пакет QFN-56 („56“ се однесува на 56-те иглички за поврзување на задниот дел од чипот).
Треба да се напомене дека пакетот QFN ја има истата конфигурација на надворешен вод како и ултра-тенките мали контури пакети (TSSOP), но неговата големина е 62% помала од TSSOP.Според податоците за моделирање на QFN, неговите топлински перформанси се 55% повисоки од оние на пакувањето TSSOP, а неговите електрични перформанси (индуктивност и капацитивност) се 60% и 30% повисоки од TSSOP пакувањето соодветно.Најголем недостаток е што е тешко да се поправи.
DRMOS во пакетот QFN-56
Ренесас 2-ра генерација DrMOS
Пакетот без олово QFN-56 ја прави DrMOS топлинската импеданса многу ниска;со внатрешно поврзување на жица и дизајн на бакарна штипка, надворешното поврзување со ПХБ може да се минимизира, а со тоа да се намали индуктивноста и отпорот.Дополнително, употребениот процес на силиконски MOSFET со длабоки канали може значително да ги намали загубите на спроводливост, префрлување и полнење на портата;тој е компатибилен со различни контролери, може да постигне различни режими на работа и поддржува активен режим на конверзија на фази APS (Автоматско префрлување фаза).Покрај QFN пакувањето, билатералното рамно пакување без олово (DFN) е исто така нов електронски процес на пакување кој е широко користен во различни компоненти на ON Semiconductor.Во споредба со QFN, DFN има помалку електроди за излез од двете страни.
8, Пластичен носач на чипови со олово (PLCC)
Има 32 иглички со иглички наоколу.Тоа е пластичен производ.
1, RENESAS WPAK, LFPAK и LFPAK-I пакети
Големина на пакетот Renesas WPAK
Пакети Renesas LFPAK и LFPAK-I
2. Пакување Vishay Power-PAK и Polar-PAK
Пакет Vishay Power-PAK1212-8
Vishay Power-Pak SO-8 пакет
Има точки на дисипација и на горната и на долната страна на пакетот.Не е лесно да се акумулира топлина во пакетот и може да ја зголеми тековната густина на оперативната струја на двојно поголема од SO-8.Во моментов, Вишај има лиценцирана поларна Пак технологија до stmicroelectronic.
Вишај Поларен пак пакет
3. Onsemi SO-8 и WDFN8 рамни оловни пакувања
ON Полупроводнички SO-8 пакет со рамно олово
ON Полупроводнички пакет WDFN8
4. NXP LFPAK и QLPAK пакување
NXP LFPAK пакет
NXP QLPAK пакување
4. ST Semiconductor PowerSO-8 пакет
5. Пакет Fairchild Semiconductor Power 56
Пакет Fairchild Power 56
Резимирајте
In the future, as the electronic manufacturing industry continues to develop in the direction of ultra-thin, miniaturization, low voltage, and high current, the appearance and internal packaging structure of MOSFET will also change to better adapt to the development needs of the manufacturing индустријата.In addition, in order to lower the selection threshold for electronic manufacturers, the trend of MOSFET development in the direction of modularization and system-level packaging will become increasingly obvious, and products will develop in a coordinated manner from multiple dimensions such as performance and cost .
Како да изберете MOSFET
Еден инженер еднаш ми рече дека никогаш не ја погледна првата страница од листот со податоци MOSFET затоа што „практичните“ информации се појавија само на втората страница и пошироко.Но, не е секогаш јасно како да се толкуваат податоците дадени од производителите.
Оценка на напон
Примарната карактеристика што го одредува MOSFET е неговиот напон на одводниот извор VDS, или „пробиен напон на одводниот извор“, што е највисокиот напон што MOSFET може да го издржи без оштетување кога портата е краток спој на изворот и струјата на одводот. е 250μA..VDS се нарекува и „апсолутен максимален напон на 25°C“, но важно е да се запамети дека овој апсолутен напон зависи од температурата и обично има „коефициент на температура VDS“ во листот со податоци.Исто така, треба да разберете дека максималниот VDS е DC напон плус сите скокови и бранувања на напонот што може да бидат присутни во колото.На пример, ако користите уред 30V на напојување од 30V со шиле од 100mV, 5ns, напонот ќе го надмине апсолутното максимално ограничување на уредот и уредот може да влезе во режимот на лавина.Во некои дизајни, ако се земе предвид дека реалниот напон на дефект е 5% до 10% повисок од номиналната вредност на 25 ° C, соодветната корисна маргина на дизајн ќе се додаде во реалниот дизајн, што е многу корисно за дизајнот.Важен дизајн последица е тоа што не можете целосно да го вклучите MOSFET со напон понизок од минималниот VGS што се користи за постигнување на рејтингот RDS (ON).На пример, за целосно вклучување на MOSFET со микроконтролер од 3,3V, треба да можете да го вклучите MOSFET на VGS=2,5V или пониско.
На повисоки температури, RDS (ON) може да се зголеми за 30% на 150%, како што е прикажано на Слика 1. бидејќи промените на RDS (ON) со температурата и минималната вредност на отпорност не може да се гарантира, откривањето на струјата врз основа на RDS (ON) не е многу точен метод.
Отпорот е многу важен и за MOSFET-овите со N-канален и за P-канален.Во напојувањето за вклучување, QG е критериум за избор на клучеви за MOSFET на N-каналот што се користат во напојувањето за вклучување, бидејќи QG влијае на загубите во префрлување.Овие загуби имаат два ефекти: едниот е времето на префрлување кое влијае на вклучувањето и исклучувањето на MOSFET;другата е енергијата потребна за полнење на капацитивноста на портата за време на секој процес на префрлување.Едно нешто што треба да се има на ум е дека Qg зависи од напонот на изворот на портата, дури и ако користењето на помал Vgs ги намалува загубите при префрлување.Како брз начин да се споредат MOSFETS наменети за употреба во апликации за префрлување, дизајнерите често користат единечна формула која се состои од RDS (ON) за загуби на спроводливост и QG за загуби во префрлување: RDS (ON) XQG.Оваа „фигура на заслуги“ (FOM) ги сумира перформансите на уредот и овозможува споредување на MOSFET во однос на типични или максимални вредности.За да се обезбеди точна споредба преку уредите, треба да бидете сигурни дека истите VGS се користат за RDS (ON) и QG и дека типичните и максималните вредности не се случуваат да се мешаат заедно во публикацијата.Долниот FOM ќе ви даде подобри перформанси при префрлување апликации, но тоа не е загарантирано.Најдобри резултати за споредба може да се добијат само во вистинско коло, а во некои случаи колото можеби ќе треба да се дотерува за секој MOSFET.Оценета дисипација на струја и моќност, заснована на различни услови за тестирање, повеќето MOSFET имаат една или повеќе континуирани струи на мозоци во листот со податоци.Ќе сакате внимателно да го погледнете листот со податоци за да дознаете дали оцената е на одредената температура на случајот (на пр. TC=25°C) или температурата на околината (на пр. TA=25°C).Која од овие вредности е најрелевантна ќе зависи од карактеристиките на уредот и примената (види Слика 2).
What constitutes a "continuous" time period will vary based on the MOSFET package, so you'll want to use the normalized thermal transient impedance plot from the datasheet to see what the power dissipation looks like after 10 seconds, 100 seconds, or 10 minutes .As shown in Figure 3, the thermal resistance coefficient of this specialized device after a 10-second pulse is approximately 0.33, which means that once the package reaches thermal saturation after approximately 10 minutes, the device's heat dissipation capacity is only 1.33W instead of 4W .
Првиот чекор: изберете N канал или P канал
Во типична примена на моќност, кога MOSFET е поврзан со земја и товарот е поврзан со напонот на мрежата, MOSFET го формира прекинувачот со ниска страна.За да го изберете вистинскиот уред за вашата апликација, мора да го одредите напонот потребен за возење на уредот и најлесниот начин да го направите тоа во вашиот дизајн.При изборот на MOSFET, неопходно е да се утврди максималниот напон што може да се толерира од одводот до изворот, односно максималниот VDS.Номиналниот напон мора да има доволно маргина за да го покрие овој опсег на варијација за да се осигура дека колото нема да пропадне.Другите безбедносни фактори што треба да ги земат предвид инженерите за дизајн вклучуваат напонски транзиенти предизвикани од префрлување електроника, како што се мотори или трансформатори.Номиналните напони се разликуваат за различни апликации;вообичаено, 20V за преносни уреди, 20-30V за напојување FPGA и 450-600V за апликации од 85-220VAC.
Чекор 2: Одредете ја номиналната струја
Слично на состојбата на напон, дизајнерот мора да обезбеди дека избраниот MOSFET може да го издржи овој тековен рејтинг, дури и кога системот генерира тековни шила.Во реалните ситуации, MOSFET не е идеален уред затоа што има загуба на електрична енергија за време на процесот на спроводливост, кој се нарекува загуба на спроводливост.MOSFET се однесува како променлив отпорник кога „ON“, што е одредено со RDS (ON) на уредот и значително се менува со температурата.Колку е поголем напонот VGS применет на MOSFET, толку помал ќе биде RDS(ON);обратно, толку повисок ќе биде RDS(ON).Технологијата има значително влијание врз карактеристиките на уредот, затоа што некои технологии имаат тенденција да го зголемуваат RDS (ON) при зголемување на максималниот VDS.За таква технологија, ако имате намера да ги намалите VDS и RDS (ON), треба да ја зголемите големината на чипот, со што ќе ја зголемите големината на пакетот и трошоците за развој.Постојат неколку технологии во индустријата кои се обидуваат да го контролираат зголемувањето на големината на чипот, од кои најважните се технологии за балансирање на канали и полнење.Со цел да се намали влијанието на максималниот VDS врз RDS (ON), за време на процесот на развој се користеше процес на колона за епитаксичен раст/колумна за гравирање.Овој фокус на RDS (ON) е важен затоа што како што се зголемува напонот на дефект на стандардниот MOSFET, RDS (ON) се зголемува експоненцијално и доведува до зголемување на големината на умирање.Резултатот е дека големината на обландата може да се намали до 35%.За крајните корисници, ова значи значително намалување на големината на пакетот.
Чекор три: Одреди термички барања
Се препорачува да се користи резултатот од пресметката во најлош случај, бидејќи овој резултат обезбедува поголема безбедносна маргина и гарантира дека системот нема да пропадне.како што е термичката отпорност помеѓу полупроводничкиот спој на спакуваниот уред и околината и максималната температура на спојот.Температурата на спојот на уредот е еднаква на максималната температура на околината, плус производот на термичка отпорност и дисипација на моќност (температура на спојот = максимална температура на околината + [термичка отпорност × дисипација на моќност]).Вреди да се напомене дека кога се занимаваат со едноставни термички модели, дизајнерите исто така мора да го земат предвид термичкиот капацитет на полупроводничкиот спој/уредот случај и случај/животна средина;Дефект на лавината значи дека обратниот напон на полупроводничкиот уред ја надминува максималната вредност и формира силно електрично поле за зголемување на струјата во уредот.На пример, Fairchild Semiconductor обезбедува „Power MOSFET Avalanche Guidelines“ (Насоки за лавина за напојување на MOSFET-може да се преземат од веб-страницата на Fairchild).
Чекор 4: Одредете ја перформансите на прекинувачот
Последниот чекор во изборот на МОСФЕТ е да се одреди преклопната изведба на МОСФЕТ.Постојат многу параметри кои влијаат на перформансите на префрлување, но најважни се портата/одводот, портата/изворот и капацитивноста на одводот/изворот.Овие кондензатори создаваат загуби при префрлување во уредот бидејќи се полнат секогаш кога се префрлаат.Поради тоа, брзината на префрлување на MOSFET е намалена, а се намалува и ефикасноста на уредот.За да се пресметаат вкупните загуби во уредот за време на вклучувањето, дизајнерот мора да ги пресмета загубите за време на вклучувањето (EON) и загубите за време на исклучувањето (EOFF).Вкупната моќност на прекинувачот MOSFET може да се изрази со следнава равенка: Psw=(Eon+Eoff)× фреквенција на префрлување.Полнењето на портата (Qgd) има најголемо влијание врз перформансите на префрлувањето.Врз основа на важноста на перформансите на префрлување, постојано се развиваат нови технологии за да се реши овој проблем со префрлување.Зголемувањето на големината на чипот го зголемува полнењето на портата;ова ја зголемува големината на уредот.Со цел да се намалат загубите при прекинување, се појавија нови технологии како што е оксидацијата на дебелото дно на каналот, со цел да се намали полнењето на портата.На пример, новата технологија Superfet може да ги минимизира загубите на спроводливоста и да ги подобри перформансите на префрлување со намалување на RDS (ON) и полнење на портата (QG).На овој начин, MOSFET може да се справат со транзиенти со голема брзина на напон (DV/DT) и тековни минливи (DI/DT) за време на префрлувањето, па дури и можат да работат со сигурност на повисоки фреквенции на префрлување.
Време на објавување: Октомври-23-2023 година
