Selles postituses arutleme MOSFET-i laviinireitingute üle ja õpime, kuidas sellest andmelehes antud reitingust õigesti aru saada, kuidas parameetrit tootja katsetab, ja meetmeid MOSFET-ide kaitsmiseks selle nähtuse eest.

Laviini parameeter aitab mitte ainult kontrollida seadmete vastupidavust, vaid aitab välja filtreerida ka nõrgemad MOSFET-id või need, mis on vastuvõtlikumad või võivad tekkida rikked.

Mis on MOSFET Avalanche hinnang

MOSFETi laviinireiting on suurim talutav energia (millijoule), mida MOSFET talub, kui selle äravooluallika pinge ületab maksimaalse purunemispinge (BVDSS) piiri.

See nähtus esineb tavaliselt MOSFET-i lülitusahelates, millel on induktiivne koormus üle äravooluterminali.

Lülitustsüklite ON perioodidel laeb induktor ja OFF perioodidel vabastab induktor oma salvestatud energia tagumise EMF-i kujul kogu MOSFET-i allika äravoolu kaudu.

See vastupidine pinge satub MOSFETi kehadioodi kaudu ja kui selle väärtus ületab seadme maksimaalset talutavat piiri, põhjustab seadme sees intensiivse kuumuse tekitamine, mis põhjustab seadmele kahju või jäädava kahjustuse.

Millal tutvustati MOSFET-laviini

Parameeter Avalanche Energy ja UIS (unclamped inductive switching) praegune vool ei olnud enne 1980. aastaid tegelikult MOSFET-i teabelehtedesse lisatud.

Ja siis kujunes sellest välja mitte ainult andmelehe spetsifikatsioon, vaid parameeter, mida paljud tarbijad hakkasid nõudma FET-i testimist enne seadme tootmiseks edastamist, eriti kui MOSFET on mõeldud toiteallikaks või rakenduste vahetamiseks.

Seetõttu hakkas laviiniparameeter andmelehtedele ilmuma alles pärast 1980. aastaid ja seejärel hakkasid reklaamitöötajad mõistma, et mida suurem on laviini hinnang, seda konkurentsivõimelisem seade näib olevat.

Insenerid hakkasid määrama parameetriga eksperimenteerimise tehnikaid, muutes mõningaid selle muutujaid, mida testimisprotsessis kasutati.

Üldiselt, mida suurem on laviini energia, seda vastupidavamaks ja tugevamaks MOSFET muutub. Seetõttu esindab suurem laviinireiting tugevamaid MOSFET-omadusi.

Enamiku FET-andmelehtede laviiniparameeter on tavaliselt nende absoluutse maksimaalse hinnangu tabelis, mille leiate otse andmelehe sisestuslehelt. Eriti saate vaadata parameetreid, mis on kirjutatud siin: laviinivool ja laviinienergia, Eas.

“mis on haakekondensaator ”

Seetõttu esitatakse andmelehtedes MOSFET Avalanche Energy energiahulgana, mida MOSFET suudab taluda, kui talle tehakse laviinitesti või kui MOSFETi maksimaalne purunemispinge on ületatud.

Laviinivool ja UIS

See maksimaalne purunemispinge väärtus määratakse laviinivoolu katse abil, mis viiakse läbi kinnitamata induktiivse lülitamise testi või UIS-testi abil.

Seega, kui insenerid arutavad UIS-i voolu üle, võivad nad viidata laviinivoolule.

Voolu ja seeläbi laviini energia väljaselgitamiseks, mis võib käivitada MOSFETi rikke, tehakse klambrita induktiivse lülitamise test.

Nagu varem mainitud, sõltuvad need suurused või hinnangud suuresti testimise spetsifikatsioonidest, eriti katse ajal rakendatud induktori väärtusest.

Testi seadistamine

Järgmine skeem näitab standardset UIS-i testahelat.

Seega näeme pingeallikat järjestikku induktiivpooliga L, mis on samuti testitava MOSFET-iga seerias. Näeme ka FET-i väravajuhti, mille väljund on järjest FET-takisti R-ga.

Allolevalt pildilt leiame LTC55140 kontrolleri, mida kasutatakse Texas Instrumenti laboris FET-i UIS-omaduste hindamiseks.

UIS-i omadus aitab hiljem välja selgitada ainult FET-andmelehe hinnangu, vaid ka väärtuse, mida kasutatakse FET-i skannimiseks viimases testimisprotseduuris.

Tööriist võimaldab koormuse induktori väärtust kohandada vahemikus 0,2 kuni 160 millirit. See võimaldab reguleerida katsetatava MOSFETi äravoolupinget 10 kuni 150 volti.

Selle tulemusel on võimalik sõeluda ka neid FET-e, mis on ette nähtud ainult 100-voldise purunemispinge käsitsemiseks. Ja see saab võimalikuks äravooluvoolude kasutamisel 0,1 kuni 200 amprit. Ja see on UIS-i praegune vahemik, mida FET võib testimisprotseduuri ajal taluda.

Lisaks võimaldab tööriist seadistada MOSFETi korpuse temperatuuri erinevaid vahemikke -55 kuni +150 kraadi.

Testimise protseduurid

Standardne UIS-test viiakse läbi nelja etapiga, nagu on illustreeritud järgmisel pildil:

Esimene etapp koosneb lekkeelsest testist, kus toitepinge kallutab FET-äravoolu. Põhimõtteliselt on siin mõte proovida tagada, et FET toimiks tavapärasel eeldataval viisil.

Seega hoitakse FET esimeses etapis välja lülitatud. See hoiab toitepinge blokeeritud üle daim-emitteri klemmide, ilma et see läbiks mingit liigset lekkevoolu.

Teises etapis, mida tuntakse laviinivoolu tõusuna, lülitatakse FET sisse, mis põhjustab selle äravoolupinge languse. Selle tulemusel suureneb vool induktori kaudu järk-järgult konstantse di / dt väärtusega. Nii et põhimõtteliselt selles etapis lastakse induktiivpoolil laadida.

Kolmandas etapis viiakse läbi tegelik laviiniproov, kus FET praktiliselt laviinile allutatakse. Selles etapis lülitatakse FET välja, eemaldades selle värava eelarvamused. Selle tulemuseks on tohutu di / dt läbimine induktiivpoolist, põhjustades FET-i äravoolupinge tulistamist kõrgemale FET-i purunemispinge piirist.

See sunnib FET-i läbima laviinihoogu. Selles protsessis neelab FET kogu induktiivpooli tekitatud energia ja jääb välja lülitatuks kuni neljanda etapini, mis hõlmab lekkekatse

Selles neljandas etapis viiakse FET uuesti läbi korduva laviini testiga, et olla kindel, kas MOSFET käitub endiselt normaalselt või mitte. Kui see õnnestub, loetakse FET laviinitesti läbinuks.

Järgmisena peab FET läbima ülaltoodud katse veel mitu korda, kusjuures UIS-i pingetaset suurendatakse iga katsega järk-järgult, kuni tase, kus MOSFET ei suuda vastu pidada ja lekib järeltestimise katse. Ja see praegune tase on märgitud MOSFETi maksimaalseks UIS-i praeguseks taluvaks võimeks.

MOSFET-laviini energia arvutamine

Kui MOSFETi maksimaalne UIS-i praegune käitlusvõime on realiseeritud, mille juures seade laguneb, on inseneridel palju lihtsam hinnata energia kogust, mis hajub FET-i kaudu laviiniprotsessi käigus.

Eeldades, et kogu induktoris salvestatud energia hajutati laviini ajal MOSFET-i, saab selle energia suuruse määrata järgmise valemi abil:

ON_AS= 1 / 2L x I_OF^kaks

ON_ASannab meile induktiivpooli sisse salvestatud energia suuruse, mis võrdub 50% induktiivsuse väärtusest korrutatuna induktori voolava ruuduga.

Edasi täheldati, et induktori väärtuse suurenemisega vähenes MOSFET-i lagunemise eest vastutava voolu hulk tegelikult.

Kuid see induktiivpooli suuruse suurenemine kompenseerib tegelikult voolu vähenemise ülaltoodud energiavalemis nii, et energiasisaldus sõna otseses mõttes suureneb.

Laviinienergia või laviinivool?

Need on kaks parameetrit, mis võivad tarbijad segadusse ajada, kontrollides samal ajal MOSFET-i andmelehte laviinireitingute osas.

Paljud MOSFET-i tootjad katsetavad MOSFET-i tahtlikult suuremate induktoritega, et nad saaksid kiidelda suurema laviinienergia suurusjärguga, luues mulje, et MOSFET on testitud tohutute laviinienergeetikate vastu ning seetõttu on see laviinile vastupidavam.

Kuid ülaltoodud meetod suurema induktiivpooli kasutamiseks tundub eksitav, just sellepärast testivad Texas Instrumentsi insenerid väiksema induktiivsusega suurusjärgus 0,1 mH, nii et testitava MOSFETi suhtes rakendatakse kõrgemat laviinivoolu ja äärmist purunemisstressi.

Nii et andmelehtedes ei tohiks laviini energia, pigem laviini vool olla suurem koguses, mis näitab paremat MOSFETi vastupidavust.

See muudab lõpliku testimise väga rangeks ja võimaldab välja filtreerida võimalikult palju nõrgemaid MOSFETe.

Seda testväärtust ei kasutata ainult lõpliku väärtusena enne tootmise FET-paigutuse edastamist, vaid see on ka andmelehele sisestatud väärtus.

Järgmises etapis vähendatakse ülaltoodud testväärtust 65% võrra, nii et lõppkasutajal on võimalik saada oma MOSFETide jaoks suurem tolerantsimarginaal.

Nii näiteks, kui testitud laviinivool oli 125 Amprit, on andmelehele kantud lõplik väärtus pärast alandamist 81 Amprit.

MOSFETi laviinivool vs laviinis veedetud aeg

Teine parameeter, mis on seotud võimsus-MOSFET-iga ja mida on mainitud andmelehtedes, eriti rakenduste vahetamiseks mõeldud MOSFET-ide jaoks, on laviini vooluvõime versus laviinis veedetud aeg. Seda parameetrit näidatakse tavaliselt MOSFETi korpuse temperatuuri suhtes 25 kraadi juures. Testimise ajal tõstetakse korpuse temperatuuri 125 kraadini.

Sellises olukorras saab MOSFETi MOSFETi juhtumi temperatuur väga lähedale MOSFETi ränivoldi tegelikule ristmiku temperatuurile.

Selle protseduuri ajal, kui seadme ristmiku temperatuur on tõusnud, võite oodata teatud normaalset lagunemist? Kui tulemus näitab aga suurt lagunemist, võib see viidata olemuslikult nõrga MOSFET-seadme tunnustele.

Seetõttu püütakse disaini seisukohalt tagada, et lagunemine ei ületaks temperatuuril 25 kuni 125 kraadi temperatuuril üle 30%.

Kuidas kaitsta MOSFETi laviinivoolu eest

Nagu ülaltoodud aruteludest teada saime, on MOSFET-ide laviin arenenud tänu kõrgepinge induktiivse selja EMF-i lülitamisele MOSFET-i kehadioodi kaudu.

Kui see tagumine EMF-pinge ületab kehadioodi maksimaalse nimiväärtuse, põhjustab see seadmes äärmist kuumuse teket ja järgnevaid kahjustusi.

See tähendab, et kui induktiivsel EMF-pingel lastakse läbida välist, sobivalt hinnatud möödaviigudioodi, võib FET-i äravooluemitter ületada laviini nähtuse.

Järgmine skeem soovitab MOSFET-i sisemise keha dioodi tugevdamiseks välise äravoolu-emitteri dioodi lisamise standardkonstruktsiooni.