Эрчим хүчний хагас дамжуулагч төхөөрөмжийг аж үйлдвэр, хэрэглээ, цэргийн болон бусад салбарт өргөнөөр ашигладаг бөгөөд стратегийн өндөр байр суурь эзэлдэг. Зураг дээрээс цахилгаан төхөөрөмжүүдийн ерөнхий дүр зургийг харцгаая.
Цахилгааны хагас дамжуулагч төхөөрөмжийг хэлхээний дохионы удирдлагын зэргээс хамааран бүрэн төрөл, хагас удирдлагатай, удирдах боломжгүй гэж хувааж болно. Эсвэл жолоодлогын хэлхээний дохионы шинж чанарын дагуу хүчдэлээр ажилладаг төрөл, гүйдлээр ажилладаг төрөл гэх мэт хуваагдаж болно.
| Ангилал | төрөл | Тусгай чадлын хагас дамжуулагч төхөөрөмж |
| Цахилгаан дохиог хянах чадвар | Хагас удирдлагатай төрөл | SCR |
| Бүрэн хяналт | GTO, GTR, MOSFET, IGBT | |
| Хяналтгүй | Эрчим хүчний диод | |
| Жолооны дохионы шинж чанарууд | Хүчдэлээр удирддаг төрөл | IGBT, MOSFET, SITH |
| Одоогийн жолоодлогын төрөл | SCR, GTO, GTR | |
| Үр дүнтэй дохионы долгионы хэлбэр | Импульсийн гох төрөл | SCR, GTO |
| Цахим хяналтын төрөл | GTR, MOSFET, IGBT | |
| Гүйдэл дамжуулах электронууд оролцох нөхцөл байдал | хоёр туйлт төхөөрөмж | Эрчим хүчний диод, SCR, GTO, GTR, BSIT, BJT |
| Unipolar төхөөрөмж | MOSFET, СУУХ | |
| Нийлмэл төхөөрөмж | MCT, IGBT, SITH болон IGCT |
Өөр өөр чадлын хагас дамжуулагч төхөөрөмжүүд нь хүчдэл, гүйдлийн хүчин чадал, эсэргүүцлийн чадвар, хэмжээ гэх мэт өөр өөр шинж чанартай байдаг. Бодит ашиглалтын хувьд өөр өөр талбар, хэрэгцээнд нийцүүлэн тохирох төхөөрөмжийг сонгох шаардлагатай.
Хагас дамжуулагчийн салбар үүссэн цагаасаа хойш гурван үеийн материаллаг өөрчлөлтийг туулсан. Өнөөг хүртэл Si-ээр төлөөлүүлсэн анхны хагас дамжуулагч материалыг эрчим хүчний хагас дамжуулагч төхөөрөмжийн салбарт голчлон ашигладаг хэвээр байна.
| Хагас дамжуулагч материал | Bandgap (eV) | Хайлах цэг (K) | үндсэн програм | |
| 1-р үеийн хагас дамжуулагч материал | Ge | 1.1 | 1221 | Бага хүчдэл, бага давтамж, дунд чадлын транзистор, фотодетектор |
| 2-р үеийн хагас дамжуулагч материал | Si | 0.7 | 1687 | |
| 3-р үеийн хагас дамжуулагч материал | GaAs | 1.4 | 1511 | Богино долгионы зуух, миллиметр долгионы төхөөрөмж, гэрэл ялгаруулах төхөөрөмж |
| SiC | 3.05 | 2826 | 1. Өндөр температур, өндөр давтамж, цацрагт тэсвэртэй өндөр хүчин чадалтай төхөөрөмж 2. Цэнхэр, зэрэглэлийн, ягаан өнгийн гэрэл ялгаруулах диод, хагас дамжуулагч лазер | |
| ГаН | 3.4 | 1973 он | ||
| AIN | 6.2 | 2470 | ||
| C | 5.5 | >3800 | ||
| ZnO | 3.37 | 2248 | ||
Хагас удирдлагатай, бүрэн удирдлагатай цахилгаан төхөөрөмжүүдийн шинж чанарыг нэгтгэн дүгнэнэ үү.
| Төхөөрөмжийн төрөл | SCR | GTR | MOSFET | IGBT |
| Хяналтын төрөл | Импульсийн гох | Одоогийн хяналт | хүчдэлийн хяналт | кино төв |
| өөрөө унтрах шугам | Хөдөлгөөнийг зогсоох | өөрөө унтрах төхөөрөмж | өөрөө унтрах төхөөрөмж | өөрөө унтрах төхөөрөмж |
| ажлын давтамж | ＜1кц | ＜30кц | 20кц-МГц | ＜40кц |
| Жолооны хүч | жижиг | том | жижиг | жижиг |
| шилжих алдагдал | том | том | том | том |
| дамжуулалтын алдагдал | жижиг | жижиг | том | жижиг |
| Хүчдэл ба гүйдлийн түвшин | 最大 | том | хамгийн бага | илүү |
| Ердийн хэрэглээ | Дунд давтамжийн индукцийн халаалт | UPS давтамж хувиргагч | шилжих цахилгаан хангамж | UPS давтамж хувиргагч |
| үнэ | хамгийн бага | доогуур | дунд | Хамгийн үнэтэй |
| дамжуулалтын модуляцийн нөлөө | байна | байна | аль нь ч биш | байна |
MOSFET-тэй танилцаарай
MOSFET нь өндөр оролтын эсэргүүцэлтэй, дуу чимээ багатай, дулааны тогтвортой байдал сайтай; энэ нь энгийн үйлдвэрлэлийн процесс, хүчтэй цацраг туяатай тул ихэвчлэн өсгөгчийн хэлхээ эсвэл шилжүүлэгчийн хэлхээнд ашигладаг;
(1) Сонгох үндсэн параметрүүд: ус зайлуулах эх үүсвэрийн хүчдэлийн VDS (тэсвэрлэх хүчдэл), ID тасралтгүй алдагдах гүйдэл, RDS(асаалттай) эсэргүүцэл, Ciss оролтын багтаамж (уулзварын багтаамж), чанарын хүчин зүйл FOM=Ron*Qg гэх мэт.
(2) Янз бүрийн процессын дагуу энэ нь TrenchMOS-д хуваагдана: суваг MOSFET, голчлон 100 В-ийн доторх нам хүчдэлийн талбарт; SGT (Split Gate) MOSFET: MOSFET хуваах хаалга, голчлон 200В дотор дунд ба нам хүчдэлийн талбарт; SJ MOSFET: супер уулзвар MOSFET, голчлон Өндөр хүчдэлийн талбарт 600-800V;
Нээлттэй ус зайлуулах хэлхээ гэх мэт сэлгэн залгах тэжээлийн хангамжид ус зайлуулах хоолой нь ачаалалтай бүрэн бүтэн холбогдсон байдаг бөгөөд үүнийг задгай drain гэж нэрлэдэг. Нээлттэй ус зайлуулах хэлхээнд ачаалал хичнээн өндөр хүчдэлтэй байсан ч ачааллын гүйдлийг асааж, унтрааж болно. Энэ нь хамгийн тохиромжтой аналог шилжих төхөөрөмж юм. Энэ бол шилжүүлэгч төхөөрөмж болох MOSFET-ийн зарчим юм.
Зах зээлийн эзлэх хувийн жингийн хувьд MOSFET нь бараг бүгдээрээ олон улсын томоохон үйлдвэрлэгчдийн гарт төвлөрдөг. Тэдгээрийн дотроос Infineon 2015 онд IR (American International Rectifier Company)-ийг худалдан авч, салбарын тэргүүлэгч болсон. ON Semiconductor мөн 2016 оны 9-р сард Fairchild Semiconductor-ийг худалдан авч дууссан. , зах зээлийн эзлэх хувь 2-р байранд орж, дараа нь Renesas, Toshiba, IWC, ST, Vishay, Anshi, Magna гэх мэт борлуулалтын зэрэглэлд орсон;
Үндсэн MOSFET брэндүүд нь Америк, Япон, Солонгос гэсэн хэд хэдэн цувралд хуваагддаг.
Америкийн цуврал: Infineon, IR, Fairchild, ON Semiconductor, ST, TI, PI, AOS гэх мэт;
Япон: Toshiba, Renesas, ROHM гэх мэт;
Солонгосын цуврал: Magna, KEC, AUK, Morina Hiroshi, Shinan, KIA
MOSFET багцын ангилал
ПХБ хавтан дээр суурилуулсан арга барилын дагуу MOSFET багцын үндсэн хоёр төрөл байдаг: залгах (цоорхойгоор) болон гадаргуу дээр холбох (гадаргуугаар холбох). .
Залгуурын төрөл нь MOSFET-ийн зүү нь ПХБ хавтангийн бэхэлгээний нүхээр дамжин өнгөрч, ПХБ хавтан дээр гагнагдсан гэсэн үг юм. Нийтлэг залгаастай багцууд нь: хос шугаман багц (DIP), транзисторын тойм багц (TO), pin сүлжээний массив багц (PGA).
Залгаастай сав баглаа боодол
Гадаргуугийн бэхэлгээ нь MOSFET тээглүүр болон дулаан ялгаруулах фланцыг ПХБ хавтангийн гадаргуу дээрх дэвсгэрт гагнаж байгаа газар юм. Гадаргуугаар холбох ердийн багцууд нь: транзисторын тойм (D-PAK), жижиг тойм транзистор (SOT), жижиг тойм багц (SOP), дөрвөлжин хавтгай багц (QFP), хуванцар тугалгатай чип зөөгч (PLCC) гэх мэт.
гадаргуу дээр суурилуулах багц
Технологи хөгжихийн хэрээр эх хавтан, график карт зэрэг ПХБ хавтангууд нь шууд залгах сав баглаа боодол нь бага багаар багасч, гадаргуу дээр бэхлэх савлагаа их ашиглагддаг.
1. Хос шугаман багц (DIP)
DIP багц нь хоёр эгнээ зүүтэй бөгөөд DIP бүтэцтэй чипийн залгуурт оруулах шаардлагатай. Үүний гарал үүслийн арга нь SDIP (Shrink DIP) бөгөөд энэ нь shrink double in-line багц юм. Зүүний нягт нь DIP-ээс 6 дахин их байна.
DIP сав баглаа боодлын бүтцийн хэлбэрт: олон давхаргат керамик хос шугамтай DIP, нэг давхар керамик хос шугамтай DIP, хар тугалга хүрээ DIP (шилэн керамик битүүмжлэх төрөл, хуванцар битүүмжлэлийн бүтэц, керамик бага хайлдаг шилэн бүрхүүл орно. төрөл) гэх мэт. DIP савлагааны онцлог нь ПХБ хавтанг нүхээр гагнаж, эх хавтантай сайн нийцдэг.
Гэсэн хэдий ч савлагааны талбай, зузаан нь харьцангуй том, тээглүүр нь залгах, салгах явцад амархан гэмтдэг тул найдвартай байдал муу байдаг. Үүний зэрэгцээ, үйл явцын нөлөөгөөр тээглүүрийн тоо ерөнхийдөө 100-аас хэтрэхгүй байна. Тиймээс электрон үйлдвэрлэлийн өндөр интеграцчлалын явцад DIP сав баглаа боодол нь түүхийн тайзнаас аажмаар ухарсан.
2. Транзисторын тойм багц (TO)
TO-3P, TO-247, TO-92, TO-92L, TO-220, TO-220F, TO-251 гэх мэт эрт савлагааны үзүүлэлтүүд нь бүгд залгууртай савлагааны загвар юм.
TO-3P/247: Энэ нь дунд-өндөр хүчдэл ба өндөр гүйдлийн MOSFET-д өргөн хэрэглэгддэг савлагааны хэлбэр юм. Бүтээгдэхүүн нь өндөр хүчдэлд тэсвэртэй, хүчтэй эвдрэлд тэсвэртэй шинж чанартай байдаг. .
TO-220/220F: TO-220F нь бүрэн хуванцар савлагаа бөгөөд радиатор дээр суурилуулахдаа тусгаарлагч дэвсгэр нэмэх шаардлагагүй; TO-220 нь дунд тээглүүртэй холбогдсон металл хуудастай бөгөөд радиаторыг суурилуулахдаа тусгаарлагч дэвсгэр шаардлагатай. Эдгээр хоёр багцын хэв маягийн MOSFET нь ижил төстэй харагдахуйц бөгөөд тэдгээрийг сольж ашиглаж болно. .
TO-251: Энэхүү савласан бүтээгдэхүүнийг голчлон зардлыг бууруулах, бүтээгдэхүүний хэмжээг багасгахад ашигладаг. Энэ нь ихэвчлэн 60А-аас доош дунд хүчдэл, өндөр гүйдэл, 7Н-аас доош өндөр хүчдэлтэй орчинд ашиглагддаг. .
TO-92: Энэхүү багцыг зөвхөн бага хүчдэлийн MOSFET (гүйдэл 10А-аас доош, хүчдэл 60В-аас доош тэсвэрлэх) болон өндөр хүчдэлийн 1N60/65-д ашигладаг бөгөөд зардлыг бууруулах зорилгоор ашигладаг.
Сүүлийн жилүүдэд залгуурын савлагааны гагнуурын өртөг өндөр, нөхөөс төрлийн бүтээгдэхүүнд дулаан ялгаруулах чадвар муу зэргээс шалтгаалан гадаргууд бэхэлгээний зах зээлийн эрэлт нэмэгдсээр байгаа нь TO савлагааг хөгжүүлэхэд хүргэсэн. гадаргууд суурилуулсан савлагаанд хийнэ.
TO-252 (мөн D-PAK гэж нэрлэдэг) ба TO-263 (D2PAK) нь хоёулаа гадаргуу дээр суурилуулсан багц юм.
Бүтээгдэхүүний харагдах байдлыг савлах
TO252/D-PAK нь цахилгаан транзистор болон хүчдэл тогтворжуулах чипийг савлахад өргөн хэрэглэгддэг хуванцар чипний багц юм. Энэ нь одоогийн үндсэн багцуудын нэг юм. Энэхүү савлагааны аргыг ашигладаг MOSFET нь хаалга (G), ус зайлуулах хоолой (D), эх үүсвэр (S) гэсэн гурван электродтой. Ус зайлуулах (D) зүү нь таслагдсан бөгөөд ашиглагдахгүй. Үүний оронд арын хэсэгт байрлах дулаан шингээгчийг шууд ПХБ-д гагнасан ус зайлуулах хоолой (D) болгон ашигладаг. Энэ нь нэг талаас их хэмжээний гүйдэл гаргахад хэрэглэгддэг ба нөгөө талаас ПХБ-ээр дамжин дулааныг гадагшлуулдаг. Тиймээс ПХБ дээр гурван D-PAK дэвсгэр байдаг бөгөөд ус зайлуулах (D) дэвсгэр нь илүү том байна. Түүний савлагааны үзүүлэлтүүд нь дараах байдалтай байна.
TO-252/D-PAK багцын хэмжээ
TO-263 бол TO-220-ийн хувилбар юм. Энэ нь голчлон үйлдвэрлэлийн үр ашиг, дулаан ялгаруулалтыг сайжруулах зорилготой юм. Энэ нь маш өндөр гүйдэл, хүчдэлийг дэмждэг. Энэ нь 150А-аас доош ба 30В-оос дээш хүчдэлийн дунд хүчдэлийн өндөр гүйдлийн MOSFET-д илүү түгээмэл байдаг. D2PAK (TO-263AB)-аас гадна TO-263-т хамаарах TO263-2, TO263-3, TO263-5, TO263-7 болон бусад хэв маягийг багтаасан бөгөөд голчлон тээглүүрүүдийн тоо, зай өөр өөр байдагтай холбоотой. .
TO-263/D2PAK багцын хэмжээs
3. Сүлжээний массив багц (PGA)
PGA (Pin Grid Array Package) чип дотор болон гадна талд олон дөрвөлжин массив зүү байдаг. Дөрвөлжин массивын зүү бүр нь чипийн эргэн тойронд тодорхой зайд байрладаг. Зүүгүүдийн тооноос хамааран 2-оос 5 тойрог хэлбэрээр үүсгэж болно. Суулгах явцад чипийг тусгай PGA залгуурт оруулахад л хангалттай. Энэ нь залгах, салгахад хялбар, өндөр найдвартай давуу талтай бөгөөд өндөр давтамжид дасан зохицож чаддаг.
PGA багцын загвар
Түүний ихэнх чипний субстрат нь керамик материалаар хийгдсэн бөгөөд зарим нь тусгай хуванцар давирхайг субстрат болгон ашигладаг. Технологийн хувьд голын голын зай нь ихэвчлэн 2,54 мм, тээглүүрүүдийн тоо 64-447 хооронд хэлбэлздэг. Энэ төрлийн савлагааны онцлог нь савлагааны талбай (эзэлхүүн) бага байх тусам эрчим хүчний зарцуулалт (гүйцэтгэл) бага байдаг. ) энэ нь тэсвэрлэх чадвартай, мөн эсрэгээр. Энэхүү чипний савлагаа нь эхэн үед илүү түгээмэл байсан бөгөөд ихэвчлэн CPU зэрэг өндөр эрчим хүч зарцуулдаг бүтээгдэхүүнийг савлахад ашигладаг байв. Жишээлбэл, Intel-ийн 80486 болон Pentium бүгд ийм савлагааны хэв маягийг ашигладаг; Үүнийг MOSFET үйлдвэрлэгчид төдийлөн ашигладаггүй.
4. Жижиг тойм транзисторын багц (SOT)
SOT (Small Out-Line Transistor) нь ихэвчлэн SOT23, SOT89, SOT143, SOT25 (жишээ нь SOT23-5) гэх мэт жижиг хүч чадлын транзисторын багц юм. SOT323, SOT363/SOT26 (өөрөөр хэлбэл SOT23-6) болон бусад төрлүүд TO багцаас жижиг хэмжээтэй, гаралтай.
SOT багцын төрөл
SOT23 нь өргөн хэрэглэгддэг транзисторын багц бөгөөд гурван далавч хэлбэртэй тээглүүр, тухайлбал коллектор, ялгаруулагч, суурь гэсэн хэсгүүдийн урт талын хоёр талд жагсаагдсан байдаг. Тэдгээрийн дотор ялгаруулагч ба суурь нь нэг талдаа байдаг. Эдгээр нь бага чадлын транзистор, хээрийн эффект транзистор, резистор сүлжээ бүхий нийлмэл транзисторуудад түгээмэл байдаг. Тэд сайн хүч чадалтай боловч гагнах чадвар муутай. Гадаад төрхийг доорх Зураг (a)-д үзүүлэв.
SOT89 нь транзисторын нэг талд тархсан гурван богино тээглүүртэй. Нөгөө тал нь дулаан ялгаруулах чадварыг нэмэгдүүлэхийн тулд сууринд холбогдсон металл дулаан шингээгч юм. Энэ нь цахиурын эрчим хүчний гадаргуу дээр суурилуулсан транзисторуудад түгээмэл байдаг бөгөөд өндөр чадлын хэрэглээнд тохиромжтой. Гадаад төрхийг доорх Зураг (b)-д үзүүлэв. .
SOT143 нь хоёр талаас нь гаргадаг далавч хэлбэртэй дөрвөн богино тээглүүртэй. Зүүний өргөн төгсгөл нь коллектор юм. Энэ төрлийн багц нь өндөр давтамжийн транзисторуудад түгээмэл байдаг бөгөөд түүний гадаад төрхийг доорх Зураг (c)-д үзүүлэв. .
SOT252 нь өндөр хүчин чадалтай транзистор бөгөөд нэг талаасаа гурван тээглүүртэй, дунд зүү нь богино, коллектор юм. Дулаан гадагшлуулах зэс хуудас болох нөгөө үзүүрт нь том тээглүүртэй холбох ба түүний гадаад төрх нь доорх Зураг (d)-д үзүүлсэн шиг байна.
Нийтлэг SOT багцын харагдах байдлын харьцуулалт
Дөрвөн терминал SOT-89 MOSFET нь эх хавтан дээр түгээмэл хэрэглэгддэг. Түүний үзүүлэлтүүд болон хэмжээсүүд нь дараах байдалтай байна.
SOT-89 MOSFET хэмжээсийн үзүүлэлтүүд (нэгж: мм)
5. Жижиг тойм багц (SOP)
SOP (Small Out-Line Package) нь SOL эсвэл DFP гэж нэрлэгддэг гадаргууд холбох багцуудын нэг юм. Цахлайны далавчны хэлбэртэй (L хэлбэртэй) савлагааны хоёр талаас зүүг гаргаж авсан. Материал нь хуванцар, керамик юм. SOP-ийн савлагааны стандартад SOP-8, SOP-16, SOP-20, SOP-28 гэх мэт багтана. SOP-ийн дараах тоо нь тээглүүрийн тоог заана. Ихэнх MOSFET SOP багцууд нь SOP-8 үзүүлэлтүүдийг ашигладаг. Салбар нь ихэвчлэн "P" үсгийг орхиж, SO (Small Out-Line) гэж товчилдог.
SOP-8 багцын хэмжээ
SO-8-ийг анх PHILIP компани бүтээжээ. Энэ нь хуванцар савлагаатай, дулаан ялгаруулах доод хавтангүй, дулаан ялгаруулах чадвар муутай. Энэ нь ихэвчлэн бага чадалтай MOSFET-д ашиглагддаг. Дараа нь TSOP (Thin Small Outline Package), VSOP (Very Small Outline Package), SSOP (Shrink SOP), TSSOP (Thin Shrink SOP) гэх мэт стандарт үзүүлэлтүүдийг аажмаар гаргаж авсан; Тэдгээрийн дотроос TSOP болон TSSOP нь MOSFET савлагаанд түгээмэл хэрэглэгддэг.
MOSFET-д түгээмэл хэрэглэгддэг SOP-ийн гаралтай техникийн үзүүлэлтүүд
6. Дөрвөн хавтгай багц (QFP)
QFP (Plastic Quad Flat Package) багц дахь чип тээглүүр хоорондын зай маш бага бөгөөд зүү нь маш нимгэн. Энэ нь ерөнхийдөө том хэмжээтэй эсвэл хэт том интеграл хэлхээнд ашиглагддаг бөгөөд голын тоо нь ерөнхийдөө 100-аас их байдаг. Энэ хэлбэрээр савласан чипүүд нь чипийг эх хавтанд гагнахын тулд SMT гадаргууд холбох технологийг ашиглах ёстой. Энэхүү баглаа боодлын арга нь дөрвөн үндсэн шинж чанартай: ① ПХБ-ийн хэлхээний самбар дээр утас суурилуулах SMD гадаргуу дээр суурилуулах технологид тохиромжтой; ② Энэ нь өндөр давтамжийн хэрэглээнд тохиромжтой; ③ Ашиглахад хялбар, найдвартай байдал өндөр; ④ Чипний талбай ба савлагааны талбайн харьцаа бага байна. PGA савлагааны аргын нэгэн адил энэ савлагааны арга нь чипийг хуванцар савлагаанд ороож, чипийг цаг тухайд нь ажиллуулах үед үүссэн дулааныг гадагшлуулж чадахгүй. Энэ нь MOSFET-ийн гүйцэтгэлийн сайжруулалтыг хязгаарладаг; мөн хуванцар сав баглаа боодол нь өөрөө хөнгөн, нимгэн, богино, жижиг байх чиглэлд хагас дамжуулагчийг хөгжүүлэх шаардлагыг хангаагүй төхөөрөмжийн хэмжээг нэмэгдүүлдэг. Нэмж дурдахад энэ төрлийн савлагааны арга нь нэг чип дээр суурилдаг бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэлийн үр ашиг багатай, савлагааны өртөг өндөртэй байдаг. Тиймээс QFP нь микропроцессор/хаалганы массив зэрэг дижитал логик LSI хэлхээнд ашиглахад илүү тохиромжтой бөгөөд VTR дохио боловсруулах, аудио дохио боловсруулах зэрэг LSI хэлхээний аналог бүтээгдэхүүнийг савлахад тохиромжтой.
7、Утасгүй дөрвөлжин хавтгай багц (QFN)
QFN (Quad Flat Non-leaded багц) багц нь дөрвөн талдаа электродын контактуудаар тоноглогдсон. Утас байхгүй тул угсрах талбай нь QFP-ээс бага, өндөр нь QFP-ээс бага байна. Тэдгээрийн дотроос керамик QFN-ийг мөн LCC (Leadless Chip Carriers) гэж нэрлэдэг бөгөөд шилэн эпокси давирхайн хэвлэмэл субстратын суурь материалыг ашигласан хямд үнэтэй хуванцар QFN-ийг хуванцар LCC, PCLC, P-LCC гэх мэт нэрлэдэг. Энэ нь шинээр гарч ирж буй гадаргуу дээр суурилуулсан чип савлагаа юм. битүүмжлэх материал болох жижиг дэвсгэртэй, жижиг эзэлхүүнтэй, хуванцар бүхий технологи. QFN-ийг ихэвчлэн нэгдсэн хэлхээний савлагаанд ашигладаг бөгөөд MOSFET-ийг ашиглахгүй. Гэсэн хэдий ч Intel нь нэгдсэн драйвер болон MOSFET шийдлийг санал болгосон тул DrMOS-ийг QFN-56 багцаар эхлүүлсэн ("56" гэдэг нь чипний арын 56 холболтын тээглүүрийг хэлдэг).
QFN багц нь хэт нимгэн жижиг тойм багцтай (TSSOP) ижил гадаад хар тугалганы тохиргоотой боловч хэмжээ нь TSSOP-ээс 62% бага гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. QFN загварчлалын өгөгдлөөс харахад түүний дулааны үзүүлэлт TSSOP сав баглаа боодолтой харьцуулахад 55%, цахилгаан үзүүлэлт (индукц ба багтаамж) нь TSSOP сав баглаа боодолтой харьцуулахад 60% ба 30% илүү байна. Хамгийн том сул тал нь засварлахад хэцүү байдаг.
QFN-56 багц дахь DrMOS
Уламжлалт салангид DC/DC шатлалт бууруулагч тэжээлийн хангамж нь өндөр эрчим хүчний нягтралын шаардлагыг хангаж чадахгүй, мөн өндөр сэлгэн залгах давтамж дээр паразит параметрийн нөлөөллийн асуудлыг шийдэж чадахгүй. Технологийн шинэчлэл, дэвшлийн ачаар олон чиптэй модулиудыг бүтээхийн тулд драйверууд болон MOSFET-үүдийг нэгтгэх нь бодит байдал болсон. Энэхүү нэгтгэх арга нь орон зайг ихээхэн хэмнэж, эрчим хүчний хэрэглээний нягтралыг нэмэгдүүлэх боломжтой. Драйверууд болон MOSFET-ийн оновчлолоор дамжуулан энэ нь бодитой болсон. Эрчим хүчний хэмнэлт, өндөр чанарын тогтмол гүйдэл нь DrMOS нэгдсэн драйвер IC юм.
Renesas 2-р үеийн DrMOS
QFN-56 хар тугалгагүй багц нь DrMOS-ийн дулааны эсэргүүцлийг маш бага болгодог; дотоод утас холбох, зэс хавчаар дизайнтай бол гадаад ПХБ-ийн утсыг багасгаж, индукц болон эсэргүүцлийг бууруулдаг. Нэмж дурдахад ашигласан гүн суваг цахиурын MOSFET процесс нь дамжуулалт, шилжүүлэлт, хаалганы цэнэгийн алдагдлыг эрс багасгадаг; Энэ нь олон төрлийн хянагчтай нийцдэг, янз бүрийн үйлдлийн горимд хүрч чаддаг, идэвхтэй фазын хувиргах горимыг APS (Автомат фазын шилжих) дэмждэг. QFN сав баглаа боодолоос гадна хоёр талт хавтгай хар тугалгагүй савлагаа (DFN) нь ON Semiconductor-ийн янз бүрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд өргөн хэрэглэгддэг шинэ цахим сав баглаа боодлын процесс юм. QFN-тэй харьцуулахад DFN нь хоёр талдаа бага гаралтын электродтой байдаг.
8、Хуванцар тугалгатай чип зөөгч (PLCC)
PLCC (Plastic Quad Flat Package) нь дөрвөлжин хэлбэртэй бөгөөд DIP багцаас хамаагүй бага юм. Энэ нь эргэн тойронд зүү бүхий 32 тээглүүртэй. Т-хэлбэрийн тээглүүр нь багцын дөрвөн талаас гарч ирдэг. Энэ нь хуванцар бүтээгдэхүүн юм. Зүүний төвийн зай нь 1.27 мм, тээглүүрүүдийн тоо 18-аас 84 хооронд хэлбэлздэг. J хэлбэрийн тээглүүр нь QFP-ээс амархан деформацид ордоггүй бөгөөд ажиллахад хялбар байдаг боловч гагнуурын дараах гадаад үзэмжийг шалгах нь илүү хэцүү байдаг. PLCC сав баглаа боодол нь SMT гадаргуутай холбох технологийг ашиглан ПХБ дээр утас суурилуулахад тохиромжтой. Энэ нь жижиг хэмжээтэй, өндөр найдвартай байдлын давуу талтай. PLCC савлагаа нь харьцангуй түгээмэл бөгөөд логик LSI, DLD (эсвэл програмын логик төхөөрөмж) болон бусад хэлхээнд ашиглагддаг. Энэхүү савлагааны хэлбэрийг эх хавтангийн BIOS-д ихэвчлэн ашигладаг боловч одоогоор MOSFET-д бага түгээмэл байдаг.
Үндсэн аж ахуйн нэгжүүдэд зориулсан бүрхүүл, сайжруулалт
CPU-ийн бага хүчдэл, өндөр гүйдлийн хөгжлийн чиг хандлагаас шалтгаалан MOSFET нь их гаралтын гүйдэл, бага эсэргүүцэл, бага дулаан үүсгэх, хурдан дулаан ялгаруулах, жижиг хэмжээтэй байх шаардлагатай. MOSFET үйлдвэрлэгчид чип үйлдвэрлэх технологи, процессыг сайжруулахаас гадна сав баглаа боодлын технологийг сайжруулсаар байна. Стандарт гадаад үзэмжийн үзүүлэлтүүдтэй нийцсэний үндсэн дээр тэд шинэ сав баглаа боодлын хэлбэрийг санал болгож, өөрсдийн боловсруулсан шинэ багцдаа барааны тэмдгийн нэрийг бүртгэдэг.
1、RENESAS WPAK, LFPAK, LFPAK-I багцууд
WPAK бол Renesas-ийн боловсруулсан өндөр дулаан цацрагийн багц юм. D-PAK багцыг дуурайснаар чипийн дулаан шингээгчийг эх хавтанд гагнаж, дулааныг эх хавтангаар дамжуулж, WPAK жижиг багц нь D-PAK-ийн гаралтын гүйдэлд хүрч чаддаг. WPAK-D2 нь утаснуудын индукцийг багасгахын тулд хоёр өндөр/бага MOSFET-ийг багцалдаг.
Renesas WPAK багцын хэмжээ
LFPAK болон LFPAK-I нь SO-8-тай нийцтэй Renesas-ийн боловсруулсан өөр хоёр жижиг хэлбэр хүчин зүйлийн багц юм. LFPAK нь D-PAK-тай төстэй боловч D-PAK-аас бага. LFPAK-i дулаан шингээгчээр дамжуулан дулааныг гадагшлуулахын тулд халаагуурыг дээшээ байрлуулна.
Renesas LFPAK болон LFPAK-I багцууд
2. Vishay Power-PAK болон Polar-PAK савлагаа
Power-PAK нь Vishay корпорацид бүртгэгдсэн MOSFET багцын нэр юм. Power-PAK нь Power-PAK1212-8 ба Power-PAK SO-8 гэсэн хоёр үзүүлэлттэй.
Vishay Power-PAK1212-8 багц
Vishay Power-PAK SO-8 багц
Polar PAK нь хоёр талт дулаан ялгаруулах чадвартай жижиг савлагаа бөгөөд Вишайгийн савлагааны үндсэн технологийн нэг юм. Polar PAK нь энгийн so-8 багцтай адил юм. Энэ нь савлагааны дээд ба доод талд тараах цэгүүдтэй. Багц доторх дулааныг хуримтлуулах нь тийм ч хялбар биш бөгөөд үйл ажиллагааны гүйдлийн гүйдлийн нягтыг SO-8-аас хоёр дахин нэмэгдүүлэх боломжтой. Одоогоор Vishay нь Polar PAK технологийг STMicroelectronics-д лицензжүүлсэн.
Vishay Polar PAK багц
3. Onsemi SO-8 ба WDFN8 хавтгай хар тугалганы багц
ON Semiconductor нь хоёр төрлийн хавтгай хар тугалгатай MOSFET-ийг бүтээсэн бөгөөд тэдгээрийн дотроос SO-8 нийцтэй хавтгай хар тугалгыг олон самбарт ашигладаг. ON Semiconductor-ийн шинээр гаргасан NVMx болон NVTx хүчирхэг MOSFET нь дамжуулалтын алдагдлыг багасгахын тулд авсаархан DFN5 (SO-8FL) болон WDFN8 багцуудыг ашигладаг. Мөн жолоочийн алдагдлыг багасгахын тулд бага QG ба багтаамжтай.
ON Хагас дамжуулагч SO-8 Хавтгай тугалган багц
ON Хагас дамжуулагч WDFN8 багц
4. NXP LFPAK болон QLPAK савлагаа
NXP (хуучнаар Филпс) нь SO-8 савлагааны технологийг LFPAK болон QLPAK болгон сайжруулсан. Тэдгээрийн дотроос LFPAK нь дэлхийн хамгийн найдвартай цахилгаан SO-8 багц гэж тооцогддог; QLPAK нь жижиг хэмжээтэй, илүү өндөр дулаан ялгаруулах үр ашигтай шинж чанартай байдаг. Энгийн SO-8-тай харьцуулахад QLPAK нь 6*5мм хэмжээтэй ПХБ хавтангийн талбайг эзэлдэг ба 1.5к/Вт дулааны эсэргүүцэлтэй.
NXP LFPAK багц
NXP QLPAK савлагаа
4. ST Semiconductor PowerSO-8 багц
STMicroelectronics-ийн хүчирхэг MOSFET чип савлах технологид SO-8, PowerSO-8, PowerFLAT, DirectFET, PolarPAK гэх мэт зүйлс багтдаг. Тэдгээрийн дотроос Power SO-8 нь SO-8-ийн сайжруулсан хувилбар юм. Үүнээс гадна PowerSO-10, PowerSO-20, TO-220FP, H2PAK-2 болон бусад багцууд байдаг.
STMicroelectronics Power SO-8 багц
5. Fairchild Semiconductor Power 56 багц
Power 56 бол Фаричилдийн онцгой нэр бөгөөд албан ёсны нэр нь DFN5×6 юм. Түүний савлагааны талбай нь түгээмэл хэрэглэгддэг TSOP-8-тай харьцуулах боломжтой бөгөөд нимгэн савлагаа нь эд ангиудын цэвэрлэгээний өндрийг хэмнэж, доод хэсэгт байрлах Thermal-Pad загвар нь дулааны эсэргүүцлийг бууруулдаг. Тиймээс олон цахилгаан төхөөрөмж үйлдвэрлэгчид DFN5 × 6-г суурилуулсан.
Fairchild Power 56 багц
6. Олон улсын Шулуутгагч (IR) Шууд FET багц
Шууд FET нь SO-8 буюу түүнээс бага талбайд үр ашигтай дээд хөргөлтийг хангадаг бөгөөд компьютер, зөөврийн компьютер, харилцаа холбоо болон хэрэглээний электроникийн төхөөрөмжид AC-DC болон DC-DC хүчийг хувиргахад тохиромжтой. DirectFET-ийн металл лаазны хийц нь хоёр талт дулаан ялгаруулалтыг хангаж, өндөр давтамжийн DC-DC бак хувиргагчийн одоогийн ажиллах чадварыг стандарт хуванцар дискрет багцтай харьцуулахад хоёр дахин үр дүнтэйгээр нэмэгдүүлдэг. Шууд FET багц нь урвуу суурилуулсан төрөл бөгөөд ус зайлуулах (D) дулаан шингээгч нь дээшээ харсан ба металл бүрхүүлээр бүрхэгдсэн бөгөөд түүгээр дамжуулан дулааныг гадагшлуулдаг. Шууд FET сав баглаа боодол нь дулаан ялгаруулалтыг ихээхэн сайжруулж, бага зай эзэлдэг.
Дүгнэж хэлье
Цаашид электрон үйлдвэрлэлийн салбар хэт нимгэн, жижигрүүлсэн, бага хүчдэл, өндөр гүйдлийн чиглэлээр хөгжиж байгаа тул MOSFET-ийн гадаад төрх байдал, дотоод савлагааны бүтэц нь үйлдвэрлэлийн хөгжлийн хэрэгцээнд илүү сайн дасан зохицохын тулд өөрчлөгдөх болно. аж үйлдвэр. Нэмж дурдахад электрон үйлдвэрлэгчдийн сонгон шалгаруулалтын босгыг бууруулахын тулд модульчлах, системийн түвшний савлагааны чиглэлд MOSFET-ийн хөгжлийн чиг хандлага улам бүр тодорхой болж, бүтээгдэхүүн нь гүйцэтгэл, өртөг зэрэг олон хэмжигдэхүүнээс уялдаатай хөгжих болно. . Багц нь MOSFET-ийг сонгоход чухал лавлах хүчин зүйлүүдийн нэг юм. Янз бүрийн электрон бүтээгдэхүүнүүд өөр өөр цахилгаан шаардлагуудтай байдаг ба суурилуулах өөр өөр орчин нь тохирох хэмжээтэй техникийн үзүүлэлтүүдийг хангахыг шаарддаг. Бодит сонголтын хувьд ерөнхий зарчмын дагуу бодит хэрэгцээнд нийцүүлэн шийдвэр гаргах ёстой. Зарим цахим системүүд нь ПХБ-ийн хэмжээ болон дотоод өндрөөр хязгаарлагддаг. Жишээлбэл, холбооны системийн модулийн тэжээлийн хангамж нь өндрийн хязгаарлалтын улмаас ихэвчлэн DFN5 * 6 ба DFN3 * 3 багцуудыг ашигладаг; Зарим ACDC тэжээлийн хангамжид хэт нимгэн загвар эсвэл бүрхүүлийн хязгаарлалтаас шалтгаалан TO220 савласан хүчирхэг MOSFET-ийг угсрахад тохиромжтой. Энэ үед тээглүүрийг үндэс рүү шууд оруулах боломжтой бөгөөд энэ нь TO247 савласан бүтээгдэхүүнд тохиромжгүй; Зарим хэт нимгэн загварууд нь төхөөрөмжийн зүүг нугалж, хавтгай тавихыг шаарддаг бөгөөд энэ нь MOSFET сонгоход төвөгтэй байдлыг нэмэгдүүлэх болно.
MOSFET-ийг хэрхэн сонгох вэ
Нэгэн удаа инженер надад MOSFET мэдээллийн хуудасны эхний хуудсыг хэзээ ч харж байгаагүй гэж хэлсэн, учир нь "практик" мэдээлэл зөвхөн хоёр дахь хуудас болон түүнээс цааш гарч ирдэг. MOSFET мэдээллийн хуудасны бараг бүх хуудас нь дизайнеруудад үнэ цэнэтэй мэдээллийг агуулдаг. Гэхдээ үйлдвэрлэгчдийн өгсөн өгөгдлийг хэрхэн тайлбарлах нь үргэлж тодорхой байдаггүй.
Энэ нийтлэлд MOSFET-ийн зарим үндсэн үзүүлэлтүүд, тэдгээрийг мэдээллийн хуудсанд хэрхэн тусгасан, тэдгээрийг ойлгоход хэрэгтэй тодорхой дүр зургийг харуулсан болно. Ихэнх электрон төхөөрөмжүүдийн нэгэн адил MOSFET нь ажлын температурт нөлөөлдөг. Тиймээс дурдсан шалгуур үзүүлэлтүүдийг ашиглах туршилтын нөхцлийг ойлгох нь чухал юм. "Бүтээгдэхүүний танилцуулга" хэсэгт байгаа үзүүлэлтүүд нь "хамгийн их" эсвэл "ердийн" утгатай эсэхийг ойлгох нь чухал бөгөөд учир нь зарим мэдээллийн хуудсанд үүнийг тодорхой заагаагүй болно.
Хүчдэлийн зэрэг
MOSFET-ийг тодорхойлдог үндсэн шинж чанар нь түүний drain-source хүчдэлийн VDS буюу "дренажийн эх үүсвэрийн эвдрэлийн хүчдэл" юм. 250 мкА байна. . VDS-ийг мөн "25 ° C-ийн үнэмлэхүй хамгийн их хүчдэл" гэж нэрлэдэг боловч энэ үнэмлэхүй хүчдэл нь температураас хамаардаг гэдгийг санах нь чухал бөгөөд мэдээллийн хуудсанд ихэвчлэн "VDS температурын коэффициент" байдаг. Хамгийн их VDS нь тогтмол гүйдлийн хүчдэл ба хэлхээнд байж болох аливаа хүчдэлийн огцом өсөлт, долгион гэдгийг та ойлгох хэрэгтэй. Жишээлбэл, хэрэв та 100 мВ, 5 ns-ийн огцом өсөлттэй 30 В-ын цахилгаан тэжээлд 30 В-ын төхөөрөмжийг ашиглавал хүчдэл нь төхөөрөмжийн үнэмлэхүй дээд хязгаараас давж, төхөөрөмж нуранги горимд орж болно. Энэ тохиолдолд MOSFET-ийн найдвартай байдлыг баталгаажуулж чадахгүй. Өндөр температурт температурын коэффициент нь эвдрэлийн хүчдэлийг ихээхэн өөрчилж чаддаг. Жишээлбэл, 600 В-ын хүчдэлтэй зарим N-сувгийн MOSFET нь эерэг температурын коэффициенттэй байдаг. Тэд уулзварын хамгийн дээд температурт ойртох тусам температурын коэффициент нь эдгээр MOSFET-үүдийг 650V MOSFET шиг ажиллахад хүргэдэг. Олон MOSFET хэрэглэгчдийн дизайны дүрэмд 10% -иас 20% -ийн бууралтын хүчин зүйл шаардагддаг. Зарим загварт эвдрэлийн бодит хүчдэл нь 25°С-ийн нэрлэсэн утгаас 5%-10%-иар их байна гэж үзвэл бодит загварт тохирох ашигтай загварын маржин нэмэгдэх бөгөөд энэ нь загварт маш ашигтай. MOSFET-ийг зөв сонгохтой адил чухал зүйл бол дамжуулалтын явцад VGS-ийн үүдний хүчдэлийн үүргийг ойлгох явдал юм. Энэ хүчдэл нь өгөгдсөн хамгийн их RDS(асаалттай) нөхцөлд MOSFET-ийн бүрэн дамжуулалтыг хангадаг хүчдэл юм. Ийм учраас эсэргүүцэл нь VGS-ийн түвшинтэй үргэлж холбоотой байдаг бөгөөд зөвхөн энэ хүчдэлд л төхөөрөмжийг асааж болно. Загварын чухал үр дагавар нь RDS(on) үнэлгээнд хүрэхийн тулд ашигласан хамгийн бага VGS-ээс бага хүчдэлээр MOSFET-ийг бүрэн асааж чадахгүй байгаа явдал юм. Жишээлбэл, MOSFET-ийг 3.3V микроконтроллероор бүрэн ажиллуулахын тулд та MOSFET-ийг VGS=2.5V ба түүнээс доош үед асаах чадвартай байх шаардлагатай.
Эсэргүүцэл, хаалганы цэнэг, "гавъяа"
MOSFET-ийн эсэргүүцэл нь үргэлж нэг буюу хэд хэдэн гарцаас эх үүсвэр хүртэлх хүчдэлээр тодорхойлогддог. Хамгийн их RDS(асаах) хязгаар нь ердийн утгаас 20%-50%-иар их байж болно. RDS(on)-ийн дээд хязгаар нь ихэвчлэн 25°C-ийн уулзварын температурт утгыг илэрхийлдэг. Илүү өндөр температурт RDS(асаалттай) нь Зураг 1-т үзүүлсэн шиг 30%-иас 150%-иар нэмэгдэж болно. RDS(асаалттай) температурын дагуу өөрчлөгддөг тул эсэргүүцлийн хамгийн бага утгыг баталгаажуулах боломжгүй тул RDS(on) дээр суурилсан гүйдлийг илрүүлэх боломжгүй юм. маш нарийн арга.
Зураг 1 RDS(асаалттай) нь ажлын хамгийн их температурын 30% -аас 150% хүртэл температур нэмэгдэх тусам нэмэгддэг.
Эсэргүүцэл нь N суваг ба P суваг MOSFET-ийн хувьд маш чухал юм. Эрчим хүчний хангамжийг солихдоо Qg нь цахилгаан хангамжийг сэлгэн залгахад ашигладаг N-сувгийн MOSFET-ийг сонгох гол шалгуур болдог, учир нь Qg нь шилжүүлгийн алдагдалд нөлөөлдөг. Эдгээр алдагдал нь хоёр нөлөө үзүүлдэг: нэг нь MOSFET-ийг асаах, унтраахад нөлөөлдөг шилжих хугацаа; нөгөө нь шилжих процесс бүрийн үед хаалганы багтаамжийг цэнэглэхэд шаардагдах энерги юм. Нэг анхаарах зүйл бол бага Vgs ашиглах нь сэлгэн залгах алдагдлыг бууруулдаг байсан ч Qg нь хаалганы эх үүсвэрийн хүчдэлээс хамаардаг. Сэлгэн залгах програмуудад ашиглах зориулалттай MOSFET-ийг харьцуулах хурдан арга болгон зохион бүтээгчид дамжуулалтын алдагдлыг RDS(on) ба сэлгэн залгах алдагдлыг Qg-аас бүрдсэн ганц том томъёог ашигладаг: RDS(on)xQg. Энэхүү "гавъяаны үзүүлэлт" (FOM) нь төхөөрөмжийн гүйцэтгэлийг нэгтгэн дүгнэж, MOSFET-ийг ердийн эсвэл дээд утгаараа харьцуулах боломжийг олгодог. Төхөөрөмжүүдийн хооронд үнэн зөв харьцуулалтыг баталгаажуулахын тулд RDS(on) болон Qg-д ижил VGS ашиглаж байгаа эсэхийг шалгах хэрэгтэй бөгөөд нийтлэг болон дээд утгыг хэвлэлд хольж болохгүй. Доод FOM нь програмыг солиход илүү сайн гүйцэтгэлийг өгөх болно, гэхдээ энэ нь баталгаатай биш юм. Хамгийн сайн харьцуулалтын үр дүнг зөвхөн бодит хэлхээнд авах боломжтой бөгөөд зарим тохиолдолд MOSFET бүрийн хувьд хэлхээг нарийн тохируулах шаардлагатай байж болно. Туршилтын янз бүрийн нөхцөл дээр үндэслэн нэрлэсэн гүйдэл ба эрчим хүчний алдагдал, ихэнх MOSFET нь мэдээллийн хуудсанд нэг буюу хэд хэдэн тасралтгүй ус зайлуулах гүйдэлтэй байдаг. Үнэлгээ нь тогтоосон тохиолдлын температур (жишээ нь, TC=25°C) эсвэл орчны температур (жишээ нь, TA=25°C) байгаа эсэхийг мэдэхийн тулд мэдээллийн хуудсыг анхааралтай ажиглах хэрэгтэй. Эдгээр утгуудын аль нь хамгийн их хамааралтай байх нь төхөөрөмжийн шинж чанар, хэрэглээнээс хамаарна (Зураг 2-ыг үз).
Зураг 2 Бүх үнэмлэхүй хамгийн их гүйдэл ба чадлын утгууд нь бодит өгөгдөл юм
Гар төхөөрөмжид ашигладаг жижиг гадаргуу дээр суурилуулах төхөөрөмжүүдийн хувьд хамгийн тохиромжтой гүйдлийн түвшин нь орчны температур 70 ° C байж болно. Дулаан шингээгчтэй, агаарыг албадан хөргөх төхөөрөмжтэй том төхөөрөмжийн хувьд ТТ=25℃-ийн одоогийн түвшин нь бодит байдалд ойр байж болно. Зарим төхөөрөмжүүдийн хувьд дамжлага нь багцын хязгаараас илүү их гүйдлийн хамгийн дээд температурт ажиллах боломжтой. Зарим мэдээллийн хуудсанд энэ "хязгаарлагдмал" одоогийн түвшин нь "багцын хязгаарлагдмал" одоогийн түвшний нэмэлт мэдээлэл бөгөөд энэ нь танд өлгийн бат бөх байдлын талаархи ойлголтыг өгөх болно. Үүнтэй төстэй асуудлууд нь зөвхөн температураас гадна цаг хугацаанаас хамаардаг тасралтгүй эрчим хүчний алдагдалд хамаарна. ТТ=70℃ температурт 10 секундын турш PD=4W-д тасралтгүй ажиллаж байгаа төхөөрөмжийг төсөөлөөд үз дээ. "Тасралтгүй" хугацаа гэж юу болох нь MOSFET багцаас хамаарч өөр өөр байх тул 10 секунд, 100 секунд эсвэл 10 минутын дараа эрчим хүчний алдагдал хэрхэн харагдахыг мэдэхийн тулд та мэдээллийн хуудаснаас дулааны түр зуурын эсэргүүцлийн хэвийн байдлын графикийг ашиглахыг хүсэх болно. . 3-р зурагт үзүүлснээр 10 секундын импульсийн дараа энэ тусгай төхөөрөмжийн дулааны эсэргүүцлийн коэффициент нь ойролцоогоор 0.33 байдаг бөгөөд энэ нь багц нь ойролцоогоор 10 минутын дараа дулааны ханалтад хүрмэгц төхөөрөмжийн дулаан ялгаруулах хүчин чадал 4W-ийн оронд ердөө 1.33W байна гэсэн үг юм. . Хэдийгээр сайн хөргөлттэй үед төхөөрөмжийн дулаан ялгаруулах хүчин чадал нь ойролцоогоор 2 Вт хүрч чаддаг.
Зураг 3 Эрчим хүчний импульс хэрэглэх үед MOSFET-ийн дулааны эсэргүүцэл
Үнэн хэрэгтээ бид MOSFET-ийг хэрхэн сонгохыг дөрвөн үе шатанд хувааж болно.
Эхний алхам: N суваг эсвэл P суваг сонгоно уу
Дизайндаа тохирох төхөөрөмжийг сонгох эхний алхам бол N суваг эсвэл P суваг MOSFET ашиглах эсэхээ шийдэх явдал юм. Ердийн цахилгаан хэрэглээнд MOSFET-ийг газард холбож, ачаалал нь үндсэн хүчдэлд холбогдсон үед MOSFET нь доод талын унтраалга үүсгэдэг. Бага талын унтраалга дээр төхөөрөмжийг унтраах эсвэл асаахад шаардагдах хүчдэлийг харгалзан N-сувгийн MOSFET-ийг ашиглах ёстой. MOSFET-ийг автобусанд холбож, газар руу ачаалах үед өндөр талын унтраалга ашигладаг. Энэ топологид ихэвчлэн P-сувгийн MOSFET ашигладаг бөгөөд энэ нь мөн хүчдэлийн хөтчийг анхаарч үздэгтэй холбоотой юм. Хэрэглээнд тохирох төхөөрөмжийг сонгохын тулд та төхөөрөмжийг жолоодоход шаардагдах хүчдэл болон үүнийг дизайндаа хийх хамгийн хялбар аргыг тодорхойлох ёстой. Дараагийн алхам бол шаардлагатай хүчдэлийн үзүүлэлт буюу төхөөрөмжийн тэсвэрлэх хамгийн их хүчдэлийг тодорхойлох явдал юм. Хүчдэл өндөр байх тусам төхөөрөмжийн өртөг өндөр болно. Практик туршлагаас харахад нэрлэсэн хүчдэл нь сүлжээний хүчдэл эсвэл автобусны хүчдэлээс их байх ёстой. Энэ нь MOSFET ажиллахгүй байхын тулд хангалттай хамгаалалт өгөх болно. MOSFET-ийг сонгохдоо ус зайлуулах хоолойноос эх үүсвэр хүртэл тэсвэрлэх хамгийн дээд хүчдэлийг, өөрөөр хэлбэл VDS-ийн дээд хэмжээг тодорхойлох шаардлагатай. MOSFET-ийн хамгийн их хүчдэл нь температурын өөрчлөлтийг тэсвэрлэх чадвартай гэдгийг мэдэх нь чухал юм. Дизайнерууд ажиллах температурын бүх хязгаарт хүчдэлийн өөрчлөлтийг турших ёстой. Хэлхээ бүтэлгүйтэхгүй байхын тулд нэрлэсэн хүчдэл нь энэ хэлбэлзлийн хүрээг хамрах хангалттай хязгаартай байх ёстой. Дизайны инженерүүдийн анхаарах ёстой бусад аюулгүй байдлын хүчин зүйлүүд нь мотор эсвэл трансформатор гэх мэт электроникийн сэлгэн залгалтаас үүдэлтэй хүчдэлийн шилжилтийг багтаадаг. Янз бүрийн хэрэглээний хувьд нэрлэсэн хүчдэл өөр өөр байдаг; ихэвчлэн зөөврийн төхөөрөмжүүдэд 20V, FPGA тэжээлийн хангамжид 20-30V, 85-220VAC хэрэглээнд 450-600V.
Алхам 2: Нэрлэсэн гүйдлийг тодорхойлно
Хоёрдахь алхам бол MOSFET-ийн одоогийн үнэлгээг сонгох явдал юм. Хэлхээний тохиргооноос хамааран энэ нэрлэсэн гүйдэл нь ямар ч нөхцөлд ачааллыг тэсвэрлэх хамгийн их гүйдэл байх ёстой. Хүчдэлийн нөхцөлтэй адилаар зохион бүтээгч нь сонгосон MOSFET нь систем нь гүйдлийн огцом өсөлтийг үүсгэдэг байсан ч энэ гүйдлийн үнэлгээг тэсвэрлэх ёстой. Одоогийн хоёр нөхцөл бол тасралтгүй горим ба импульсийн огцом өсөлт юм. Тасралтгүй дамжуулалтын горимд MOSFET нь төхөөрөмжөөр тасралтгүй гүйдэг тогтвортой байдалд байна. Импульсийн огцом өсөлт нь төхөөрөмжөөр урсаж буй их хэмжээний өсөлтийг (эсвэл огцом гүйдлийг) хэлнэ. Эдгээр нөхцөлд хамгийн их гүйдлийг тодорхойлсны дараа энэ нь хамгийн их гүйдлийг зохицуулах төхөөрөмжийг сонгох явдал юм. Нэрлэсэн гүйдлийг сонгосны дараа дамжуулалтын алдагдлыг мөн тооцоолох шаардлагатай. Бодит нөхцөлд MOSFET нь хамгийн тохиромжтой төхөөрөмж биш, учир нь дамжуулалтын явцад цахилгаан эрчим хүчний алдагдал байдаг бөгөөд үүнийг дамжуулалтын алдагдал гэж нэрлэдэг. MOSFET нь "асаалттай" үед хувьсах резистор шиг ажилладаг бөгөөд энэ нь төхөөрөмжийн RDS(ON)-оор тодорхойлогддог бөгөөд температурын дагуу мэдэгдэхүйц өөрчлөгддөг. Төхөөрөмжийн тэжээлийн алдагдлыг Iload2×RDS(ON)-оор тооцоолж болно. Эсэргүүцэл нь температурын дагуу өөрчлөгддөг тул эрчим хүчний алдагдал нь пропорциональ байдлаар өөрчлөгдөнө. MOSFET-д хэрэглэсэн VGS хүчдэл өндөр байх тусам RDS(ON) бага байх болно; эсрэгээр RDS(ON) өндөр байх болно. Системийн зохион бүтээгчийн хувьд энэ нь системийн хүчдэлээс шалтгаална. Зөөврийн загварын хувьд бага хүчдэлийг ашиглах нь илүү хялбар (мөн илүү түгээмэл) байдаг бол үйлдвэрлэлийн дизайны хувьд илүү өндөр хүчдэлийг ашиглаж болно. RDS(ON) эсэргүүцэл нь гүйдэлд бага зэрэг нэмэгдэх болно гэдгийг анхаарна уу. RDS(ON) резисторын янз бүрийн цахилгаан параметрүүдийн өөрчлөлтийг үйлдвэрлэгчээс өгсөн техникийн мэдээллийн хуудаснаас харж болно. Технологи нь төхөөрөмжийн шинж чанарт ихээхэн нөлөөлдөг, учир нь зарим технологи нь хамгийн их VDS-ийг нэмэгдүүлэх үед RDS(ON)-ыг нэмэгдүүлэх хандлагатай байдаг. Ийм технологийн хувьд, хэрэв та VDS болон RDS(ON)-ыг багасгахаар төлөвлөж байгаа бол чипийн хэмжээг нэмэгдүүлэх шаардлагатай бөгөөд ингэснээр тохирох багцын хэмжээ болон холбогдох хөгжүүлэлтийн зардлыг нэмэгдүүлнэ. Салбарт чипийн хэмжээг нэмэгдүүлэхийг хянах хэд хэдэн технологи байдаг бөгөөд тэдгээрийн хамгийн чухал нь суваг болон цэнэгийн тэнцвэржүүлэх технологи юм. Траншейны технологид RDS(ON)-ийн эсэргүүцлийг багасгахын тулд ихэвчлэн бага хүчдэлд зориулагдсан гүн суваг өргүүрт суулгасан байдаг. Хамгийн их VDS-ийн RDS(ON)-д үзүүлэх нөлөөллийг багасгахын тулд хөгжүүлэлтийн явцад эпитаксиаль өсөлтийн багана / сийлбэр баганын процессыг ашигласан. Жишээлбэл, Fairchild Semiconductor нь SuperFET хэмээх технологийг боловсруулсан бөгөөд энэ нь RDS(ON)-ыг багасгахад нэмэлт үйлдвэрлэлийн алхмуудыг нэмдэг. Стандарт MOSFET-ийн эвдрэлийн хүчдэл нэмэгдэхийн хэрээр RDS(ON) нь экспоненциалаар нэмэгдэж, хэвний хэмжээ нэмэгдэхэд хүргэдэг тул RDS(ON) дээр анхаарлаа төвлөрүүлэх нь чухал юм. SuperFET процесс нь RDS(ON) болон ваферийн хэмжээ хоорондын экспоненциал хамаарлыг шугаман хамаарал болгон өөрчилдөг. Ийм байдлаар SuperFET төхөөрөмжүүд нь 600В хүртэлх эвдрэлийн хүчдэлтэй байсан ч жижиг хэмжээтэй, хамгийн тохиромжтой бага RDS(ON)-ыг олж авах боломжтой. Үр дүн нь өрмөнцөрийн хэмжээг 35% хүртэл бууруулах боломжтой юм. Эцсийн хэрэглэгчдийн хувьд энэ нь багцын хэмжээг мэдэгдэхүйц бууруулна гэсэн үг юм.
Гуравдугаар алхам: Дулааны шаардлагыг тодорхойлох
MOSFET-ийг сонгох дараагийн алхам бол системийн дулааны шаардлагыг тооцоолох явдал юм. Загвар зохион бүтээгчид хамгийн муу тохиолдол, бодит ертөнц гэсэн хоёр өөр хувилбарыг авч үзэх ёстой. Тооцооллын хамгийн муу үр дүнг ашиглахыг зөвлөж байна, учир нь энэ үр дүн нь илүү их хэмжээний аюулгүй байдлыг хангаж, систем бүтэлгүйтэхгүй байх болно. MOSFET мэдээллийн хуудсан дээр анхаарах шаардлагатай хэмжилтийн зарим өгөгдөл байдаг; савласан төхөөрөмжийн хагас дамжуулагчийн уулзвар ба хүрээлэн буй орчны хоорондох дулааны эсэргүүцэл, уулзварын хамгийн их температур гэх мэт. Төхөөрөмжийн уулзварын температур нь орчны хамгийн их температур дээр дулааны эсэргүүцэл ба цахилгаан зарцуулалтын бүтээгдэхүүнтэй тэнцүү байна (уулзалтын температур = орчны хамгийн их температур + [дулааны эсэргүүцэл × цахилгаан зарцуулалт]). Энэ тэгшитгэлийн дагуу системийн хамгийн их эрчим хүчний зарцуулалтыг шийдэж болох бөгөөд энэ нь тодорхойлолтоор I2×RDS(ON)-тай тэнцүү юм. Зохион бүтээгч төхөөрөмжөөр дамжин өнгөрөх хамгийн их гүйдлийг тодорхойлсон тул RDS(ON)-ийг өөр өөр температурт тооцоолж болно. Энгийн дулааны загвартай ажиллахдаа дизайнерууд хагас дамжуулагчийн уулзвар/төхөөрөмжийн хайрцаг, гэр/орчны дулааны хүчин чадлыг харгалзан үзэх ёстой гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ нь хэвлэмэл хэлхээний самбар болон багцыг нэн даруй халаахгүй байхыг шаарддаг. Нурангины эвдрэл гэдэг нь хагас дамжуулагч төхөөрөмж дээрх урвуу хүчдэл нь хамгийн их утгаас давж, төхөөрөмж дэх гүйдлийг нэмэгдүүлэх хүчтэй цахилгаан орон үүсгэдэг. Энэ гүйдэл нь хүчийг сарниулж, төхөөрөмжийн температурыг нэмэгдүүлж, магадгүй төхөөрөмжийг гэмтээх болно. Хагас дамжуулагч компаниуд төхөөрөмж дээр нурангид туршилт хийх, нуралтын хүчдэлийг тооцоолох эсвэл төхөөрөмжийн бат бөх чанарыг шалгах болно. Нурангины нэрлэсэн хүчдэлийг тооцоолох хоёр арга байдаг; нэг нь статистикийн арга, нөгөө нь дулааны тооцоо. Дулааны тооцоолол нь илүү практик учраас өргөн хэрэглэгддэг. Олон компаниуд өөрсдийн төхөөрөмжийн туршилтын талаар дэлгэрэнгүй мэдээлэл өгсөн. Жишээлбэл, Fairchild Semiconductor нь "Power MOSFET Avalanche Guidelines" (Power MOSFET Avalanche Guidelines-Fairchild вэбсайтаас татаж авах боломжтой) өгдөг. Цасан нуралтын нөлөөнд тооцоолохоос гадна технологи ихээхэн нөлөөлдөг. Жишээлбэл, хэвний хэмжээ ихсэх нь нурангид тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлж, эцэст нь төхөөрөмжийн бат бөх чанарыг нэмэгдүүлдэг. Эцсийн хэрэглэгчдийн хувьд энэ нь системд илүү том багцуудыг ашиглах гэсэн үг юм.
Алхам 4: Шилжүүлэгчийн гүйцэтгэлийг тодорхойлох
MOSFET-ийг сонгох эцсийн алхам бол MOSFET-ийн шилжих ажиллагааг тодорхойлох явдал юм. Шилжүүлэгчийн гүйцэтгэлд нөлөөлдөг олон параметрүүд байдаг боловч хамгийн чухал нь хаалга / ус зайлуулах, хаалга / эх үүсвэр, ус зайлуулах / эх үүсвэрийн багтаамж юм. Эдгээр конденсаторууд нь шилжих бүртээ цэнэглэгддэг тул төхөөрөмжид шилжих алдагдлыг бий болгодог. Тиймээс MOSFET-ийн шилжих хурд багасч, төхөөрөмжийн үр ашиг мөн буурдаг. Сэлгэн залгах үед төхөөрөмжийн нийт алдагдлыг тооцоолохын тулд дизайнер нь асаах үеийн алдагдлыг (Eon) болон унтрах үеийн алдагдлыг (Eoff) тооцоолох ёстой. MOSFET шилжүүлэгчийн нийт хүчийг дараах тэгшитгэлээр илэрхийлж болно: Psw=(Eon+Eoff)× солих давтамж. Хаалганы цэнэг (Qgd) нь шилжүүлэгчийн гүйцэтгэлд хамгийн их нөлөө үзүүлдэг. Шилжүүлэгчийн гүйцэтгэлийн ач холбогдлын үндсэн дээр энэхүү сэлгэн залгах асуудлыг шийдвэрлэх шинэ технологиудыг байнга боловсруулж байдаг. Чипийн хэмжээг нэмэгдүүлэх нь хаалганы цэнэгийг нэмэгдүүлдэг; Энэ нь төхөөрөмжийн хэмжээг нэмэгдүүлдэг. Сэлгэн залгах алдагдлыг багасгахын тулд хаалганы цэнэгийг багасгах зорилготой сувгийн зузаан ёроолын исэлдэлт зэрэг шинэ технологиуд бий болсон. Жишээлбэл, SuperFET шинэ технологи нь RDS(ON) болон хаалганы цэнэгийг (Qg) бууруулснаар дамжуулалтын алдагдлыг багасгаж, сэлгэн залгах ажиллагааг сайжруулж чадна. Ийм байдлаар MOSFET нь сэлгэн залгах үед өндөр хурдны хүчдэлийн шилжилт (dv/dt) болон гүйдлийн түр зуурын (di/dt)-ийг даван туулж, илүү өндөр сэлгэн залгах давтамжид ч найдвартай ажиллах боломжтой.
Шуудангийн цаг: 2023 оны 10-р сарын 23
