场效应管的安全操作区是什么?
电力电子是一个领域的工程师和设计师可以有严格的可靠性、安全性和性能标准。组件、位置、布局和电路设计都需要发展,从而确保获得最大程度的可靠性。最知名的组件之一场效电晶体在高功率系统,功能为大功率直流电源开关元素快递或脉冲功率输出。
有几个重要的规格确定MOSFET的操作特征和可靠性,但更大的分析需要选择适当的MOSFET的电力系统。如果您的操作规范是推动向绝对最大电流、电压、温度和评级,那么你应该确定你的场效应管的安全操作区域。
定义了安全操作区是什么?
所有的场效应管有一些绝对最大不应超过规范,但这些并不完全捕捉MOSFET的一系列操作功能,在交流和直流。安全操作区是一个更加全面的指标对于理解MOSFET操作,因为它捕获一个MOSFET一系列可能的操作条件,可以破坏。
简而言之,MOSFET的安全操作区域被定义为一组电压、电流、温度和价值观的MOSFET同时运作。这些可以被认为是绝对的最大值,但一些权衡,通常是在曲线在一个图中被捕获。一个例子如下所示。
这个特殊的MOSFET应该暴露条件以外的安全操作区域,它很快就会失败。mosfet的众所周知的优点之一是缺乏二次击穿破坏机理,是机器。随着一些mosfet比例小,他们现在表现出一些二次击穿。然而,对于更大的电力电子系统,场效应管也将身体大,二次击穿仍将缺席。
解释了安全操作区域
绝对的安全操作区显示范围不得超过最大电流和电压值。曲线在一个安全操作区域图显示特定的操作条件,并由:
- 驱动方法,包括:
- 脉冲驱动(具体的峰值电流和频率)
- 直流驱动,应用直流电压的函数
- 交流(正弦)驾驶的函数应用峰电压和直流偏置
- 稳态温度
- 开态电阻
下面的例子显示了直流驱动的安全操作区域相比,在固定频率脉冲驱动。的最大允许电流脉冲持续时间减少,对于一个给定的漏源极电压的增加而增加。在足够高的漏源极电压MOSFET场效应晶体管将最高允许电压超出会分解,无论当前的失败。这就是为什么我们有垂直线V (DS) = 30 V。
在直流驱动,安全操作区域边界将接近原点如果操作温度较高。在交流传动(直流偏置)或脉冲驱动,安全操作区域边界将大约平均电流的函数;减少了平均电流移动边界远离原点。对于脉冲驱动,这依赖平均电流脉冲频率和方式持续时间(占空比)可以调整设置MOSFET到安全操作区域对于一个给定的温度。
MOSFET超出其安全操作区域的动力是什么?
即使你确定安全操作区域MOSFET基于模拟,或组件的数据表文件安全操作区,仍有一些因素会导致体系之外运作这方面:
- 意想不到的高温度或温度循环
- 载重线/操作点位于外的安全操作区域
- 不正确的脉冲驱动特性
- 突然激增或负载阻抗变化
上面的列表不捕捉每一个可能的失效机理,但它涵盖了许多可能性,可以导致一个MOSFET损坏或摧毁。如果一个系统的风险因素是已知的在一开始设计的,MOSFET规范和操作参数可以选择提供足够的降额。
降额提供了额外的安全
一旦安全操作区域确定基于驾驶/开关特性和温度、减免是重要的安全操作区域。降额系统可以提供额外的空间。降额的想法很简单:应用足够的空间在你的操作规范,确保MOSFET总是在安全操作区域。
如果你有一个香料MOSFET模型包括包温度系数,你可以确定一个安全操作区域MOSFET电路直接从模拟操作点。这包括以下一个MOSFET电路模拟过程:
- 定义了励磁电源(直流、脉冲驱动等)。
- 不同驱动参数和确定MOSFET结温
- 驱动参数和温度与绝对最大的值进行比较,或对安全操作区域图的数据表
一旦你决定你的MOSFET安全操作区域和你准备设计电源电路,你可以设计和模拟电路的仿真工具PSpice软件从节奏。PSpice软件用户可以访问一个强大的香料模拟器等专业设计能力模型创建、绘图和分析工具,等等。