Anahtarlamalı amplifikatör olarak pazarlanan alan etkili transistörler (FET'ler) arasındaki fark nedir?


34

Örneğin, J108 JFET "N-Kanal Anahtarı" olarak listelenmiştir ve veri sayfası RDS'den bahsederken, J201 JFET "N-Kanal Genel Amaçlı Amplifikatör" olarak listelenmiştir (ve direncin açık olması gerekir) IDS eğrilerinden kesinti yapıldı mı?)

Bunların tasarlanma ve üretilme biçimlerinde bir fark var mı? Bir tür genellikle diğer uygulamada kullanılabilir mi, ancak bunun tersi mümkün değil mi?

İlgili, BJT'ler için: Anahtarlar ve yükselteçler olarak pazarlanan küçük sinyal bipolar birleşim transistörleri (BJT'ler) arasındaki fark nedir?

Yanıtlar:


21

Transistörlerin tasarımında yapılabilecek çeşitli seçenekler vardır; bazı geçişler uygulamaları değiştirmek ve diğerlerini "doğrusal" uygulamalar için daha iyidir.

Anahtarlar zamanlarının çoğunu tamamen açık veya tamamen kapalı olarak geçirmek için tasarlanmıştır. Bu nedenle açık ve kapalı durumlar, aralarındaki durumların cevap eğrisi ile fazla ilgili olmadığından önemlidir.

Çoğu uygulama için, çoğu transistörün kapalı durumdaki kaçak akımı farketmeyecek kadar düşüktür. Anahtarlama uygulamaları için, en önemli parametrelerden biri, "açık" durumunun, FET'lerde Rdson tarafından ve bipolarlarda doyma voltajı ve akımının ölçtüğü şekildedir. Bu nedenle, FET'leri değiştirmek, sadece tam olarak ne kadar iyi olduklarını göstermek için değil, aynı zamanda devre tasarımcılarının ne kadar voltaj düşeceklerini ve ısıtacaklarını bilmeleri için de önemli olduğu için Rdson özelliklerine sahip olacaktır.

Genel amaçlı yükselteçler olarak kullanılan transistörler "doğrusal" bölgede çalışır. Karakteristiklerinde o kadar doğrusal olmayabilirler, ancak bu, transistörün tam olarak açılmadığı veya tamamen kapanmadığı aradaki aralığı belirtmek için endüstride kullanılan addır. Aslında, amplifikatör kullanımı için hiçbir zaman sınır durumlarından birini tam olarak vurmak istemezsiniz. Bu nedenle, Rdson hiçbir zaman o durumda olmamayı düşündüğünüz için önemli değildir. Bununla birlikte, cihazın çeşitli geçit gerilimi ve drenaj gerilimi kombinasyonlarına nasıl tepki gösterdiğini bilmek istersiniz çünkü onu geniş bir aralıkta kullanmayı planlıyorsunuz.

Transistör tasarımcısının geçit voltajına daha etkili ve tam dirençli olana karşı daha orantılı bir tepki vermesini sağlayabilecek tradeofiyetler var. Bazı transistörlerin doğrusal işlemlere karşı anahtar olarak kullanılmasının nedeni budur. Veri sayfaları daha sonra, kullanım amacına yönelik devre tasarımcısıyla en alakalı özelliklere de odaklanır.


16

Güç MOSFET'leri için, parça ne kadar yeni olursa, uygulamalar arasında geçişi o kadar iyi hale getirdiğini gösteren iyi bir kural vardır. İlk olarak, MOSFET'ler lineer voltaj regülatörlerinde (yüksüz kayıpları veya genel verimi düşüren baz akım yok) veya AB sınıfı amplifikatörlerde geçiş elemanları olarak kullanıldı. Bugün, yeni MOSFET neslinin geliştirilmesinde itici güç, elbette, anahtar modlu güç kaynaklarının yaygınlığı ve sürekli olarak frekans dönüştürücülerle motor kontrolüne doğru gelişiyor. Bu konuda elde edilen her şey muhteşemden daha az bir şey değildir.

Her yeni nesil anahtarlama MOSFET'in geliştirdiği özelliklerden bazıları:

  • Düşük R DS, açık - İletken kayıplarını en aza indirgemek, toplam verimi en üst düzeye çıkarmak anlamına gelir.
  • Daha az parazit kapasitansı - Kapı çevresinde daha az şarj olması sürüş kayıplarını azaltmaya yardımcı olur ve anahtarlama hızını arttırır; anahtarlama geçişlerinde daha az zaman harcanması, daha az anahtarlama kaybı anlamına gelir.
  • Dahili diyotun daha az geri kazanım süresi; daha yüksek bir dV / dt derecesi ile bağlantılı - Bu aynı zamanda daha az anahtarlama kaybına karşı da yardımcı olur ve aynı zamanda MOSFET'i gerçekten çok hızlı bir şekilde kapanmaya zorladığınızda kolayca imha edemeyeceğiniz anlamına gelir.
  • Çığ sağlamlığı - Anahtarlama uygulamalarında her zaman bir indüktör bulunur. Akımın bir endüktöre kesilmesi, büyük voltaj yükselmeleri yaratması anlamına gelir. Eğer kötü şekilde tıkanmışsa veya tamamen açılmamışsa, çiviler MOSFET'in maksimum voltaj oranından daha yüksek olacaktır. İyi bir çığ derecesi, yıkıcı bir başarısızlık oluşmadan önce bazı ekstra bonuslar almanız anlamına gelir.

Bununla birlikte, yeni nesilleriyle daha belirgin hale gelen MOSFET'lerin doğrusal uygulamaları için çok iyi bilinen olmayan bir sonuç var:

  • FBSOA (ileri taraflı emniyetli çalışma alanı), yani doğrusal çalışma modunda güç kullanma kapasitesi.

Kuşkusuz, bu eski ve yeni herhangi bir MOSFET türünde bir sorundur, ancak eski süreçler biraz daha bağışlayıcıydı. İlgili bilgilerin çoğuna sahip olan grafik şudur:

MOSFET Transfer Curce Vgs vs Id Kaynak: APEC, IRF

Yüksek bir kapıdan kaynağa gerilim için, sıcaklıktaki bir artış dirençte bir artışa ve boşaltma akımında bir azalmaya yol açacaktır. Anahtarlama uygulamaları için bu mükemmel: MOSFET'ler yüksek V GS ile iyi doygunluğa yönlendiriliyor . Paralel MOSFET'leri düşünün ve tek bir MOSFET'in çipinde çok sayıda küçük, paralel MOSFET olduğunu unutmayın. Bu MOSFET'lerden biri ısındığında, direnci artacaktır ve sıcak noktaların olmadığı iyi bir genel dağıtıma yol açan komşuları tarafından daha fazla akım alınacaktır. Muhteşem.

Sıfır sıcaklık geçişi (cf. IRF App'note 1155 ) olarak adlandırılan, iki çizginin geçtiği değerden daha düşük bir V GS için , ancak, artan bir sıcaklık, düşük bir R DS'ye, açık ve artan drenaj akımına yol açacaktır . Bu, termal kaçakçılığın kapıda çarpacağını, bunun sadece BJT olayı olan bir fenomen olduğuna dair inancının aksine. Sıcak noktalar oluşacak ve MOSFET'iniz, mahallesindeki güzel devrelerin bir kısmını alarak muhteşem bir şekilde kendi kendini imha edebilir.

Söylentiye göre, daha eski, yanal MOSFET cihazları, anahtarlama uygulamaları için önemli olan yukarıda belirtilen özelliklere göre optimize edilmiş yeni kanal açma cihazlarına kıyasla iç, paralel, yonga üzerindeki MOSFET'leri arasında daha iyi eşleşen transfer özelliklerine sahipti. Bu, daha yeni cihazların sıfır sıcaklık geçiş noktası için nasıl daha da artan bir V GS'ye sahip olduklarını gösteren, zaten bağladığım kağıda desteklenir .

Uzun lafın kısası: Doğrusal uygulamalar veya anahtarlama uygulamaları için daha uygun güç MOSFET'leri vardır. Doğrusal uygulamalar niş voltajlı bir uygulama gibi bir şey haline geldiğinden, örneğin voltaj kontrollü akım lavaboları için ileri taraflı güvenli çalışma alanı ( FB-SOA ) için grafiğe karşı daha dikkatli olunması gerekir. DC işlemi için bir çizgi içermiyorsa, bu, cihazın doğrusal uygulamalarda iyi çalışmayacağına dair önemli bir ipucudur.

İşte burada bahsettiğim birçok şeyin özetini içeren , IRF'nin bir makalesine bağlantı .


Bu çok iyi bir cevap, ancak SMPS güç transistörlerinden daha küçük sinyal anahtarlama transistörleri hakkında daha fazla soru soruyordum. Bunlarla ilgili ekleyebileceğiniz başka bir şey var mı?
Kasım'da endolith 4

İlgili sıfır sıcaklık geçiti ben tutmak istiyorum geldiği anlamına geliyordu: Bu örnekteki VGS termal kaçak önlemek için her durumda 5.7V yukarıda?
Rev1.0
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.