Диаграммы

С приведенными данными этот раздел даст некоторые рекомендации для рассмотрения диаграмм по MOSFET. В случае, если диаграмма детально рассмотрена в других разделах, на это будет ссылка.

Номинальная рассеиваемая мощность P_D MOSFET модуля от температуры корпуса T_case

Рис. 2.2. Номинальная рассеиваемая мощность

Основана на номинальной рассеиваемой мощности на MOSFET PD(25°С) = (T_jmax - 25°С)/R_thjc которое ограничено T_case= 25°С по определению, функция описывает снижение номинального значения при высоких температурах корпуса.

Максимально безопасная область при импульсной работе (SOA)

Как показано в п. 1.2.3, MOSFET должен работать при почти прямоугольной характеристике i = f(u) между V^DD и I_L при жестком переключении.

SOA-диаграммы отображают ширину зоны, в которой можно безопасно работать:

• максимальный ток стока (горизонтальный предел);
• максимальное напряжение сток-исток (вертикальный предел);
• максимальная рассеиваемая мощность или температура кристалла (диагональ, пересекающая линию предела на рис.2.3);
• сопротивление в открытом состоянии (диагональ, продолжающая линию предела).

Рис.2.3 показывает максимум кривой I_D = f(V_D) при коммутации и в открытом состоянии для разных длительностей импульса t_p с двойной логарифмической шкалой.

Важно, что максимальные значения справедливы при температуре корпуса T_case= 25°С и для одиночных импульсов, которые не нагреют MOSFET выше максимальной температуры кристалла T_j = 150°С.

Хотя нижняя из приведенных диагоналей представляет преувеличение максимальных постоянных потерь тепла P_tot, MOSFET модули могут подойти к линейной характеристике площади при коммутации. Работа в аналоговом режиме длительный период времени не допустима из-за асимметрии при разбросе среди кристаллов, а также отрицательный температурный коэффициент пороговых напряжений может вызвать температурную нестабильность

Рис. 2.3. Максимально безопасная область I_D = f(V_D) при импульсной работе (SOA)

Выходная характеристика I_D = f(V_DS)

Рис.2.4 показывает выходную характеристику (типичное значение) с параметром V_GS (также см. п.1.2.2.1)

Рис. 2.4. Обычная выходная характеристика I_D = f(V_DS) MOSFET с параметром V_GS

Переходная характеристика I_D = f(V_GS)

Переходная характеристика (рис.2.5) показывает поведение MOSFET на рабочем участке при V_DS = 25 В (линейная работа). Ток стока связан с напряжением затвор-исток через I_D = g_fs · (V_GS - V_GS(th)).

Рис. 2.5. Типичная переходная характеристика I_D = f(V_GS)

Сопротивление в открытом состоянии от температуры кристалла

См. п. 2.6

Зависимость тока стока от температуры кристалла

См. п. 2.6

Зависимость напряжения пробоя сток-исток от температуры

Как показано на рис.2.6 напряжения пробоя сток-исток MOSFET растет линейно от температуры. Так как максимальное значение приведено в справочных данных при T_j = 25°С, можно учесть его величину при более низких температурах.

Рис. 2.6. Зависимость напряжения пробоя сток-исток V_(BR)DSS от температуры T_j

Изменение напряжения сток-исток от скорости снижения тока стока

См. п. 3.1.1

Внутренние емкости от напряжения сток-исток

См. п.1.2.3

Характеристика заряда затвора

См. п.1.2.3

Прямая характеристика диода

См. п.1.2.2.1

Зависимость прямого сопротивления от тока стока

Рис.2.7 разъясняет соотношение между прямым сопротивлением R_DS(on) и током стока I_D или напряжением затвор-исток V_GS для полностью управляемого MOSFET

Рис. 2.7. Типичная зависимость между прямым сопротивлением R_DS(on) и током стока I_D или напряжением затвор-исток V_GS

Сопротивление растет с возрастанием напряжения затвор-исток. На любой точке кривой можно увидеть плавное увеличение R_DS(on) вместе с током стока.

Зависимость порогового напряжения затвор исток от температуры

На рис.2.8 показаны три кривые с типичными и предельными значениями, характеризующими зависимость между пороговым напряжением V_GS(th) и температурой кристалла MOSFET T_j.

Рис. 2.8. Зависимость порогового напряжения затвор исток от температуры

V_GS(th) будет линейно падать с возрастанием T_j. Температурный коэффициент порогового напряжения составляет около -10 мВ/К в диапазоне температур -50...+150°С.

Переходные температурные импедансы для IGBT и обратных диодов

См. п. 3.2