Перейти к содержанию

Напряжение пробоя сток — исток (V(BR)DSS)

Цифра 60 В в названии транзистора — это его напряжение пробоя сток — исток, гарантированное при определённом токе и температуре. Она не означает, что ключ можно спокойно держать под 60 В: выбросы от индуктивности, холод и разброс съедают запас. Разбираем, как читать этот параметр.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Напряжение пробоя сток — исток V(BR)DSS (BVDSS) — наименьшее напряжение между стоком и истоком закрытого MOSFET (затвор замкнут на исток), при котором через канал начинает течь заданный ток утечки. Выше этого напряжения в структуре начинается лавинный пробой, и транзистор проводит, хотя затвор закрыт.

Как его задают

В даташите Vishay IRFZ44 параметр выглядит так:

ПараметрЗначениеУсловия
V(BR)DSS≥ 60 ВVGS = 0, ID = 250 мкА, 25 °C
ΔV(BR)DSS/ΔTJ0,060 В/°C (тип.)относительно 25 °C
IDSS≤ 25 мкАVDS = 60 В, VGS = 0
IDSS при нагреве≤ 250 мкАVDS = 48 В, TJ = 125 °C

Важно, что пробой определён при очень малом токе — 250 мкА. До этого напряжения через закрытый транзистор течёт только ток утечки IDSS, который быстро растёт с температурой.

Температура

Коэффициент положительный: на горячем кристалле пробой выше, на холодном — ниже. При −40 °C у IRFZ44 по типовому коэффициенту напряжение пробоя будет около 60 − 0,06 · 65 ≈ 56 В. Устройство, которое работает на морозе, считают по этому значению, а не по числу из названия.

Запас

Напряжение пробоя — это предельный параметр, а не рабочий. При выключении индуктивной нагрузки ток продолжает течь и поднимает напряжение на стоке выше питания; без обратного диода или снаббера выброс легко доходит до пробоя.

Важно для безопасности

Если энергия выброса ограничена, транзистор может пережить короткий лавинный пробой: для этого в даташите дают энергию лавинного пробоя EAS — у IRFZ44 100 мДж в однократном импульсе. Работать в лавине постоянно нельзя: кристалл перегревается, а пробитый транзистор часто замыкает сток с истоком, и нагрузка оказывается включённой. В схемах с высоким напряжением такой отказ ведёт к перегреву нагрузки и проводов, поэтому запас по напряжению берут с учётом наихудших выбросов.

Частые вопросы

Можно ли использовать 60-вольтовый MOSFET в схеме с питанием 48 В?

Только если выбросы на стоке гарантированно не превышают 60 В с запасом. Индуктивность проводов и нагрузки при выключении добавляет к питанию всплеск, а на холоде напряжение пробоя меньше, чем при 25 °C. Поэтому для 48 В берут транзистор на заметно большее напряжение или ограничивают выброс снаббером и TVS-диодом, а запас проверяют осциллографом на стоке.

Почему напряжение пробоя растёт с температурой?

Так ведёт себя лавинный пробой в кремнии, и в даташите это видно как положительный температурный коэффициент: у IRFZ44 около 0,06 В/°C, у IRLZ44 около 0,07 В/°C. Обратная сторона важнее на практике: при −40 °C пробой на несколько вольт ниже, чем при 25 °C, и запас считают по холоду.

Что будет, если напряжение на стоке превысит V(BR)DSS?

Транзистор войдёт в лавинный пробой и начнёт проводить при закрытом затворе. Короткий импульс с ограниченной энергией прибор может выдержать — для этого дают энергию лавинного пробоя EAS, у IRFZ44 100 мДж. Повторяющиеся или длительные пробои перегревают кристалл и выводят транзистор из строя.

Источники

  1. Vishay. IRFZ44, IRFZ44PbF Power MOSFET, doc. 91291 (S21-1045 Rev. C, 25-Oct-2021) — Absolute Maximum Ratings: VDS 60 В, EAS 100 мДж (однократный импульс), TJ −55…+175 °C; Specifications: напряжение пробоя сток — исток ≥ 60 В при VGS = 0 В, ID = 250 мкА; температурный коэффициент 0,060 В/°C тип. (относительно 25 °C, ID = 1 мА); IDSS ≤ 25 мкА при VDS = 60 В и ≤ 250 мкА при VDS = 48 В, TJ = 125 °C; рис. 12a, 12b — испытание лавинным импульсом с индуктивностью без ограничения
  2. Vishay. IRLZ44, SiHLZ44 Power MOSFET, doc. 91328 (S21-1045 Rev. D, 25-Oct-2021) — напряжение пробоя сток — исток ≥ 60 В при VGS = 0 В, ID = 250 мкА; температурный коэффициент 0,070 В/°C тип.; IDSS ≤ 25 мкА при 60 В, ≤ 250 мкА при 48 В и TJ = 150 °C

Нашли ошибку?

Смотрите также