Перейти к содержанию

Ёмкости MOSFET: Ciss, Coss, Crss

У полевого транзистора между выводами есть ёмкости, которые драйвер должен перезаряжать при каждом переключении. Даташиты дают их не напрямую, а в виде трёх измеряемых сочетаний — входной, выходной и проходной ёмкости.

Обновлено Редакция GAW

Ёмкости MOSFET — паразитные ёмкости между затвором, стоком и истоком полевого транзистора: Cgs, Cgd и Cds. Измерить их по отдельности на готовом приборе нельзя, поэтому даташиты дают три измеряемых сочетания. Определения из даташитов Vishay:

ОбозначениеСоставСмысл
Ciss, входнаяCgs + Cgdчто видит драйвер затвора
Coss, выходнаяCds + Cgdчто перезаряжается на стоке при каждом переключении
Crss, проходнаяCgdсвязь стока с затвором, ёмкость Миллера

Примеры при VGS = 0, VDS = −25 В и частоте 1 МГц:

ТранзисторCissCossCrss
IRF95401400 пФ590 пФ140 пФ
IRF9Z341100 пФ620 пФ100 пФ

Проходная ёмкость самая маленькая, но для скорости переключения она важнее всего: при переключении напряжение на стоке меняется на десятки вольт, и через Cgd драйверу приходится отдавать или забирать заметный заряд — на графике заряда затвора это горизонтальная площадка. Поэтому в даташитах кроме ёмкостей дают заряды: полный заряд затвора Qg и его часть Qgd, приходящуюся на эту площадку.

Ёмкости уменьшаются с ростом напряжения сток–исток, и Vishay приводит их графиком. Как подобрать драйвер и резистор в цепи затвора — в статье «Ключ на MOSFET», параметры транзисторов — в карточках IRF9540 и IRF9Z34 и IRF540, IRFZ44, IRLZ44.

Частые вопросы

Что такое Ciss, Coss и Crss?

Три ёмкости, которые можно измерить снаружи транзистора. По определениям в даташитах Vishay: входная Ciss = Cgs + Cgd, выходная Coss = Cds + Cgd, проходная Crss = Cgd. У IRF9540 при −25 В на стоке это 1400, 590 и 140 пФ.

Почему ёмкости MOSFET зависят от напряжения?

Ёмкости переходов внутри транзистора уменьшаются с ростом обратного напряжения, поэтому Vishay указывает их при конкретном VDS = −25 В и приводит график от напряжения сток–исток. При малом напряжении на стоке Coss и Crss заметно больше, чем в таблице.

Что точнее для расчёта драйвера — ёмкость или заряд затвора?

Заряд. Ёмкость меняется по ходу переключения, а заряд затвора Qg уже учитывает весь путь: у IRF9540 он до 61 нК при −10 В. Поэтому время перезаряда затвора оценивают по заряду и току драйвера, как в статье о заряде затвора, а ёмкость Ciss используют для грубой прикидки.

Источники

  1. Vishay Siliconix. IRF9540 Power MOSFET (doc. 91078, S21-0852-Rev. C, 16-Aug-2021) — Ciss 1400, Coss 590, Crss 140 пФ при VGS = 0, VDS = −25 В, 1 МГц; рис. 5 — ёмкости от напряжения сток–исток; определения Ciss = Cgs + Cgd при закороченной Cds, Crss = Cgd, Coss = Cds + Cgd; заряды Qg, Qgs, Qgd
  2. Vishay Siliconix. IRF9Z34 Power MOSFET (doc. 91092, S21-0867-Rev. D, 16-Aug-2021) — Ciss 1100, Coss 620, Crss 100 пФ в тех же условиях; Qg до 34 нК, Qgd до 16 нК

Нашли ошибку?

Смотрите также