Šajā ziņojumā mēs apspriežam MOSFET lavīnu vērtējumus un uzzinām, kā pareizi izprast šo vērtējumu datu lapā, kā ražotājs pārbauda parametru, kā arī pasākumus, lai aizsargātu MOSFET no šīs parādības.

Lavīnas parametrs ne tikai palīdz pārbaudīt ierīču izturību, bet arī palīdz filtrēt vājākus MOSFET vai tos, kas ir jutīgāki vai kuriem var rasties bojājums.

Kas ir MOSFET Avalanche reitings

MOSFET lavīnas reitings ir maksimāli pieļaujamā enerģija (milijoule), ko MOSFET var izturēt, ja tā iztukšošanas avota spriegums pārsniedz maksimālo sadalīšanās sprieguma (BVDSS) robežu.

Šī parādība parasti notiek MOSFET komutācijas ķēdēs ar induktīvu slodzi pāri notekas terminālim.

Pārslēgšanās ciklu ieslēgšanas periodos induktors uzlādējas, un izslēgšanas periodos induktors atbrīvo uzkrāto enerģiju aizmugurējā EMF veidā visā MOSFET avota aizplūšanas laikā.

Šis reversais spriegums nonāk MOSFET ķermeņa diodē un, ja tā vērtība pārsniedz ierīces maksimāli pieļaujamo robežu, ierīces iekšpusē rodas intensīvs siltums, kas nodara kaitējumu vai neatgriezenisku ierīces bojājumu.

Kad tika ieviesta MOSFET lavīna

Parametrs Avalanche Energy un UIS (unclamped inductive switching) strāva faktiski netika iekļauts MOSFET datu lapās pirms 1980. gadiem.

Un tad tas pārtapa ne tikai datu lapas specifikācijā, bet arī parametrā, kuru daudzi patērētāji sāka pieprasīt, lai FET tiktu pārbaudīts pirms ierīces nodošanas ražošanai, it īpaši, ja MOSFET ir paredzēts strāvas padevei vai komutācijas ieviešanai.

Tāpēc lavīnas parametrs datu lapās sāka parādīties tikai pēc pagājušā gadsimta astoņdesmitajiem gadiem, un pēc tam veicināšanas tehniķi sāka saprast, ka jo lielāks lavīnas vērtējums, jo konkurētspējīgāka ierīce.

Inženieri sāka noteikt paņēmienus, kā eksperimentēt ar parametru, pielāgojot dažus tā mainīgos, kas tika izmantoti testēšanas procesā.

Vispārīgi runājot, jo lielāka lavīnas enerģija, jo izturīgāka un spēcīgāka MOSFET pārvēršas. Tāpēc lielāks lavīnu reitings atspoguļo spēcīgākas MOSFET īpašības.

Lielākajā daļā FET datu lapu lavīnas parametrs parasti ir iekļauts to absolūto maksimālo vērtējumu tabulā, kuru var atrast tieši datu lapas ievadlapā. Īpaši šeit varat apskatīt parametrus, kas rakstīti kā Avalanche Current un Avalanche Energy, Eas.

“kurš no šiem būtu uzskatāms par bezvadu multivides veidu? ”

Tāpēc datu lapās MOSFET Avalanche Energy tiek parādīta kā enerģijas daudzums, ko MOSFET spēj panest, kamēr to pakļauj lavīnas testam vai kad tiek pārsniegts MOSFET maksimālais sadalījuma sprieguma rādītājs.

Lavīnas strāva un UIS

Šo maksimālo sadalījuma sprieguma pakāpi nosaka, izmantojot lavīnas strāvas testu, kas tiek veikts, veicot neklampētu induktīvas komutācijas testu vai UIS testu.

Tādējādi, kad inženieri apspriež UIS strāvu, viņi, iespējams, atsaucas uz lavīnas strāvu.

Lai noteiktu strāvu un līdz ar to lavīnas enerģiju, kas varētu izraisīt MOSFET kļūmi, tiek veikts nenokampts induktīvās komutācijas tests.

Kā minēts iepriekš, šie lielumi vai vērtējumi ir ļoti atkarīgi no testēšanas specifikācijām, it īpaši no testa laikā pielietotās induktora vērtības.

Pārbaudes iestatīšana

Šajā diagrammā parādīta standarta UIS testa shēma, kas izveidota.

Tādējādi mēs redzam sprieguma padevi virknē ar induktoru L, kas ir arī virknē ar testējamo MOSFET. Mēs varam redzēt arī FET vārtu draiveri, kura izeja ir virknē ar FET vārtu rezistoru R.

Zemāk redzamajā attēlā atrodam LTC55140 kontrolieri, kas tiek izmantota Texas Instrument laboratorijā, lai novērtētu FET UIS raksturlielumus.

Pēc tam UIS raksturlielums palīdz ne tikai uzzināt FET datu lapas vērtējumu, bet arī vērtību, kas izmantota FET skenēšanai galīgajā testēšanas procedūrā.

Šis rīks ļauj pielāgot slodzes induktora vērtību no 0,2 līdz 160 miljenrām. Tas ļauj pārbaudāmā MOSFET iztukšošanas spriegumu noregulēt no 10 līdz 150 voltiem.

Tā rezultātā ir iespējams pārbaudīt pat tos FET, kas ir paredzēti tikai 100 voltu pārrāvuma sprieguma apstrādei. Un tas kļūst iespējams, izmantojot notekas strāvas no 0,1 līdz 200 ampēriem. Un tas ir UIS strāvas diapazons, kas FET var būt jāpieņem testēšanas procedūras laikā.

Turklāt rīks ļauj iestatīt dažādus MOSFET korpusa temperatūras diapazonus no -55 līdz +150 grādiem.

Pārbaudes procedūras

Standarta UIS tests tiek īstenots 4 posmos, kā parādīts šajā attēlā:

Pirmais posms sastāv no pirms noplūdes testa, kurā barošanas spriegums novirza FET noteci. Būtībā ideja ir mēģināt nodrošināt, ka FET darbojas normāli gaidītajā veidā.

Tādējādi pirmajā posmā FET tiek izslēgts. Tas uztur barošanas spriegumu bloķētu visā daim-emitter spailēs, neradot pārmērīgu noplūdes strāvu, kas plūst caur to.

Otrajā posmā, kas pazīstams kā lavīnas strāvas uzbrauktuve, FET tiek ieslēgts, kas izraisa tā iztukšošanas sprieguma kritumu. Tā rezultātā strāva pakāpeniski palielinās caur induktoru ar nemainīgu di / dt. Tātad būtībā šajā posmā induktoram ir atļauts uzlādēt.

Trešajā posmā tiek veikts faktiskais lavīnas tests, kur FET praktiski tiek pakļauts lavīnai. Šajā posmā FET tiek izslēgts, noņemot tā vārtu neobjektivitāti. Tā rezultātā masīvs di / dt nokļūst caur induktoru, izraisot FET iztukšošanas spriegumu, kas šauj augstu virs FET sadalīšanās sprieguma robežas.

Tas liek FET iziet cauri lavīnas pieplūdumam. Šajā procesā FET absorbē visu induktora radīto enerģiju un paliek izslēgts, līdz tiek izpildīts 4. posms, iekļaujot pēc noplūdes testu

Šajā 4. posmā FET atkal tiek pakļauts atkārtotai lavīnas pārbaudei, lai pārliecinātos, vai MOSFET joprojām uzvedas normāli vai nē. Ja tā notiek, tiek uzskatīts, ka FET ir izturējis lavīnas pārbaudi.

Pēc tam FET ir jāpārbauda iepriekš minētais tests vēl daudzas reizes, kad UIS sprieguma līmenis ar katru testu tiek pakāpeniski palielināts līdz līmenim, kurā MOSFET nespēj izturēt un neiztur pēcsplūdes testu. Un tiek atzīmēts, ka šis pašreizējais līmenis ir MOSFET maksimālā UIS pašreizējās izturības spēja.

MOSFET lavīnas enerģijas aprēķināšana

Kad ir sasniegta MOSFET maksimālā pašreizējā UIS apstrādes jauda, pie kuras ierīce sabojājas, inženieriem kļūst daudz vieglāk novērtēt enerģijas daudzumu, kas lavīnas procesā tiek izvadīts caur FET.

Pieņemot, ka visa induktorā uzkrātā enerģija lavīnas laikā tika izkliedēta MOSFET, šo enerģijas lielumu var noteikt, izmantojot šādu formulu:

IS_AS= 1 / 2L x I_OF^divi

IS_ASdod mums induktora iekšienē uzkrātās enerģijas lielumu, kas ir vienāds ar 50% no induktivitātes vērtības, kas reizināta ar pašreizējo kvadrātā, kas plūst caur induktoru.

Turpmāk tika novērots, ka, palielinoties induktora vērtībai, strāvas daudzums, kas bija atbildīgs par MOSFET sadalījumu, faktiski samazinājās.

Tomēr šis induktora izmēra pieaugums faktiski kompensē šo strāvas samazinājumu iepriekšminētajā enerģijas formulā tādā veidā, ka enerģijas vērtība burtiski palielinās.

Lavīnas enerģija vai lavīnas strāva?

Šie ir divi parametri, kas var maldināt patērētājus, vienlaikus pārbaudot MOSFET datu lapu par lavīnu novērtējumu.

Daudzi no MOSFET ražotājiem tīši testē MOSFET ar lielākiem induktoriem, lai viņi varētu lepoties ar lielāku lavīnas enerģijas lielumu, radot iespaidu, ka MOSFET ir pārbaudīts, kā izturēt milzīgas lavīnas enerģijas, un tāpēc tam ir paaugstināta lavīnas izturība.

Bet iepriekš minētā metode, kā izmantot lielāku induktoru, izskatās maldinoša, tieši tāpēc Texas Instruments inženieri testē ar mazāku induktivitāti 0,1 mH secībā, lai pārbaudāmā MOSFET tiktu pakļauta augstākai lavīnas strāvas un ārkārtējam sadalīšanās stresa līmenim.

Tātad datu lapās lielākai daudzumam jābūt nevis lavīnas enerģijai, bet gan lavīnas strāvai, kas parāda labāku MOSFET izturību.

Tas padara galīgo testēšanu ļoti stingru un ļauj filtrēt pēc iespējas vairāk vājāku MOSFET.

Šī testa vērtība tiek izmantota ne tikai kā galīgā vērtība, pirms produkcijai tiek nodots FET izkārtojums, bet tā ir arī vērtība, kas ievadīta datu lapā.

Nākamajā posmā iepriekšminētā testa vērtība tiek samazināta par 65%, lai gala lietotājs varētu iegūt plašāku pielaides robežu saviem MOSFET.

Piemēram, ja pārbaudītā lavīnas strāva bija 125 ampēri, datu lapā ievadītā galīgā vērtība pēc samazināšanas ir 81 ampēri.

MOSFET lavīna pašreizējā vs laiks, kas pavadīts lavīnā

Vēl viens parametrs, kas ir saistīts ar jaudas MOSFET un ir minēts datu lapās, īpaši MOSFET, kas paredzēti lietojumprogrammu pārslēgšanai, ir lavīnas strāvas spēja pret lavīnā pavadīto laiku. Šis parametrs parasti tiek parādīts attiecībā pret MOSFET korpusa temperatūru 25 grādos. Pārbaudes laikā korpusa temperatūra tiek paaugstināta līdz 125 grādiem.

Šajā situācijā MOSFET korpusa temperatūra MOSFET kļūst ļoti tuvu faktiskajai MOSFET silīcija formu savienojuma temperatūrai.

Šajā procedūrā, palielinoties ierīces savienojuma temperatūrai, jūs varētu sagaidīt zināmu noārdīšanos, kas ir diezgan normāli? Tomēr, ja rezultāts parāda augstu degradācijas līmeni, tas var norādīt uz raksturīgi vājas MOSFET ierīces pazīmēm.

Tāpēc no dizaina viedokļa tiek mēģināts nodrošināt, ka noārdīšanās nepārsniedz 30%, ja temperatūras paaugstināšanās ir no 25 līdz 125 grādiem.

Kā pasargāt MOSFET no lavīnas strāvas

Kā mēs uzzinājām no iepriekšminētajām diskusijām, lavīna MOSFET ir attīstīta, pateicoties augstsprieguma induktīvās muguras EMF pārslēgšanai caur MOSFET ķermeņa diode.

Ja šis aizmugurējais EMF spriegums pārsniedz ķermeņa diodes maksimālo vērtējumu, tas rada ārkārtēju siltuma veidošanos ierīcē un sekojošus bojājumus.

Tas nozīmē, ka, ja induktīvajam EMF spriegumam ļauts iziet cauri ārējam, attiecīgi novērtētam apvedceļam, pāri FET notekas izstarotājam var palīdzēt novērst lavīnas parādību.

Šī diagramma piedāvā standarta dizainu, pievienojot ārēju drenāžas emitētāja diodi, lai pastiprinātu MOSFET iekšējā ķermeņa diode.