Güclü yarımkeçirici qurğular sənaye, istehlak, hərbi və digər sahələrdə geniş istifadə olunur və yüksək strateji mövqeyə malikdir. Şəkildən güc cihazlarının ümumi şəklinə nəzər salaq:
Güclü yarımkeçirici cihazları dövrə siqnallarının idarəolunma dərəcəsinə görə tam tipli, yarımidarə olunan tipli və idarə olunmayan tipə bölmək olar. Yaxud sürücülük dövrəsinin siqnal xassələrinə görə onu gərginlikli tipə, cərəyanla idarə olunan tipə və s.
| Təsnifat | növü | Xüsusi güc yarımkeçirici cihazları |
| Elektrik siqnallarının idarəolunması | Yarı idarə olunan tip | SCR |
| Tam nəzarət | GTO, GTR, MOSFET, IGBT | |
| Nəzarətsiz | Güc diodu | |
| Sürücü siqnalının xüsusiyyətləri | Gərginliklə idarə olunan tip | IGBT, MOSFET, SITH |
| Cari idarə olunan tip | SCR, GTO, GTR | |
| Effektiv siqnal dalğa forması | Pulse trigger növü | SCR, GTO |
| Elektron nəzarət növü | GTR, MOSFET, IGBT | |
| Cərəyan keçirən elektronların iştirak etdiyi vəziyyətlər | bipolyar cihaz | Güc diodu, SCR, GTO, GTR, BSIT, BJT |
| Unipolar cihaz | MOSFET, Otur | |
| Kompozit cihaz | MCT, IGBT, SITH və IGCT |
Fərqli güc yarımkeçirici cihazları gərginlik, cərəyan gücü, empedans qabiliyyəti və ölçü kimi fərqli xüsusiyyətlərə malikdir. Faktiki istifadədə müxtəlif sahələrə və ehtiyaclara uyğun olaraq müvafiq cihazları seçmək lazımdır.
Yarımkeçirici sənayesi yarandığı gündən bəri üç nəsil maddi dəyişikliklərdən keçmişdir. İndiyə qədər Si ilə təmsil olunan ilk yarımkeçirici material hələ də əsasən güc yarımkeçirici cihazları sahəsində istifadə olunur.
| Yarımkeçirici material | Bant boşluğu (eV) | Ərimə nöqtəsi (K) | əsas tətbiq | |
| 1-ci nəsil yarımkeçirici materiallar | Ge | 1.1 | 1221 | Aşağı gərginlikli, aşağı tezlikli, orta güclü tranzistorlar, fotodetektorlar |
| 2-ci nəsil yarımkeçirici materiallar | Si | 0.7 | 1687 | |
| 3-cü nəsil yarımkeçirici materiallar | GaAs | 1.4 | 1511 | Mikrodalğalı soba, millimetr dalğa cihazları, işıq yayan cihazlar |
| SiC | 3.05 | 2826 | 1. Yüksək temperaturlu, yüksək tezlikli, radiasiyaya davamlı yüksək güclü cihazlar 2. Mavi, dərəcəli, bənövşəyi işıq diodları, yarımkeçirici lazerlər | |
| GaN | 3.4 | 1973 | ||
| AIN | 6.2 | 2470 | ||
| C | 5.5 | ＞3800 | ||
| ZnO | 3.37 | 2248 | ||
Yarım idarə olunan və tam idarə olunan güc cihazlarının xüsusiyyətlərini ümumiləşdirin:
| Cihaz növü | SCR | GTR | MOSFET | IGBT |
| Nəzarət növü | Pulse trigger | Cari nəzarət | gərginliyə nəzarət | kino mərkəzi |
| özünü bağlama xətti | Kommutasiyanın bağlanması | özünü söndürən cihaz | özünü söndürən cihaz | özünü söndürən cihaz |
| iş tezliyi | ＜1 kHz | ＜30 kHz | 20khz-Mhz | ＜40 kHz |
| Sürücülük gücü | kiçik | böyük | kiçik | kiçik |
| keçid itkiləri | böyük | böyük | böyük | böyük |
| keçiricilik itkisi | kiçik | kiçik | böyük | kiçik |
| Gərginlik və cərəyan səviyyəsi | 最大 | böyük | minimum | daha çox |
| Tipik tətbiqlər | Orta tezlikli induksiya istilik | UPS tezlik çeviricisi | keçid enerji təchizatı | UPS tezlik çeviricisi |
| qiymət | ən aşağı | aşağı | ortada | Ən bahalısı |
| keçiricilik modulyasiya effekti | var | var | heç biri | var |
MOSFET-lərlə tanış olun
MOSFET yüksək giriş empedansına, aşağı səs-küyə və yaxşı istilik sabitliyinə malikdir; sadə istehsal prosesinə və güclü radiasiyaya malikdir, buna görə də adətən gücləndirici sxemlərdə və ya keçid sxemlərində istifadə olunur;
(1) Əsas seçim parametrləri: drenaj mənbəyi gərginliyi VDS (davamlı gərginlik), ID davamlı sızma cərəyanı, RDS(on) müqaviməti, Ciss giriş tutumu (qovşaq tutumu), keyfiyyət faktoru FOM=Ron*Qg və s.
(2) Müxtəlif proseslərə görə, TrenchMOS-a bölünür: xəndək MOSFET, əsasən 100V daxilində aşağı gərginlikli sahədə; SGT (Split Gate) MOSFET: split qapı MOSFET, əsasən 200V daxilində orta və aşağı gərginlikli sahədə; SJ MOSFET: MOSFET super qovşağı, əsasən 600-800V yüksək gərginlik sahəsində;
Açıq drenaj sxemi kimi kommutasiya enerji təchizatında, drenaj açıq-dren adlanan yükə bütöv qoşulur. Açıq drenaj dövrəsində, yükün nə qədər yüksək gərginliyə qoşulmasından asılı olmayaraq, yük cərəyanı açıla və söndürülə bilər. Bu ideal bir analoq keçid cihazıdır. Bu kommutasiya cihazı kimi MOSFET prinsipidir.
Bazar payı baxımından MOSFET-lərin demək olar ki, hamısı əsas beynəlxalq istehsalçıların əlində cəmləşib. Onların arasında Infineon 2015-ci ildə IR (Amerikan Beynəlxalq Düzəldici Şirkəti) əldə etdi və sənaye lideri oldu. ON Semiconductor həmçinin 2016-cı ilin sentyabrında Fairchild Semiconductor-un alınmasını tamamladı. , bazar payı ikinci yerə yüksəldi və sonra satış reytinqləri Renesas, Toshiba, IWC, ST, Vishay, Anshi, Magna və s.;
Əsas MOSFET markaları bir neçə seriyaya bölünür: Amerika, Yapon və Koreya.
Amerika seriyaları: Infineon, IR, Fairchild, ON Semiconductor, ST, TI, PI, AOS və s.;
Yapon: Toshiba, Renesas, ROHM və s.;
Koreya serialları: Magna, KEC, AUK, Morina Hiroshi, Shinan, KIA
MOSFET paket kateqoriyaları
PCB lövhəsində quraşdırılma üsuluna görə, MOSFET paketlərinin iki əsas növü var: plug-in (Through Hole) və səth montajı (Səthə montaj). -
Plug-in növü, MOSFET-in sancaqlarının PCB lövhəsinin montaj deliklərindən keçdiyini və PCB lövhəsinə qaynaq edildiyini bildirir. Ümumi plug-in paketlərinə aşağıdakılar daxildir: ikili in-line paketi (DIP), tranzistor kontur paketi (TO) və pin şəbəkə massivi paketi (PGA).
Plug-in qablaşdırma
Səth montajı, MOSFET sancaqlarının və istilik yayma flanşının PCB lövhəsinin səthindəki yastıqlara qaynaqlandığı yerdir. Tipik səth montaj paketlərinə aşağıdakılar daxildir: tranzistor konturları (D-PAK), kiçik kontur tranzistoru (SOT), kiçik kontur paketi (SOP), dördlü düz paket (QFP), plastik qurğuşunlu çip daşıyıcısı (PLCC) və s.
yerüstü montaj paketi
Texnologiyanın inkişafı ilə ana platalar və qrafik kartları kimi PCB lövhələri hazırda getdikcə daha az birbaşa plug-in qablaşdırmadan istifadə edir və daha çox yerüstü montaj qablaşdırma istifadə olunur.
1. İkili in-line paketi (DIP)
DIP paketində iki sıra sancaqlar var və onu DIP strukturlu çip yuvasına daxil etmək lazımdır. Onun törəmə üsulu SDIP (Shrink DIP)-dir ki, bu da büzüşən ikiqat xətt paketidir. Pin sıxlığı DIP-dən 6 dəfə yüksəkdir.
DIP qablaşdırma quruluş formalarına aşağıdakılar daxildir: çox qatlı keramika ikili xətt DIP, bir qatlı keramika ikili xətt DIP, qurğuşun çərçivə DIP (şüşə keramika sızdırmazlıq növü, plastik kapsullaşdırma strukturu növü, keramika aşağı əriyən şüşə kapsülləmə daxil olmaqla) tip) və s. DİP qablaşdırmanın xüsusiyyəti ondan ibarətdir ki, o, PCB lövhələrinin deşik-dəşik qaynaqını asanlıqla həyata keçirə bilir və ana plata ilə yaxşı uyğunluğa malikdir.
Bununla belə, onun qablaşdırma sahəsi və qalınlığı nisbətən böyük olduğundan, tıxacların bağlanması və çıxarılması zamanı sancaqlar asanlıqla zədələndiyi üçün etibarlılıq zəifdir. Eyni zamanda prosesin təsiri ilə sancaqların sayı ümumiyyətlə 100-ü keçmir.Ona görə də elektron sənayenin yüksək inteqrasiyası prosesində DİP qablaşdırma tədricən tarix səhnəsindən çəkilib.
2. Tranzistor Kontur Paketi (TO)
TO-3P, TO-247, TO-92, TO-92L, TO-220, TO-220F, TO-251 və s. kimi ilkin qablaşdırma spesifikasiyalar hamısı plug-in qablaşdırma dizaynlarıdır.
TO-3P/247: Orta-yüksək gərginlikli və yüksək cərəyanlı MOSFET-lər üçün çox istifadə edilən qablaşdırma formasıdır. Məhsul yüksək dayanıqlı gərginlik və güclü qırılma müqaviməti xüsusiyyətlərinə malikdir. .
TO-220/220F: TO-220F tam plastik paketdir və onu radiatora quraşdırarkən izolyasiya yastığı əlavə etməyə ehtiyac yoxdur; TO-220-də orta pinlə birləşdirilmiş bir metal təbəqə var və radiatoru quraşdırarkən izolyasiya yastığı tələb olunur. Bu iki paket üslubunun MOSFET-ləri oxşar görünüşlərə malikdir və bir-birini əvəz edə bilər. .
TO-251: Bu qablaşdırılmış məhsul əsasən xərcləri azaltmaq və məhsulun ölçüsünü azaltmaq üçün istifadə olunur. Əsasən orta gərginlikli və yüksək cərəyan 60A-dan aşağı və yüksək gərginlik 7N-dən aşağı olan mühitlərdə istifadə olunur. .
TO-92: Bu paket xərcləri azaltmaq üçün yalnız aşağı gərginlikli MOSFET (10A-dan aşağı cərəyan, 60V-dan aşağı gərginliyə davamlı) və yüksək gərginlikli 1N60/65 üçün istifadə olunur.
Son illərdə, plug-in qablaşdırma prosesinin yüksək qaynaq dəyəri və yamaq tipli məhsullara nisbətən aşağı istilik yayma performansı səbəbindən səth montaj bazarında tələb artmağa davam etdi və bu da TO qablaşdırmanın inkişafına səbəb oldu. səthə quraşdırılmış qablaşdırmaya.
TO-252 (həmçinin D-PAK adlanır) və TO-263 (D2PAK) hər ikisi səthə montaj paketləridir.
Məhsulun görünüşünü qablaşdırmaq üçün
TO252/D-PAK adətən güc tranzistorlarını və gərginliyi sabitləşdirən çipləri qablaşdırmaq üçün istifadə edilən plastik çip paketidir. Bu, cari əsas paketlərdən biridir. Bu qablaşdırma metodundan istifadə edən MOSFET-də üç elektrod var, qapı (G), drenaj (D) və mənbə (S). Drenaj (D) sancağı kəsilib və istifadə edilmir. Bunun əvəzinə, arxa tərəfdəki istilik qəbuledicisi birbaşa PCB-yə qaynaqlanan drenaj (D) kimi istifadə olunur. Bir tərəfdən böyük cərəyanlar çıxarmaq üçün istifadə olunur, digər tərəfdən isə PCB vasitəsilə istiliyi yayır. Buna görə də, PCB-də üç D-PAK yastığı var və drenaj (D) yastığı daha böyükdür. Onun qablaşdırma xüsusiyyətləri aşağıdakılardır:
TO-252/D-PAK paket ölçüsünün spesifikasiyası
TO-263, TO-220-nin bir variantıdır. Əsasən istehsalın səmərəliliyini və istilik yayılmasını yaxşılaşdırmaq üçün nəzərdə tutulmuşdur. Çox yüksək cərəyan və gərginliyi dəstəkləyir. 150A-dan aşağı və 30V-dan yuxarı olan orta gərginlikli yüksək cərəyanlı MOSFET-lərdə daha çox rast gəlinir. D2PAK (TO-263AB) ilə yanaşı, əsasən sancaqların müxtəlif sayı və məsafəsi səbəbindən TO-263-ə tabe olan TO263-2, TO263-3, TO263-5, TO263-7 və digər üslubları da əhatə edir. .
TO-263/D2PAK paket ölçüsünün spesifikasiyasıs
3. Pin şəbəkə massivi paketi (PGA)
PGA (Pin Grid Array Package) çipinin daxilində və xaricində çoxlu kvadrat massiv sancaqları var. Hər kvadrat massiv pin çip ətrafında müəyyən bir məsafədə təşkil edilir. Sancaqların sayından asılı olaraq, 2 ilə 5 dairəyə çevrilə bilər. Quraşdırma zamanı çipi xüsusi PGA yuvasına daxil etmək kifayətdir. O, asan qoşulma və ayırma və yüksək etibarlılıq üstünlüklərinə malikdir və daha yüksək tezliklərə uyğunlaşa bilir.
PGA paket tərzi
Onun çip substratlarının əksəriyyəti keramika materialından hazırlanır, bəziləri isə substrat kimi xüsusi plastik qatrandan istifadə edirlər. Texnologiya baxımından pin mərkəzi məsafəsi adətən 2,54 mm, sancaqların sayı isə 64 ilə 447 arasında dəyişir. Bu cür qablaşdırmanın xarakterik cəhəti ondan ibarətdir ki, qablaşdırma sahəsi (həcmi) nə qədər kiçik olsa, enerji sərfiyyatı da bir o qədər az olur (performans). ) dözə bilir və əksinə. Çiplərin bu qablaşdırma tərzi ilk günlərdə daha çox yayılmışdı və daha çox CPU kimi yüksək enerji istehlak edən məhsulların qablaşdırılması üçün istifadə olunurdu. Məsələn, Intel-in 80486 və Pentium modellərinin hamısı bu qablaşdırma üslubundan istifadə edir; MOSFET istehsalçıları tərəfindən geniş şəkildə qəbul edilmir.
4. Kiçik Kontur Tranzistor Paketi (SOT)
SOT (Kiçik Out-Line Transistor) əsasən SOT23, SOT89, SOT143, SOT25 (yəni SOT23-5) və s. daxil olmaqla yamaq tipli kiçik güclü tranzistor paketidir. TO paketlərindən ölçülərinə görə daha kiçik olan törəmələr.
SOT paket növü
SOT23, komponentin uzun tərəfinin hər iki tərəfində qeyd olunan kollektor, emitent və baza kimi üç qanad formalı sancaqlı çox istifadə edilən tranzistor paketidir. Onların arasında emitent və baza eyni tərəfdədir. Onlar aşağı güclü tranzistorlarda, sahə effektli tranzistorlarda və rezistor şəbəkələri olan kompozit tranzistorlarda geniş yayılmışdır. Onlar yaxşı gücə malikdirlər, lakin zəif lehimləmə qabiliyyətinə malikdirlər. Görünüş aşağıdakı Şəkil (a)-da göstərilmişdir.
SOT89-da tranzistorun bir tərəfində paylanmış üç qısa sancaq var. Digər tərəf istilik yayma qabiliyyətini artırmaq üçün bazaya qoşulmuş bir metal istilik qurğusudur. Silikon güc səthinə quraşdırılmış tranzistorlarda geniş yayılmışdır və daha yüksək güc tətbiqləri üçün uyğundur. Görünüş aşağıdakı Şəkil (b)-də göstərilmişdir. .
SOT143 hər iki tərəfdən çıxarılan dörd qısa qanad formalı sancağa malikdir. Sancağın daha geniş ucu kollektordur. Bu tip paket yüksək tezlikli tranzistorlarda geniş yayılmışdır və onun görünüşü aşağıdakı şəkildə (c) göstərilmişdir. .
SOT252, bir tərəfdən gedən üç sancaqlı yüksək güclü tranzistordur və orta pin daha qısadır və kollektordur. İstiliyin yayılması üçün mis təbəqə olan digər ucunda daha böyük pinlə birləşdirin və onun görünüşü aşağıdakı şəkildə (d) göstərildiyi kimidir.
Ümumi SOT paketinin görünüş müqayisəsi
Dörd terminallı SOT-89 MOSFET adətən ana platalarda istifadə olunur. Onun spesifikasiyası və ölçüləri aşağıdakılardır:
SOT-89 MOSFET ölçü spesifikasiyası (vahid: mm)
5. Kiçik Kontur Paketi (SOP)
SOP (Small Out-Line Package) SOL və ya DFP də adlandırılan səth montaj paketlərindən biridir. Sancaqlar bağlamanın hər iki tərəfindən qağayı qanadı şəklində (L şəklində) çəkilir. Materiallar plastik və keramikadır. SOP qablaşdırma standartlarına SOP-8, SOP-16, SOP-20, SOP-28 və s. daxildir. SOP-dan sonrakı rəqəm sancaqların sayını göstərir. Əksər MOSFET SOP paketləri SOP-8 spesifikasiyalarını qəbul edir. Sənaye tez-tez "P" hərfini buraxır və onu SO (Small Out-Line) kimi qısaldır.
SOP-8 paket ölçüsü
SO-8 ilk dəfə PHILIP şirkəti tərəfindən hazırlanmışdır. O, plastik qablaşdırılıb, istilik yaymayan alt lövhəyə malik deyil və zəif istilik yayılmasına malikdir. Ümumiyyətlə aşağı güclü MOSFET-lər üçün istifadə olunur. Daha sonra TSOP (Thin Small Outline Package), VSOP (Very Small Outline Package), SSOP (Shrink SOP), TSSOP (Thin Shrink SOP) və s. kimi standart spesifikasiyalar tədricən əldə edildi; onların arasında TSOP və TSSOP adətən MOSFET qablaşdırmasında istifadə olunur.
MOSFET-lər üçün ümumi istifadə edilən SOP-dan əldə edilən spesifikasiyalar
6. Quad Flat Paketi (QFP)
QFP (Plastic Quad Flat Package) paketindəki çip sancaqları arasındakı məsafə çox kiçik və sancaqlar çox nazikdir. O, ümumiyyətlə irimiqyaslı və ya ultra-böyük inteqral sxemlərdə istifadə olunur və sancaqların sayı ümumiyyətlə 100-dən çoxdur. Bu formada qablaşdırılan çiplər çipi ana plata lehimləmək üçün SMT səth montaj texnologiyasından istifadə etməlidir. Bu qablaşdırma üsulu dörd əsas xüsusiyyətə malikdir: ① PCB elektron lövhələrində naqil quraşdırmaq üçün SMD səth montaj texnologiyası üçün uyğundur; ② Yüksək tezlikli istifadə üçün uyğundur; ③ İstifadəsi asandır və yüksək etibarlılığa malikdir; ④ Çip sahəsi ilə qablaşdırma sahəsi arasındakı nisbət kiçikdir. PGA qablaşdırma üsulu kimi, bu qablaşdırma üsulu da çipi plastik qablaşdırmaya bürür və çip vaxtında işləyərkən yaranan istiliyi dağıta bilmir. MOSFET performansının təkmilləşdirilməsini məhdudlaşdırır; və plastik qablaşdırmanın özü yüngül, nazik, qısa və kiçik olması istiqamətində yarımkeçiricilərin inkişafı tələblərinə cavab verməyən cihazın ölçüsünü artırır. Bundan əlavə, bu tip qablaşdırma üsulu, aşağı istehsal səmərəliliyi və yüksək qablaşdırma maya dəyəri problemlərinə malik olan bir çip üzərində qurulur. Buna görə də, QFP mikroprosessorlar/qapı massivləri kimi rəqəmsal məntiq LSI sxemlərində istifadə üçün daha uyğundur və həmçinin VTR siqnalının emalı və audio siqnalın işlənməsi kimi analoq LSI dövrə məhsullarının qablaşdırılması üçün uyğundur.
7、Dörd yastı paket (QFN)
QFN (Quad Flat Non-leaded paket) paketi hər dörd tərəfdən elektrod kontaktları ilə təchiz edilmişdir. Heç bir aparıcı olmadığı üçün montaj sahəsi QFP-dən kiçikdir və hündürlük QFP-dən aşağıdır. Onların arasında keramika QFN də LCC (Qurşunsuz Çip Daşıyıcıları) adlanır və şüşə epoksi qatranı ilə çap edilmiş substrat baza materialından istifadə edən ucuz plastik QFN plastik LCC, PCLC, P-LCC və s. adlanır. Bu, yeni yaranan səthə montaj çip qablaşdırmasıdır. kiçik ped ölçüsü, kiçik həcmli texnologiya və sızdırmazlıq materialı kimi plastik. QFN əsasən inteqral sxemlərin qablaşdırılması üçün istifadə olunur və MOSFET istifadə edilməyəcək. Bununla belə, Intel inteqrasiya olunmuş sürücü və MOSFET həllini təklif etdiyi üçün DrMOS-u QFN-56 paketində işə saldı ("56" çipin arxasındakı 56 əlaqə pininə aiddir).
Qeyd etmək lazımdır ki, QFN paketi ultra nazik kiçik kontur paketi (TSSOP) ilə eyni xarici aparıcı konfiqurasiyaya malikdir, lakin onun ölçüsü TSSOP-dan 62% kiçikdir. QFN modelləşdirmə məlumatlarına görə, onun istilik performansı TSSOP qablaşdırmasından 55%, elektrik performansı (induktivlik və tutum) isə TSSOP qablaşdırmasından müvafiq olaraq 60% və 30% yüksəkdir. Ən böyük dezavantajı təmir etməyin çətin olmasıdır.
QFN-56 paketində DrMOS
Ənənəvi diskret DC/DC pilləli aşağı kommutasiya enerji təchizatı daha yüksək enerji sıxlığı tələblərinə cavab verə bilməz, nə də yüksək keçid tezliklərində parazitar parametr effektləri problemini həll edə bilməz. Texnologiyanın yeniliyi və tərəqqisi ilə çox çipli modulların qurulması üçün sürücüləri və MOSFET-ləri inteqrasiya etmək reallığa çevrildi. Bu inteqrasiya üsulu xeyli yerə qənaət edə və enerji istehlakının sıxlığını artıra bilər. Sürücülərin və MOSFET-lərin optimallaşdırılması sayəsində bu, reallığa çevrildi. Güc səmərəliliyi və yüksək keyfiyyətli DC cərəyanı, bu DrMOS inteqrasiya edilmiş sürücü IC-dir.
Renesas 2-ci nəsil DrMOS
QFN-56 qurğuşunsuz paket DrMOS-un istilik empedansını çox aşağı edir; daxili tel birləşməsi və mis klip dizaynı ilə xarici PCB naqilləri minimuma endirilə bilər və bununla da endüktans və müqaviməti azaldır. Bundan əlavə, istifadə edilən dərin kanallı silikon MOSFET prosesi də keçiricilik, keçid və qapıların yüklənmə itkilərini əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər; müxtəlif idarəedicilərlə uyğun gəlir, müxtəlif iş rejimlərinə nail ola bilir və aktiv faza çevrilmə rejimini APS (Avtomatik Faza Kommutasiyası) dəstəkləyir. QFN qablaşdırma ilə yanaşı, ikitərəfli düz qurğuşunsuz qablaşdırma (DFN) həm də ON Semiconductor-un müxtəlif komponentlərində geniş istifadə olunan yeni elektron qablaşdırma prosesidir. QFN ilə müqayisədə, DFN hər iki tərəfdən daha az çıxış elektrodlarına malikdir.
8, Plastik Qurğuşunlu Çip Daşıyıcısı (PLCC)
PLCC (Plastic Quad Flat Package) kvadrat formaya malikdir və DIP paketindən çox kiçikdir. Ətrafında sancaqlar olan 32 pin var. Sancaqlar bağlamanın dörd tərəfindən T şəklində çıxarılır. Plastik məhsuldur. Sancaqların mərkəzi məsafəsi 1,27 mm-dir və sancaqların sayı 18-dən 84-ə qədərdir. J formalı sancaqlar asanlıqla deformasiya olunmur və QFP ilə müqayisədə işləmək daha asandır, lakin qaynaqdan sonra görünüşü yoxlamaq daha çətindir. PLCC qablaşdırma SMT səth montaj texnologiyasından istifadə edərək PCB-də naqillərin quraşdırılması üçün uyğundur. Kiçik ölçülü və yüksək etibarlılıq üstünlüklərinə malikdir. PLCC qablaşdırma nisbətən geniş yayılmışdır və məntiq LSI, DLD (və ya proqram məntiqi cihazı) və digər sxemlərdə istifadə olunur. Bu qablaşdırma forması tez-tez anakart BIOS-da istifadə olunur, lakin hazırda MOSFET-lərdə daha az yayılmışdır.
Əsas müəssisələr üçün inkapsulyasiya və təkmilləşdirmə
CPU-larda aşağı gərginlik və yüksək cərəyanın inkişaf tendensiyasına görə, MOSFET-lərin böyük çıxış cərəyanına, aşağı müqavimətə, aşağı istilik istehsalına, sürətli istilik yayılmasına və kiçik ölçülərə malik olması tələb olunur. MOSFET istehsalçıları çip istehsalı texnologiyasını və proseslərini təkmilləşdirməklə yanaşı, qablaşdırma texnologiyasını da təkmilləşdirməyə davam edirlər. Standart görünüş spesifikasiyasına uyğunluq əsasında onlar yeni qablaşdırma formaları təklif edir və inkişaf etdirdikləri yeni paketlər üçün ticarət nişanı adlarını qeyd edirlər.
1、RENESAS WPAK, LFPAK və LFPAK-I paketləri
WPAK Renesas tərəfindən hazırlanmış yüksək istilik radiasiya paketidir. D-PAK paketini təqlid edərək, çip istilik qəbuledicisi ana plataya qaynaqlanır və istilik anakart vasitəsilə yayılır ki, kiçik WPAK paketi də D-PAK-ın çıxış cərəyanına çata bilsin. WPAK-D2 naqil endüktansını azaltmaq üçün iki yüksək/aşağı MOSFET-i paketləyir.
Renesas WPAK paket ölçüsü
LFPAK və LFPAK-I, Renesas tərəfindən hazırlanmış və SO-8 ilə uyğun gələn digər iki kiçik forma faktorlu paketlərdir. LFPAK D-PAK-a bənzəyir, lakin D-PAK-dan kiçikdir. LFPAK-i istilik qurğusundan istiliyi yaymaq üçün soyuducuyu yuxarı yerləşdirir.
Renesas LFPAK və LFPAK-I paketləri
2. Vishay Power-PAK və Polar-PAK qablaşdırması
Power-PAK Vishay Corporation tərəfindən qeydə alınmış MOSFET paket adıdır. Power-PAK-a iki spesifikasiya daxildir: Power-PAK1212-8 və Power-PAK SO-8.
Vishay Power-PAK1212-8 paketi
Vishay Power-PAK SO-8 paketi
Polar PAK ikitərəfli istilik yayılmasına malik kiçik paketdir və Vishay-ın əsas qablaşdırma texnologiyalarından biridir. Polar PAK adi so-8 paketi ilə eynidir. Paketin həm yuxarı, həm də aşağı tərəflərində yayılma nöqtələri var. Paketin içərisində istilik yığmaq asan deyil və əməliyyat cərəyanının cari sıxlığını SO-8-dən iki dəfə artıra bilər. Hazırda Vishay Polar PAK texnologiyasını STMicroelectronics-ə lisenziyalaşdırıb.
Vishay Polar PAK paketi
3. Onsemi SO-8 və WDFN8 düz qurğuşun paketləri
ON Semiconductor şirkəti iki növ düz qurğuşunlu MOSFET-ləri işləyib hazırlamışdır, bunlar arasında SO-8 uyğun düz qurğuşunlar bir çox lövhələr tərəfindən istifadə olunur. ON Semiconductor-un yeni buraxılmış NVMx və NVTx güc MOSFET-ləri keçirici itkiləri minimuma endirmək üçün yığcam DFN5 (SO-8FL) və WDFN8 paketlərindən istifadə edir. O, həmçinin sürücü itkilərini minimuma endirmək üçün aşağı QG və tutuma malikdir.
ON Yarımkeçirici SO-8 Düz Qurğuşun Paketi
ON Yarımkeçirici WDFN8 paketi
4. NXP LFPAK və QLPAK qablaşdırması
NXP (keçmiş Philps) SO-8 qablaşdırma texnologiyasını LFPAK və QLPAK-a təkmilləşdirmişdir. Onların arasında LFPAK dünyada ən etibarlı güc SO-8 paketi hesab olunur; QLPAK isə kiçik ölçülü və daha yüksək istilik yayma səmərəliliyi xüsusiyyətlərinə malikdir. Adi SO-8 ilə müqayisədə QLPAK 6*5 mm PCB lövhəsinin sahəsini tutur və 1,5 k/Vt istilik müqavimətinə malikdir.
NXP LFPAK paketi
NXP QLPAK qablaşdırması
4. ST Yarımkeçirici PowerSO-8 paketi
STMicroelectronics-in güc MOSFET çip qablaşdırma texnologiyalarına SO-8, PowerSO-8, PowerFLAT, DirectFET, PolarPAK və s. daxildir. Onların arasında Power SO-8 SO-8-in təkmilləşdirilmiş versiyasıdır. Bundan əlavə, PowerSO-10, PowerSO-20, TO-220FP, H2PAK-2 və digər paketlər var.
STMicroelectronics Power SO-8 paketi
5. Fairchild Semiconductor Power 56 paketi
Power 56 Farichild-in eksklüziv adıdır və rəsmi adı DFN5×6-dır. Onun qablaşdırma sahəsi tez-tez istifadə olunan TSOP-8 ilə müqayisə edilə bilər və nazik qablaşdırma komponentin boşluq hündürlüyünə qənaət edir və altındakı Thermal-Pad dizaynı istilik müqavimətini azaldır. Buna görə də, bir çox güc cihazı istehsalçıları DFN5 × 6 tətbiq etdi.
Fairchild Power 56 paketi
6. Beynəlxalq Rectifier (IR) Direct FET paketi
Birbaşa FET SO-8 və ya daha kiçik ölçüdə effektiv üst soyutma təmin edir və kompüterlərdə, noutbuklarda, telekommunikasiya və istehlak elektronikası avadanlıqlarında AC-DC və DC-DC enerjiyə çevrilmə proqramları üçün uyğundur. DirectFET-in metal qutu konstruksiyası ikitərəfli istilik yayılmasını təmin edir, standart plastik diskret paketlərlə müqayisədə yüksək tezlikli DC-DC pul çeviricilərinin cari idarəetmə imkanlarını effektiv şəkildə ikiqat artırır. Birbaşa FET paketi tərs quraşdırılmış tipdir, drenaj (D) soyuducu yuxarıya baxır və metal qabıqla örtülür, bunun vasitəsilə istilik yayılır. Birbaşa FET qablaşdırması istilik yayılmasını əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır və yaxşı istilik yayılması ilə daha az yer tutur.
Ümumiləşdirin
Gələcəkdə, elektron istehsal sənayesi ultra nazik, miniatürləşdirmə, aşağı gərginlik və yüksək cərəyan istiqamətində inkişaf etməyə davam etdikcə, MOSFET-in görünüşü və daxili qablaşdırma strukturu da istehsalın inkişaf ehtiyaclarına daha yaxşı uyğunlaşmaq üçün dəyişəcəkdir. sənaye. Bundan əlavə, elektron istehsalçılar üçün seçim həddini aşağı salmaq üçün modullaşdırma və sistem səviyyəsində qablaşdırma istiqamətində MOSFET-in inkişafı tendensiyası getdikcə daha aydın görünəcək və məhsullar performans və qiymət kimi bir çox ölçülərdən əlaqələndirilmiş şəkildə inkişaf edəcəkdir. . Paket MOSFET seçimi üçün vacib istinad faktorlarından biridir. Fərqli elektron məhsulların fərqli elektrik tələbləri var və müxtəlif quraşdırma mühitləri də uyğun ölçü spesifikasiyası tələb edir. Faktiki seçimdə qərar ümumi prinsip əsasında faktiki ehtiyaclara uyğun olaraq qəbul edilməlidir. Bəzi elektron sistemlər PCB ölçüsü və daxili hündürlüyü ilə məhdudlaşır. Məsələn, rabitə sistemlərinin modul enerji təchizatı adətən hündürlük məhdudiyyətlərinə görə DFN5*6 və DFN3*3 paketlərindən istifadə edir; bəzi ACDC enerji təchizatında, ultra nazik dizaynlar və ya qabıq məhdudiyyətlərinə görə TO220 qablaşdırılmış güc MOSFET-lərinin yığılması üçün uyğundur. Bu zaman sancaqlar birbaşa kökə daxil edilə bilər, bu TO247 qablaşdırılmış məhsullar üçün uyğun deyil; bəzi ultra nazik dizaynlar cihazın sancaqlarının əyilməsini və düz qoyulmasını tələb edir ki, bu da MOSFET seçiminin mürəkkəbliyini artıracaq.
MOSFET-i necə seçmək olar
Bir dəfə mühəndis mənə dedi ki, o, heç vaxt MOSFET məlumat vərəqinin ilk səhifəsinə baxmayıb, çünki “praktik” məlumat yalnız ikinci səhifədə və ondan sonra görünür. MOSFET məlumat vərəqindəki faktiki olaraq hər səhifədə dizaynerlər üçün dəyərli məlumatlar var. Lakin istehsalçılar tərəfindən verilən məlumatların necə şərh ediləcəyi həmişə aydın deyil.
Bu məqalə MOSFET-lərin bəzi əsas xüsusiyyətlərini, məlumat cədvəlində necə ifadə edildiyini və onları anlamaq üçün lazım olan aydın mənzərəni təsvir edir. Əksər elektron cihazlar kimi, MOSFET-lər iş temperaturundan təsirlənir. Beləliklə, qeyd olunan göstəricilərin tətbiq olunduğu sınaq şərtlərini başa düşmək vacibdir. "Məhsul Girişi"ndə gördüyünüz göstəricilərin "maksimum" və ya "tipik" dəyərlər olduğunu anlamaq da çox vacibdir, çünki bəzi məlumat vərəqlərində bunu aydınlaşdırmır.
Gərginlik dərəcəsi
MOSFET-i təyin edən əsas xüsusiyyət onun drenaj mənbəyi gərginliyi VDS və ya “drenaj mənbəyinin qırılma gərginliyi”dir ki, bu da qapı mənbəyə və drenaj cərəyanına qısa qapanma zamanı MOSFET-in zədələnmədən dayana biləcəyi ən yüksək gərginlikdir. 250μA-dır. . VDS-ə "25°C-də mütləq maksimum gərginlik" də deyilir, lakin bu mütləq gərginliyin temperaturdan asılı olduğunu xatırlamaq lazımdır və məlumat vərəqində adətən "VDS temperatur əmsalı" var. Siz həmçinin başa düşməlisiniz ki, maksimum VDS DC gərginliyi və dövrədə mövcud ola biləcək hər hansı bir gərginlik sıçrayışı və dalğalanmalarıdır. Məsələn, 100 mV, 5 ns sünbül ilə 30 V enerji təchizatı ilə 30 V cihaz istifadə etsəniz, gərginlik cihazın mütləq maksimum həddini keçəcək və cihaz uçqun rejiminə keçə bilər. Bu halda MOSFET-in etibarlılığına zəmanət vermək olmaz. Yüksək temperaturda temperatur əmsalı qırılma gərginliyini əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilər. Məsələn, gərginliyi 600V olan bəzi N-kanallı MOSFET-lər müsbət temperatur əmsalına malikdir. Maksimum birləşmə temperaturuna yaxınlaşdıqca, temperatur əmsalı bu MOSFET-lərin 650V MOSFET kimi davranmasına səbəb olur. Bir çox MOSFET istifadəçisinin dizayn qaydaları 10% -dən 20% -ə qədər azalma əmsalı tələb edir. Bəzi dizaynlarda, faktiki qırılma gərginliyinin 25°C-də nominal dəyərdən 5% -dən 10% -ə qədər yüksək olduğunu nəzərə alsaq, dizayn üçün çox faydalı olan faktiki dizayna müvafiq faydalı dizayn marjası əlavə ediləcəkdir. MOSFET-lərin düzgün seçilməsi üçün eyni dərəcədə vacib olan, ötürücü proses zamanı qapı mənbəyi gərginliyi VGS-nin rolunu başa düşməkdir. Bu gərginlik verilmiş maksimum RDS(on) şəraitində MOSFET-in tam ötürülməsini təmin edən gərginlikdir. Buna görə də on-müqavimət həmişə VGS səviyyəsi ilə bağlıdır və yalnız bu gərginlikdə cihazı işə salmaq olar. Mühüm dizayn nəticəsi odur ki, siz RDS(on) reytinqinə nail olmaq üçün istifadə olunan minimum VGS-dən aşağı gərginliklə MOSFET-i tam olaraq yandıra bilməzsiniz. Məsələn, MOSFET-i 3.3V mikrokontroller ilə tam işə salmaq üçün siz MOSFET-i VGS=2.5V və ya daha aşağı səviyyədə yandıra bilməlisiniz.
Müqavimət, qapı yükü və "ləyaqət fiquru"
MOSFET-in on-müqaviməti həmişə bir və ya bir neçə qapıdan mənbəyə gərginlikdə müəyyən edilir. Maksimum RDS(on) limiti tipik dəyərdən 20% - 50% yüksək ola bilər. RDS(on) maksimum həddi adətən 25°C keçid temperaturunda qiymətə aiddir. Daha yüksək temperaturlarda RDS(on) Şəkil 1-də göstərildiyi kimi 30%-dən 150%-ə qədər arta bilər. RDS(on) temperaturla dəyişdiyindən və minimum müqavimət dəyərinə zəmanət vermək mümkün olmadığından, RDS(on) əsasında cərəyanı aşkar etmək mümkün deyil. çox dəqiq üsuldur.
Şəkil 1 RDS(on) maksimum iş temperaturunun 30%-150%-i diapazonunda temperaturla artır
On-müqavimət həm N-kanal, həm də P-kanal MOSFET-lər üçün çox vacibdir. Enerji təchizatının dəyişdirilməsində Qg enerji təchizatının dəyişdirilməsində istifadə olunan N-kanallı MOSFET-lər üçün əsas seçim meyarıdır, çünki Qg keçid itkilərinə təsir göstərir. Bu itkilərin iki təsiri var: biri MOSFET-i işə salmağa və söndürməyə təsir edən keçid vaxtıdır; digəri isə hər keçid prosesi zamanı qapının tutumunu doldurmaq üçün tələb olunan enerjidir. Yadda saxlamaq lazım olan bir şey ondan ibarətdir ki, daha aşağı Vgs istifadə keçid itkilərini azaldırsa belə, Qg qapı mənbəyinin gərginliyindən asılıdır. Kommutasiya tətbiqlərində istifadə üçün nəzərdə tutulmuş MOSFET-ləri müqayisə etməyin sürətli bir yolu olaraq, dizaynerlər tez-tez keçirici itkilər üçün RDS(on) və keçid itkiləri üçün Qg-dən ibarət tək bir düsturdan istifadə edirlər: RDS(on)xQg. Bu "ləyaqət fiquru" (FOM) cihazın işini ümumiləşdirir və MOSFET-ləri tipik və ya maksimum dəyərlər baxımından müqayisə etməyə imkan verir. Cihazlar arasında dəqiq müqayisəni təmin etmək üçün eyni VGS-nin RDS(on) və Qg üçün istifadə edildiyinə və nəşrdə tipik və maksimum dəyərlərin bir-birinə qarışdırılmamasına əmin olmalısınız. Aşağı FOM tətbiqləri dəyişdirməkdə sizə daha yaxşı performans verəcək, lakin buna zəmanət verilmir. Ən yaxşı müqayisə nəticələri yalnız faktiki dövrədə əldə edilə bilər və bəzi hallarda dövrənin hər bir MOSFET üçün dəqiq tənzimlənməsi tələb oluna bilər. Fərqli sınaq şərtlərinə əsaslanan nominal cərəyan və güc itkisi, əksər MOSFET-lərin məlumat vərəqində bir və ya daha çox davamlı drenaj cərəyanı var. Reytinqin müəyyən edilmiş iş temperaturunda (məsələn, TC=25°C) və ya ətraf mühitin temperaturunda (məsələn, TA=25°C) olduğunu anlamaq üçün məlumat vərəqinə diqqətlə baxmaq istəyə bilərsiniz. Bu dəyərlərdən hansının daha uyğun olması cihazın xüsusiyyətlərindən və tətbiqindən asılı olacaq (bax Şəkil 2).
Şəkil 2 Bütün mütləq maksimum cərəyan və güc dəyərləri real məlumatlardır
Əl cihazlarında istifadə edilən kiçik səth montaj cihazları üçün ən uyğun cari səviyyə 70°C ətraf mühit temperaturu ola bilər. İstilik qəbulediciləri və məcburi hava soyutması olan böyük avadanlıqlar üçün TA=25℃ səviyyəsindəki cari səviyyə faktiki vəziyyətə daha yaxın ola bilər. Bəzi qurğular üçün kalıp, maksimum qovşaq temperaturunda paket limitlərindən daha çox cərəyanı idarə edə bilər. Bəzi məlumat vərəqlərində bu "məhdudlaşdırılmış" cari səviyyə "paketlə məhdud" cari səviyyəyə əlavə məlumatdır ki, bu da sizə kalıbın möhkəmliyi haqqında fikir verə bilər. Oxşar mülahizələr yalnız temperaturdan deyil, həm də vaxtından asılı olan fasiləsiz enerji israfına aiddir. Təsəvvür edin ki, TA=70℃ temperaturda 10 saniyə ərzində PD=4W-də davamlı işləyən bir cihaz. MOSFET paketindən asılı olaraq "davamlı" müddətin nədən ibarət olduğu dəyişəcək, ona görə də siz 10 saniyə, 100 saniyə və ya 10 dəqiqədən sonra enerji sərfiyyatının necə göründüyünü görmək üçün məlumat vərəqindəki normallaşdırılmış termal keçici empedans sxemindən istifadə etmək istərdiniz. . Şəkil 3-də göstərildiyi kimi, 10 saniyəlik impulsdan sonra bu ixtisaslaşdırılmış cihazın istilik müqavimət əmsalı təxminən 0,33-dür, yəni paket təxminən 10 dəqiqədən sonra termal doyma səviyyəsinə çatdıqdan sonra cihazın istilik yayma qabiliyyəti 4 Vt əvəzinə yalnız 1,33 Vt təşkil edir. . Baxmayaraq ki, cihazın istilik yayma qabiliyyəti yaxşı soyutma altında təxminən 2 Vt-a çata bilər.
Şəkil 3 Güc impulsu tətbiq edildikdə MOSFET-in istilik müqaviməti
Əslində, MOSFET-in necə seçiləcəyini dörd addıma bölmək olar.
İlk addım: N kanalı və ya P kanalını seçin
Dizaynınız üçün düzgün cihazı seçməkdə ilk addım N-kanal və ya P-kanal MOSFET-dən istifadə edib-etməmək barədə qərar verməkdir. Tipik bir güc tətbiqində, bir MOSFET yerə qoşulduqda və yük şəbəkə gərginliyinə qoşulduqda, MOSFET aşağı tərəf açarını təşkil edir. Aşağı tərəfdəki açarda cihazı söndürmək və ya açmaq üçün tələb olunan gərginlik nəzərə alınmaqla N-kanallı MOSFET-lərdən istifadə edilməlidir. MOSFET avtobusa qoşulduqda və yerə yükləndikdə, yüksək yan keçid istifadə olunur. P-kanallı MOSFET-lər adətən bu topologiyada istifadə olunur ki, bu da gərginlik sürücüsünün mülahizələri ilə bağlıdır. Tətbiqiniz üçün düzgün cihazı seçmək üçün cihazı idarə etmək üçün tələb olunan gərginliyi və dizaynınızda bunu etməyin ən asan yolunu müəyyən etməlisiniz. Növbəti addım tələb olunan gərginlik dərəcəsini və ya cihazın dözə biləcəyi maksimum gərginliyi müəyyən etməkdir. Gərginlik dərəcəsi nə qədər yüksək olsa, cihazın qiyməti bir o qədər yüksəkdir. Praktik təcrübəyə əsasən, nominal gərginlik şəbəkənin gərginliyindən və ya avtobusun gərginliyindən çox olmalıdır. Bu, MOSFET-in uğursuz olması üçün kifayət qədər qorunma təmin edəcəkdir. MOSFET seçərkən, drenajdan mənbəyə qədər dözə bilən maksimum gərginliyi, yəni maksimum VDS-i müəyyən etmək lazımdır. MOSFET-in maksimum gərginliyinin temperaturun dəyişməsinə tab gətirə biləcəyini bilmək vacibdir. Dizaynerlər bütün işləmə temperaturu diapazonunda gərginlik dəyişikliklərini sınaqdan keçirməlidirlər. Dövrənin sıradan çıxmamasını təmin etmək üçün nominal gərginlik bu dəyişmə diapazonunu əhatə etmək üçün kifayət qədər marjaya malik olmalıdır. Dizayn mühəndislərinin nəzərə almalı olduğu digər təhlükəsizlik amillərinə mühərriklər və ya transformatorlar kimi elektronikanın dəyişdirilməsi nəticəsində yaranan gərginlik keçidləri daxildir. Nominal gərginliklər müxtəlif tətbiqlər üçün dəyişir; adətən portativ qurğular üçün 20V, FPGA enerji təchizatı üçün 20-30V və 85-220VAC tətbiqləri üçün 450-600V.
Addım 2: Nominal cərəyanı təyin edin
İkinci addım MOSFET-in cari reytinqini seçməkdir. Dövrə konfiqurasiyasından asılı olaraq, bu nominal cərəyan yükün bütün şəraitdə dayana biləcəyi maksimum cərəyan olmalıdır. Gərginlik vəziyyətinə bənzər şəkildə, dizayner seçilmiş MOSFET-in sistem cərəyan sıçrayışları yaratdıqda belə, bu cari reytinqə tab gətirə biləcəyini təmin etməlidir. Nəzərə alınan iki cari şərt davamlı rejim və nəbz sıçrayışıdır. Davamlı keçirmə rejimində MOSFET sabit vəziyyətdədir, burada cərəyan davamlı olaraq cihazdan axır. Nəbz sıçrayışı cihazdan axan böyük bir dalğalanmaya (və ya sünbül cərəyanına) aiddir. Bu şərtlər altında maksimum cərəyan müəyyən edildikdən sonra, sadəcə olaraq, bu maksimum cərəyanı idarə edə biləcək bir cihazı seçmək məsələsidir. Nominal cərəyanı seçdikdən sonra keçiricilik itkisi də hesablanmalıdır. Faktiki vəziyyətlərdə MOSFET ideal bir cihaz deyil, çünki keçirmə prosesi zamanı elektrik enerjisi itkisi olur, buna keçirmə itkisi deyilir. MOSFET, cihazın RDS(ON) tərəfindən təyin olunan və temperaturla əhəmiyyətli dərəcədə dəyişən "on" olduqda dəyişən rezistor kimi davranır. Cihazın enerji itkisi Iload2×RDS(ON) ilə hesablana bilər. Müqavimət temperaturla dəyişdiyindən, güc itkisi də mütənasib olaraq dəyişəcək. MOSFET-ə tətbiq olunan VGS gərginliyi nə qədər yüksək olsa, RDS(ON) bir o qədər kiçik olacaq; əksinə, RDS(ON) nə qədər yüksək olacaq. Sistem konstruktoru üçün sistem gərginliyindən asılı olaraq güzəştlərin gəldiyi yer budur. Portativ dizaynlar üçün daha aşağı gərginliklərdən istifadə etmək daha asandır (və daha çox yayılmışdır), sənaye nümunələri üçün isə daha yüksək gərginliklərdən istifadə etmək olar. Qeyd edək ki, RDS(ON) müqaviməti cərəyanla bir qədər yüksələcək. RDS(ON) rezistorunun müxtəlif elektrik parametrlərindəki dəyişikliklər istehsalçı tərəfindən təqdim olunan texniki məlumat vərəqində tapıla bilər. Texnologiya cihazın xüsusiyyətlərinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir, çünki bəzi texnologiyalar maksimum VDS artırarkən RDS(ON) səviyyəsini artırır. Belə bir texnologiya üçün VDS və RDS(ON) azaltmaq niyyətindəsinizsə, çip ölçüsünü artırmalı və bununla da uyğun paket ölçüsünü və əlaqədar inkişaf xərclərini artırmalısınız. Sənayedə çip ölçüsünün artmasına nəzarət etməyə çalışan bir neçə texnologiya var, bunlardan ən vacibi kanal və yük balanslaşdırma texnologiyalarıdır. Xəndək texnologiyasında on-müqavimət RDS (ON) azaltmaq üçün adətən aşağı gərginliklər üçün qorunur, vafli dərin xəndək daxil edilir. Maksimum VDS-nin RDS(ON)-a təsirini azaltmaq üçün inkişaf prosesində epitaksial böyümə sütunu/aşındırma sütunu prosesindən istifadə edilmişdir. Məsələn, Fairchild Semiconductor şirkəti RDS(ON) azaldılması üçün əlavə istehsal addımları əlavə edən SuperFET adlı texnologiya hazırlamışdır. RDS(ON) üzərindəki bu diqqət vacibdir, çünki standart MOSFET-in qırılma gərginliyi artdıqca, RDS(ON) eksponent olaraq artır və kalıp ölçüsünün artmasına səbəb olur. SuperFET prosesi RDS(ON) və vafli ölçüsü arasındakı eksponensial əlaqəni xətti əlaqəyə çevirir. Bu yolla, SuperFET cihazları, hətta 600V-a qədər qırılma gərginliyi ilə belə, kiçik kalıp ölçülərində ideal aşağı RDS(ON) əldə edə bilər. Nəticədə vafli ölçüsü 35%-ə qədər azaldıla bilər. Son istifadəçilər üçün bu, paket ölçüsünün əhəmiyyətli dərəcədə azalması deməkdir.
Üçüncü addım: İstilik tələblərini müəyyənləşdirin
MOSFET seçimində növbəti addım sistemin istilik tələblərini hesablamaqdır. Dizaynerlər iki fərqli ssenarini, ən pis vəziyyət ssenarisini və real dünya ssenarisini nəzərdən keçirməlidirlər. Ən pis halda hesablama nəticəsindən istifadə etmək tövsiyə olunur, çünki bu nəticə daha böyük təhlükəsizlik marjası təmin edir və sistemin sıradan çıxmamasını təmin edir. MOSFET məlumat vərəqində diqqət tələb edən bəzi ölçmə məlumatları da var; qablaşdırılmış cihazın yarımkeçirici qovşağı ilə ətraf mühit arasında istilik müqaviməti və maksimum birləşmə temperaturu kimi. Cihazın birləşmə temperaturu ətraf mühitin maksimum temperaturu üstəgəl istilik müqavimətinin və enerjinin yayılmasının məhsuluna bərabərdir (qovşağın temperaturu = maksimum ətraf mühitin temperaturu + [istilik müqaviməti × enerjinin yayılması]). Bu tənliyə görə sistemin maksimum güc itkisi həll edilə bilər ki, bu da tərifinə görə I2×RDS(ON)-a bərabərdir. Dizayner cihazdan keçəcək maksimum cərəyanı təyin etdiyi üçün RDS(ON) müxtəlif temperaturlarda hesablana bilər. Qeyd etmək lazımdır ki, sadə istilik modelləri ilə məşğul olan zaman dizaynerlər yarımkeçirici qovşağının/cihazın korpusunun və korpusun/mühitin istilik tutumunu da nəzərə almalıdırlar; bu, çap dövrə lövhəsinin və paketin dərhal qızmamasını tələb edir. Uçqun parçalanması yarımkeçirici cihazda əks gərginliyin maksimum dəyəri aşması və cihazda cərəyanı artırmaq üçün güclü elektrik sahəsi meydana gətirməsi deməkdir. Bu cərəyan gücü sərf edəcək, cihazın temperaturunu artıracaq və ola bilsin ki, cihazı zədələyəcək. Yarımkeçirici şirkətlər cihazlarda uçqun sınağı keçirəcək, onların uçqun gərginliyini hesablayacaq və ya cihazın möhkəmliyini yoxlayacaq. Nominal uçqun gərginliyini hesablamaq üçün iki üsul var; biri statistik üsul, digəri isə istilik hesablamasıdır. Termal hesablama daha praktik olduğu üçün geniş istifadə olunur. Bir çox şirkətlər öz cihazlarının sınaqlarının təfərrüatlarını təqdim ediblər. Məsələn, Fairchild Semiconductor "Power MOSFET Avalanche Guidelines" təmin edir (Power MOSFET Avalanche Guidelines-Fairchild veb saytından endirilə bilər). Hesablama ilə yanaşı, texnologiyanın da uçqun effektinə böyük təsiri var. Məsələn, kalıp ölçüsünün artması uçqun müqavimətini artırır və nəticədə cihazın möhkəmliyini artırır. Son istifadəçilər üçün bu, sistemdə daha böyük paketlərdən istifadə etmək deməkdir.
Addım 4: Keçidin performansını təyin edin
MOSFET seçimində son addım MOSFET-in keçid performansını müəyyən etməkdir. Kommutasiya performansına təsir edən bir çox parametr var, lakin ən vacibləri qapı/drenaj, qapı/mənbə və drenaj/mənbə tutumudur. Bu kondansatörlər cihazda keçid itkiləri yaradır, çünki onlar hər dəfə keçid zamanı doldurulurlar. Beləliklə, MOSFET-in keçid sürəti azalır və cihazın səmərəliliyi də azalır. Kommutasiya zamanı cihazda ümumi itkiləri hesablamaq üçün konstruktor işə salma (Eon) zamanı itkiləri və söndürmə zamanı itkiləri (Eoff) hesablamalıdır. MOSFET açarının ümumi gücünü aşağıdakı tənlik ilə ifadə etmək olar: Psw=(Eon+Eoff)×keçid tezliyi. Qapı yükü (Qgd) keçid performansına ən çox təsir göstərir. Kommutasiya performansının vacibliyinə əsaslanaraq, bu kommutasiya problemini həll etmək üçün daim yeni texnologiyalar hazırlanır. Çip ölçüsünün artırılması darvaza yükünü artırır; bu cihazın ölçüsünü artırır. Kommutasiya itkilərini azaltmaq üçün qapının yükünü azaltmağı hədəfləyən kanal qalın dibinin oksidləşməsi kimi yeni texnologiyalar ortaya çıxdı. Məsələn, yeni texnologiya SuperFET keçiricilik itkilərini minimuma endirə və RDS(ON) və qapı yükünü (Qg) azaltmaqla keçid performansını yaxşılaşdıra bilər. Bu yolla MOSFET-lər keçid zamanı yüksək sürətli gərginlik keçidlərinin (dv/dt) və cərəyan keçidlərinin (di/dt) öhdəsindən gələ bilir və hətta daha yüksək keçid tezliklərində etibarlı şəkildə işləyə bilirlər.
Göndərmə vaxtı: 23 oktyabr 2023-cü il
