फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचे पॅरामीटर्स: डेटा शीटमध्ये काय लिहिले आहे
पॉवर इनव्हर्टर आणि इतर अनेक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे आज शक्तिशाली MOSFETs (फील्ड इफेक्ट) वापरल्याशिवाय क्वचितच करतात किंवा IGBT ट्रान्झिस्टर… हे उच्च-फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर्स जसे की वेल्डिंग इनव्हर्टर आणि विविध गृह प्रकल्पांना लागू होते, ज्यांचे स्कीमॅटिक्स इंटरनेटवर भरलेले आहेत.
सध्या उत्पादित पॉवर सेमीकंडक्टरचे पॅरामीटर्स 1000 व्होल्टपर्यंतच्या व्होल्टेजवर दहापट आणि शेकडो अँपिअरच्या प्रवाहांना स्विच करण्याची परवानगी देतात. आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स मार्केटमध्ये या घटकांची निवड खूप विस्तृत आहे आणि आवश्यक पॅरामीटर्ससह फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर निवडणे ही आज कोणतीही समस्या नाही, कारण प्रत्येक स्वाभिमानी उत्पादक फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरच्या विशिष्ट मॉडेलसह असतो. तांत्रिक दस्तऐवजीकरण, जे नेहमी निर्मात्याच्या अधिकृत वेबसाइटवर आणि अधिकृत डीलर्सवर दोन्ही आढळू शकते.
निर्दिष्ट पॉवर सप्लाय घटकांचा वापर करून या किंवा त्या उपकरणाच्या डिझाइनसह पुढे जाण्यापूर्वी, आपण नेमके काय हाताळत आहात हे आपल्याला नेहमी माहित असले पाहिजे, विशेषत: विशिष्ट फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर निवडताना.या हेतूने, ते माहिती पत्रकांकडे वळतात. डेटा शीट हे इलेक्ट्रॉनिक घटक निर्मात्याचे अधिकृत दस्तऐवज आहे ज्यामध्ये वर्णन, पॅरामीटर्स, उत्पादन वैशिष्ट्ये, ठराविक आकृत्या आणि बरेच काही समाविष्ट आहे.
निर्माता डेटा शीटमध्ये कोणते पॅरामीटर्स सूचित करतो, त्यांचा अर्थ काय आहे आणि ते कशासाठी आहेत ते पाहू या. IRFP460LC FET साठी डेटा शीटचे उदाहरण पाहू. हे बर्यापैकी लोकप्रिय HEXFET पॉवर ट्रान्झिस्टर आहे.
HEXFET अशा क्रिस्टल स्ट्रक्चरला सूचित करते जेथे हजारो समांतर-कनेक्ट केलेले हेक्सागोनल MOSFET पेशी एकाच क्रिस्टलमध्ये आयोजित केले जातात. या सोल्यूशनमुळे ओपन चॅनेल आरडीएस (चालू) चे प्रतिकार लक्षणीयरीत्या कमी करणे शक्य झाले आणि मोठ्या प्रवाहांवर स्विच करणे शक्य झाले. तथापि, आंतरराष्ट्रीय रेक्टिफायर (IR) कडून थेट IRFP460LC च्या डेटा शीटमध्ये सूचीबद्ध केलेल्या पॅरामीटर्सचे पुनरावलोकन करूया.
पहा Fig_IRFP460LC
दस्तऐवजाच्या अगदी सुरुवातीला, ट्रान्झिस्टरची एक योजनाबद्ध प्रतिमा दिली जाते, त्याच्या इलेक्ट्रोडचे पदनाम दिले जातात: जी-गेट (गेट), डी-ड्रेन (ड्रेन), एस-स्रोत (स्रोत) आणि त्याचे मुख्य पॅरामीटर्स सूचित केले आहेत आणि सूचीबद्ध केलेले विशिष्ट गुण आहेत. या प्रकरणात, आम्ही पाहतो की हे N-चॅनेल FET 500 V च्या कमाल व्होल्टेजसाठी डिझाइन केलेले आहे, त्याचे ओपन चॅनेल प्रतिरोध 0.27 Ohm आहे, आणि त्याचा मर्यादित प्रवाह 20 A आहे. कमी झालेले गेट चार्ज हा घटक उच्च प्रमाणात वापरला जाऊ शकतो. स्विचिंग कंट्रोलसाठी कमी ऊर्जा खर्चात वारंवारता सर्किट. खाली विविध मोडमध्ये विविध पॅरामीटर्सच्या कमाल अनुज्ञेय मूल्यांसह टेबल (चित्र 1) आहे.
-
Id @ Tc = 25 °C; सतत ड्रेन करंट Vgs @ 10V — जास्तीत जास्त सतत, सतत ड्रेन करंट, 25 °C च्या FET शरीराच्या तापमानावर, 20 A आहे. 10 V च्या गेट-स्रोत व्होल्टेजवर.
-
Id @ Tc = 100 °C; सतत ड्रेन करंट Vgs @ 10V — जास्तीत जास्त सतत, सतत ड्रेन करंट, 100 °C च्या FET शरीराच्या तापमानावर, 12 A आहे. 10 V च्या गेट-स्रोत व्होल्टेजवर.
-
Idm @ Tc = 25 °C; पल्स ड्रेन करंट — 25 °C च्या FET शरीराच्या तापमानावर जास्तीत जास्त नाडी, अल्पकालीन ड्रेन करंट 80 A आहे. स्वीकार्य जंक्शन तापमानाच्या अधीन आहे. आकृती 11 (आकृती 11) संबंधित संबंधांचे स्पष्टीकरण प्रदान करते.
-
Pd @ Tc = 25 °C पॉवर डिसिपेशन — 25 °C च्या केस तापमानात, ट्रान्झिस्टर केसद्वारे विसर्जन केलेली कमाल शक्ती 280 W आहे.
-
लीनियर डेरेटिंग फॅक्टर - केस तापमानात प्रत्येक 1°C वाढीसाठी, पॉवर डिसिपेशन अतिरिक्त 2.2 वॅट्सने वाढते.
-
Vgs गेट-टू-सोर्स व्होल्टेज - कमाल गेट-टू-सोर्स व्होल्टेज +30V पेक्षा जास्त किंवा -30V पेक्षा कमी नसावे.
-
Eas सिंगल पल्स हिमस्खलन ऊर्जा — गटारातील एका नाडीची कमाल ऊर्जा 960 mJ आहे. अंजीर मध्ये स्पष्टीकरण दिले आहे. 12 (चित्र 12).
-
Iar हिमस्खलन प्रवाह - जास्तीत जास्त व्यत्यय आणणारा प्रवाह 20 A आहे.
-
कान पुनरावृत्ती होणारी हिमस्खलन ऊर्जा — गटारातील पुनरावृत्ती झालेल्या डाळींची कमाल उर्जा 28 mJ (प्रत्येक नाडीसाठी) पेक्षा जास्त नसावी.
-
dv/dt पीक डायोड रिकव्हरी dv/dt — ड्रेन व्होल्टेजच्या वाढीचा कमाल दर 3.5 V/ns आहे.
-
Tj, Tstg जंक्शन ऑपरेशन आणि स्टोरेजची तापमान श्रेणी - -55 ° से ते + 150 ° से पर्यंत सुरक्षित तापमान श्रेणी.
-
सोल्डरिंग तापमान, 10 सेकंदांसाठी - जास्तीत जास्त सोल्डरिंग तापमान 300 डिग्री सेल्सिअस आहे आणि शरीरापासून कमीतकमी 1.6 मिमी अंतरावर आहे.
-
माउंटिंग टॉर्क, 6-32 किंवा M3 स्क्रू — कमाल हाउसिंग माउंटिंग टॉर्क 1.1 Nm पेक्षा जास्त नसावा.
खाली तापमान प्रतिरोधकांची सारणी आहे (चित्र 2.). योग्य रेडिएटर निवडताना हे पॅरामीटर्स आवश्यक असतील.
-
Rjc जंक्शन ते केस (क्रिस्टल केस) 0.45°C/W.
-
आरसीएस बॉडी टू सिंक, सपाट, स्नेहन पृष्ठभाग 0.24 ° से / डब्ल्यू
-
Rja जंक्शन-टू-अॅम्बियंट हीटसिंक आणि सभोवतालच्या परिस्थितीवर अवलंबून असते.
खालील तक्त्यामध्ये 25 डिग्री सेल्सिअस तापमानात FET ची सर्व आवश्यक विद्युत वैशिष्ट्ये आहेत (चित्र 3 पहा).
-
V (br) dss स्रोत-ते-स्रोत आउटपुट व्होल्टेज—स्रोत-ते-स्रोत व्होल्टेज ज्यावर ब्रेकडाउन होते ते 500 V आहे.
-
ΔV (br) dss / ΔTj ब्रेकडाउन व्होल्टेज तापमान. गुणांक — तापमान गुणांक, ब्रेकडाउन व्होल्टेज, या प्रकरणात 0.59 V / ° C.
-
आरडीएस (चालू) स्त्रोत आणि स्त्रोत यांच्यातील स्थिर प्रतिकार - 25 डिग्री सेल्सिअस तापमानात ओपन चॅनेलचा स्त्रोत आणि स्त्रोत यांच्यातील प्रतिकार, या प्रकरणात ते 0.27 ओहम आहे. हे तापमानावर अवलंबून असते, परंतु नंतर त्यावर अधिक.
-
Vgs (th) Gres थ्रेशोल्ड व्होल्टेज — ट्रान्झिस्टर चालू करण्यासाठी थ्रेशोल्ड व्होल्टेज. जर गेट-स्रोत व्होल्टेज कमी असेल (या प्रकरणात 2 - 4 V), तर ट्रान्झिस्टर बंद राहील.
-
gfs फॉरवर्ड कंडक्टन्स — गेट व्होल्टेजमधील बदल आणि ड्रेन करंटमधील बदलाच्या गुणोत्तराच्या समान हस्तांतरण वैशिष्ट्याचा उतार. या प्रकरणात, ते 50 V च्या ड्रेन-स्रोत व्होल्टेजवर आणि 20 A च्या ड्रेन करंटवर मोजले जाते. Amps / व्होल्ट किंवा सीमेन्समध्ये मोजले जाते.
-
आयडीएसएस स्त्रोत-ते-स्रोत गळती करंट-ड्रेन करंट स्त्रोत-ते-स्रोत व्होल्टेज आणि तापमानावर अवलंबून असते. मायक्रोएम्पियरमध्ये मोजले जाते.
-
Igss गेट-टू-सोर्स फॉरवर्ड लीकेज आणि गेट-टू-सोर्स रिव्हर्स लीकेज-गेट लीकेज करंट. हे नॅनोअँपिअरमध्ये मोजले जाते.
-
Qg एकूण गेट चार्ज — ट्रांझिस्टर उघडण्यासाठी गेटला कळवले जाणे आवश्यक आहे.
-
Qgs गेट-टू-सोर्स चार्ज-गेट-टू-सोर्स क्षमता शुल्क.
-
Qgd गेट-टू-ड्रेन («मिलर») चार्ज-संबंधित गेट-टू-ड्रेन चार्ज (मिलर कॅपेसिटन्स)
या प्रकरणात, हे पॅरामीटर्स 400 V च्या समान स्त्रोत-ते-स्रोत व्होल्टेज आणि 20 A च्या ड्रेन करंटवर मोजले गेले. या मोजमापांचे आकृती आणि आलेख दर्शविला आहे.
-
td (चालू) चालू - विलंब वेळ — ट्रान्झिस्टर उघडण्याची वेळ.
-
tr उगवण्याची वेळ - उघडण्याच्या नाडीचा उदय वेळ (वाढती धार).
-
td (बंद) - बंद करा विलंब वेळ — ट्रान्झिस्टर बंद करण्याची वेळ.
-
tf फॉल टाइम — नाडी पडण्याची वेळ (ट्रान्झिस्टर बंद होणे, पडणे धार).
या प्रकरणात, 20 A च्या ड्रेन करंटसह, 4.3 Ohm च्या गेट सर्किट प्रतिरोधासह आणि 20 Ohm च्या ड्रेन सर्किट प्रतिरोधासह 250 V च्या पुरवठा व्होल्टेजवर मोजमाप केले जाते. योजना आणि आलेख आकृती 10 a आणि b मध्ये दर्शविले आहेत.
-
Ld अंतर्गत ड्रेन इंडक्टन्स — ड्रेन इंडक्टन्स.
-
Ls अंतर्गत स्त्रोत इंडक्टन्स — स्त्रोत इंडक्टन्स.
हे पॅरामीटर्स ट्रान्झिस्टर केसच्या आवृत्तीवर अवलंबून असतात. ते ड्रायव्हरच्या डिझाइनमध्ये महत्त्वपूर्ण आहेत, कारण ते थेट कीच्या वेळेच्या पॅरामीटर्सशी संबंधित आहेत, उच्च-फ्रिक्वेंसी सर्किट्सच्या विकासामध्ये हे विशेषतः महत्वाचे आहे.
-
Ciss इनपुट कॅपेसिटन्स-इनपुट कॅपेसिटन्स पारंपरिक गेट-स्रोत आणि गेट-ड्रेन परजीवी कॅपेसिटर्सद्वारे तयार होते.
-
कॉस आउटपुट कॅपेसिटन्स म्हणजे पारंपारिक सोर्स-टू-सोर्स आणि सोर्स-टू-ड्रेन परजीवी कॅपेसिटरद्वारे तयार केलेले आउटपुट कॅपेसिटन्स.
-
Crss रिव्हर्स ट्रान्सफर कॅपेसिटन्स — गेट-ड्रेन कॅपेसिटन्स (मिलर कॅपेसिटन्स).
हे मोजमाप 1 मेगाहर्ट्झच्या वारंवारतेवर 25 V च्या स्त्रोत-ते-स्रोत व्होल्टेजसह केले गेले. आकृती 5 स्त्रोत-ते-स्रोत व्होल्टेजवर या पॅरामीटर्सचे अवलंबन दर्शविते.
खालील सारणी (चित्र 4 पहा) स्त्रोत आणि निचरा दरम्यान पारंपारिकपणे स्थित एकात्मिक अंतर्गत फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर डायोडच्या वैशिष्ट्यांचे वर्णन करते.
-
सतत स्रोत चालू आहे (बॉडी डायोड) — डायोडचा जास्तीत जास्त सतत स्त्रोत प्रवाह.
-
Ism स्पंदित स्त्रोत वर्तमान (बॉडी डायोड) — डायोडद्वारे जास्तीत जास्त परवानगीयोग्य नाडी प्रवाह.
-
Vsd डायोड फॉरवर्ड व्होल्टेज — डायोडवर 25 °C वर फॉरवर्ड व्होल्टेज ड्रॉप आणि गेट 0 V असताना 20 A ड्रेन करंट.
-
trr रिव्हर्स रिकव्हरी वेळ — डायोड रिव्हर्स रिकव्हरी वेळ.
-
Qrr रिव्हर्स रिकव्हरी चार्ज — डायोड रिकव्हरी चार्ज.
-
टन फॉरवर्ड टर्न-ऑन टाइम - डायोडची टर्न-ऑन वेळ मुख्यतः ड्रेन आणि स्त्रोत इंडक्टन्समुळे असते.
पुढे डेटा शीटमध्ये, तापमान, विद्युतप्रवाह, व्होल्टेज आणि त्यांच्या दरम्यान दिलेल्या पॅरामीटर्सच्या अवलंबनाचे आलेख दिले आहेत (चित्र 5).
ड्रेन-स्रोत व्होल्टेज आणि 20 μs च्या पल्स कालावधीवर गेट-स्रोत व्होल्टेजवर अवलंबून, ड्रेन वर्तमान मर्यादा दिली जाते. पहिली आकृती 25 डिग्री सेल्सिअस तापमानाची आहे, दुसरी 150 डिग्री सेल्सिअस तापमानाची आहे. वाहिनी उघडण्याच्या नियंत्रणक्षमतेवर तापमानाचा प्रभाव स्पष्ट आहे.
आकृती 6 या FET चे हस्तांतरण वैशिष्ट्य ग्राफिकरित्या दर्शवते. अर्थात, गेट-स्रोत व्होल्टेज 10 V च्या जितके जवळ असेल तितके ट्रान्झिस्टर चालू होईल. येथे तापमानाचा प्रभावही स्पष्टपणे दिसून येतो.
आकृती 7 तपमानावर 20 A च्या ड्रेन करंटवर ओपन चॅनेलच्या प्रतिकाराचे अवलंबन दर्शविते. साहजिकच, जसजसे तापमान वाढते तसतसे चॅनेलची प्रतिकारशक्ती वाढते.
आकृती 8 लागू केलेल्या स्त्रोत-स्रोत व्होल्टेजवर परजीवी कॅपेसिटन्स मूल्यांचे अवलंबन दर्शवते. हे पाहिले जाऊ शकते की स्त्रोत-ड्रेन व्होल्टेज 20 V च्या उंबरठ्यावर ओलांडल्यानंतरही, कॅपेसिटन्स लक्षणीय बदलत नाहीत.
आकृती 9 अंतर्गत डायोडमधील फॉरवर्ड व्होल्टेज ड्रॉपचे अवलंबन ड्रेन करंटच्या परिमाणावर आणि तापमानावर दर्शवते. आकृती 8 ट्रान्झिस्टरचे सुरक्षित ऑपरेटिंग क्षेत्र ऑन-टाइम लांबी, ड्रेन करंट मॅग्निट्यूड आणि ड्रेन-सोर्स व्होल्टेजचे कार्य म्हणून दाखवते.
आकृती 11 कमाल ड्रेन करंट विरुद्ध केस तापमान दर्शवते.
आकृती a आणि b गेट व्होल्टेज वाढवण्याच्या प्रक्रियेत आणि गेट कॅपेसिटन्स शून्यावर सोडण्याच्या प्रक्रियेत ट्रान्झिस्टर उघडण्याच्या वेळेचे आकृती दर्शवणारे मापन सर्किट आणि आलेख दर्शविते.
आकृती 12 कर्तव्य चक्रावर अवलंबून, नाडीच्या कालावधीवर ट्रान्झिस्टर (क्रिस्टल बॉडी) च्या सरासरी थर्मल वैशिष्ट्याच्या अवलंबनाचे आलेख दर्शविते.
आकृती a आणि b हे मापन सेटअप आणि इंडक्टर उघडल्यावर नाडीच्या ट्रान्झिस्टरवरील विनाशकारी प्रभावाचा आलेख दर्शवतात.
आकृती 14 व्यत्ययित करंट आणि तापमानाच्या मूल्यावर नाडीच्या जास्तीत जास्त परवानगीयोग्य उर्जेचे अवलंबन दर्शविते.
आकृती a आणि b गेट चार्ज मापनाचा आलेख आणि आकृती दर्शवतात.
आकृती 16 ट्रान्झिस्टरच्या अंतर्गत डायोडमध्ये मोजमाप सेटअप आणि विशिष्ट ट्रान्झिएंट्सचा आलेख दर्शविते.
शेवटची आकृती IRFP460LC ट्रान्झिस्टरचे केस, त्याचे परिमाण, पिनमधील अंतर, त्यांची संख्या: 1-गेट, 2-ड्रेन, 3-पूर्व दर्शवते.
त्यामुळे, डेटा शीट वाचल्यानंतर, कोणताही विकासक डिझाइन केलेल्या किंवा दुरुस्त केलेल्या पॉवर कन्व्हर्टरसाठी योग्य पॉवर किंवा जास्त नाही, फील्ड इफेक्ट किंवा IGBT ट्रान्झिस्टर निवडण्यास सक्षम असेल. वेल्डिंग इन्व्हर्टर, वारंवारता कामगार किंवा इतर पॉवर स्विचिंग कन्व्हर्टर.
फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचे पॅरामीटर्स जाणून घेतल्यास, तुम्ही सक्षमपणे ड्रायव्हर विकसित करू शकता, कंट्रोलर कॉन्फिगर करू शकता, थर्मल गणना करू शकता आणि जास्त स्थापित न करता योग्य हीटसिंक निवडू शकता.