Ако се питате или бринете тачно колико снаге ваш МОСФЕТ може да поднесе у екстремним условима или у екстремним дисипативним ситуацијама, СОА бројке уређаја су управо оно што бисте требали да гледате.
У овом посту ћемо свеобухватно расправљати о Сигурном оперативном подручју или СОА-и, као што је приказано у табели података МОСФЕТ-а.
Следи МОСФЕТ сигурно радно подручје или СОА граф који се обично види у свима Текас Инструментс табеле са подацима.
МОСФЕТ СОА је описан као величина која одређује максималну снагу коју ФЕТ може поднети док ради у региону засићења.
Увећани увид у СОА графикон можете видети на следећој слици испод.
На СОА графикону изнад можемо да видимо сва ова ограничења и границе. И дубље у графикону налазимо додатна ограничења за различито трајање појединачног импулса. А ове линије унутар графикона могле би се одредити или прорачунима или физичким мерењима.
У ранијим и старијим таблицама података ови параметри су процењивани израчунатим вредностима.
Међутим, обично се препоручује да се ови параметри практично мере. Ако их процените помоћу формула, на крају бисте могли добити хипотетичке вредности које су можда буквално много веће него што ФЕТ може толерисати у стварном свету. Или можда можете смањити (прекомерно надокнадити) параметре на ниво који је можда превише пригушен у односу на оно са чиме ФЕТ заправо може да се носи.
Тако у следећим дискусијама учимо СОА параметре који се вреднују кроз стварне практичне методе, а не помоћу формула или симулација.
Почнимо са разумевањем шта је режим засићења и линеарни режим у ФЕТ-овима.
Линеарни режим вс режим засићења
Позивајући се на горњи графикон, линеарни режим је дефинисан као регион у којем је РДС (укључен) или отпор извора струје ФЕТ-а.
То значи да је струја која пролази кроз ФЕТ директно пропорционална пристраности одвода до извора кроз ФЕТ. Често је познат и као омски регион, јер ФЕТ у основи делује слично фиксном отпору.
Сада, ако почнемо да повећавамо напон пристраности извора одвода на ФЕТ, на крају ћемо пронаћи ФЕТ који делује у региону познатом као регион засићења. Једном када се МОСФЕТ операција присили у подручје засићења, струја (појачала) која се креће преко МОСФЕТ-а преко одвода до извора више не реагује на повећање напона одступања од извора до извора.
Стога, без обзира на то за колико повећавате одводни напон, овај ФЕТ наставља да кроз њега преноси фиксни максимални ниво струје.
Једини начин на који можете манипулисати струјом је обично променом напона од капије до извора.
Међутим, чини се да је ова ситуација помало збуњујућа, јер су ово углавном ваши уџбенички описи линеарног и подручја засићења. Раније смо сазнали да се овај параметар често назива омским регионом. Ипак, неколицина људи ово заправо назива линеарним регионом. Можда је начин размишљања, па, ово изгледа као равна линија, па мора бити линеарно?
Ако приметите људе који расправљају о апликацијама за замену путем интернета, они ће то изразити, па, ја радим у линеарном региону. Али то је у суштини технолошки неприкладно.
Разумевање МОСФЕТ СОА-е
Сад кад знамо шта је регион засићења ФЕТ-ом, сада можемо детаљно прегледати наш СОА граф. СОА се може поделити на 5 појединачних ограничења. Научимо шта су тачно.
РДС (укључено) ограничење
Прва линија на графикону која је сиве боје представља РДС (укључено) ограничење ФЕТ-а. А ово је регион који ефикасно ограничава максималну количину струје кроз ФЕТ због отпора уређаја на укључивање.
Другим речима, указује на највећи отпор МОСФЕТ-а који може постојати при максимално подношљивој температури споја МОСФЕТ-а.
Примећујемо да ова сива линија има позитиван константан нагиб јединства, једноставно зато што свака тачка унутар ове линије поседује идентичну количину ОН отпора, у складу са Охмовим законом, који каже да је Р једнако В подељено са И.
Тренутно ограничење
Следећа линија ограничења на СОА графикону представља тренутно ограничење. Горе на графикону могу се видети различите вредности пулса означене плавом, зеленом, љубичастом линијом, ограничене на 400 ампера горњом хоризонталном црном линијом.
Кратки водоравни пресек ЦРВЕНЕ линије означава ограничење пакета уређаја или ограничење континуиране струје (ДЦ) ФЕТ-а, око 200 ампера.
Максимално ограничење снаге
Треће СОА ограничење је линија ограничења максималне снаге МОСФЕТ-а, представљена наранџастом косом линијом.
Као што примећујемо, ова линија има константан нагиб, али негативан. Она је константна, јер свака тачка на овој СОА линији ограничења снаге носи исту константну снагу, представљену формулом П = ИВ.
Дакле, у овој СОА логаритамској кривој ово генерише нагиб од -1. Негативни знак је због чињенице да се проток струје кроз МОСФЕТ овде смањује како се повећава напон одвода.
Ова појава је првенствено због негативних карактеристика коефицијента МОСФЕТ-а који ограничава струју кроз уређај како се повећава његова температура споја.
Ограничење топлотне нестабилности
Даље, четврто ограничење МОСФЕТ-а у његовом сигурном радном подручју означено је жутом косом линијом, која представља ограничење топлотне нестабилности.
Широм овог дела СОА постаје заиста пресудно заправо мерити радни капацитет уређаја. То је зато што се ово подручје термичке нестабилности не може предвидети на било који одговарајући начин.
Због тога практично морамо да анализирамо МОСФЕТ у овој области како бисмо сазнали где ФЕТ може да закаже и тачно која је радна способност одређеног уређаја?
Тако сада можемо да видимо, ако бисмо узели ово максимално ограничење снаге и проширили га до краја на дну жуте линије, одједном, шта онда пронађемо?
Открили смо да је ограничење отказа МОСФЕТ-а на врло ниском нивоу, што је много ниже вредности у поређењу са регионом ограничења максималне снаге који се промовише на техничком листу (представљен наранџастим нагибом).
Или претпоставимо да смо превише конзервативни и кажемо људима да, хеј, изгледа да је доњи део жуте линије заправо оно што ФЕТ може максимално да поднесе. Па, можда смо на најсигурнијој страни са овом изјавом, али можда смо прекомерно надокнадили могућност ограничења снаге уређаја, што можда није разумно, зар не?
Управо због тога се ово подручје термичке нестабилности не може утврдити или захтевати формулама, већ мора бити стварно тестирано.
Ограничење напона пробоја
Пето подручје ограничења на СОА графикону је ограничење напона пробоја, представљено црном вертикалном линијом. Што је само максимални капацитет ФЕТ-а за руковање напоном одвода.
Као што је приказано на графикону, уређај поседује 100-волтни БВДСС, што објашњава зашто је ова црна вертикална линија примењена на ознаку одвода одвода од 100 волти.
Било би интересантно мало више истражити ранији појам топлотне нестабилности. Да бисмо то постигли, мораћемо да истакнемо фразу која се назива „температурни коефицијент“.
МОСФЕТ температурни коефицијент
Температурни коефицијент МОСФЕТ-а може се дефинисати као промена струје током промене температуре споја МОСФЕТ-а.
Тц = ∂ИД / ∂Тј
Стога, када испитамо криву карактеристика преноса МОСФЕТ-а у његовом техничком листу, налазимо струју одвода до извора ФЕТ-а насупрот растућем напону од улаза до извора ФЕТ-а, такође откривамо да се ове карактеристике процењују на 3 различити температурни опсези.
Нулти температурни коефицијент (ЗТЦ)
Ако погледамо тачку представљену наранџастим кругом, ово бисмо означили као нулти температурни коефицијент МОСФЕТ-а .
У овом тренутку, чак и ако се температура споја уређаја стално повећава, не долази до побољшања у тренутном преносу кроз ФЕТ.
∂ИД./ ∂Тј = 0 , где ЈаД. је одводна струја МОСФЕТ-а, Т.ј представља температуру споја уређаја
Ако погледамо регион преко овог нултог коефицијента температуре (наранџасти круг), док се померамо са негативних -55 на 125 степени Целзијуса, струја кроз ФЕТ заправо почиње да опада.
∂ИД./ ∂Тј <0
Ова ситуација је индикативна да се МОСФЕТ заиста загрева, али снага која се расипа кроз уређај постаје све нижа. То имплицира да заправо не постоји опасност од нестабилности уређаја, а прегревање уређаја може бити дозвољено, а за разлику од БЈТ-ова вероватно не постоји ризик од термалне бекства.
Међутим, код струја у региону испод нултог температурног коефицијента (наранџасти круг) примећујемо тренд, где пораст температуре уређаја, односно преко негативних -55 до 125 степени, узрокује тренутни преносни капацитет од уређај да се стварно повећа.
∂ИД./ ∂Тј > 0
То се дешава због чињенице да је температурни коефицијент МОСФЕТ-а у тим тачкама већи од нуле. Али, с друге стране, повећање струје кроз МОСФЕТ, узрокује сразмерно повећање РДС (укљученог) МОСФЕТ-а (отпор одводном извору) и такође узрокује пропорционални пораст телесне температуре уређаја, што доводи до даље струје пренос преко уређаја. Када МОСФЕТ уђе у ово подручје петље позитивних повратних информација, то може развити нестабилност у понашању МОСФЕТ-а.
Међутим, нико не може рећи да ли се горња ситуација може догодити или не, и не постоји једноставан дизајн за предвиђање када би се ова врста нестабилности могла појавити у МОСФЕТ-у.
То је зато што са МОСФЕТ-ом може бити укључено пуно параметара, у зависности од саме структуре његове густине ћелије или флексибилности пакета за равномерно одвођење топлоте кроз тело МОСФЕТ-а.
Због ових несигурности, фактори попут термичког бекства или било какве топлотне нестабилности у назначеним регионима морају бити потврђени за сваки поједини МОСФЕТ. Не, ови атрибути МОСФЕТ-а не могу се погодити једноставном применом једначине максималног губитка снаге.
Зашто је СОА тако пресудна
СОА подаци могу бити критично корисни у МОСФЕТ апликацијама где се уређајем често управља у зонама засићења.
Такође је корисно у хот-свап или Орингових контролерских апликација, где постаје пресудно тачно знати колико ће снаге МОСФЕТ моћи да поднесе, позивајући се на њихове СОА табеле.
Практично ћете открити да су вредности МОСФЕТ безбедне радне површине врло корисне за већину потрошача који се баве управљањем мотором, претварачем / претварачем или СМПС производима, где уређај обично ради у екстремним температурама или преоптерећењу.
Извори: МОСФЕТ тренинг , Сигурно оперативно подручје
Претходно: Како функционише ИЦ ЛМ337: Лист са подацима, кругови апликација Даље: Синевални круг претварача класе Д
