Kuelewa MOSFET katika makala moja

Vifaa vya semiconductor ya nguvu hutumiwa sana katika sekta, matumizi, kijeshi na nyanja nyingine, na kuwa na nafasi ya juu ya kimkakati. Wacha tuangalie picha ya jumla ya vifaa vya nguvu kutoka kwa picha:

Vifaa vya semiconductor vya nguvu vinaweza kugawanywa katika aina kamili, aina ya nusu-kudhibitiwa na aina isiyoweza kudhibitiwa kulingana na kiwango cha udhibiti wa ishara za mzunguko. Au kulingana na mali ya ishara ya mzunguko wa kuendesha gari, inaweza kugawanywa katika aina inayotokana na voltage, aina inayotokana na sasa, nk.

Uainishaji	aina	Vifaa maalum vya semiconductor ya nguvu
Udhibiti wa ishara za umeme	Aina iliyodhibitiwa nusu	SCR
	Udhibiti kamili	GTO, GTR, MOSFET,IGBT
	isiyoweza kudhibitiwa	Diode ya Nguvu
Tabia za ishara za kuendesha	Aina inayoendeshwa na voltage	IGBT,MOSFET,SITH
Tabia za ishara za kuendesha	Aina ya sasa inayoendeshwa	SCR, GTO, GTR
Mawimbi ya mawimbi yenye ufanisi	Aina ya kichochezi cha kunde	SCR, GTO
Mawimbi ya mawimbi yenye ufanisi	Aina ya udhibiti wa elektroniki	GTR,MOSFET,IGBT
Hali ambazo elektroni zinazobeba sasa hushiriki	kifaa cha bipolar	Diode ya Nguvu, SCR, GTO, GTR,BSIT,BJT
	Kifaa cha unipolar	MOSFET,SIT
	Kifaa cha mchanganyiko	MCT, IGBT, SITH na IGCT

Vifaa tofauti vya semiconductor ya nguvu vina sifa tofauti kama vile voltage, uwezo wa sasa, uwezo wa kuzuia, na ukubwa. Katika matumizi halisi, vifaa vinavyofaa vinahitaji kuchaguliwa kulingana na nyanja tofauti na mahitaji.

Tabia tofauti za vifaa tofauti vya semiconductor ya nguvu

Sekta ya semiconductor imepitia vizazi vitatu vya mabadiliko ya nyenzo tangu kuzaliwa kwake. Hadi sasa, nyenzo ya kwanza ya semiconductor inayowakilishwa na Si bado inatumiwa hasa katika uwanja wa vifaa vya semiconductor ya nguvu.

Nyenzo za semiconductor		Bandgap (eV)	Kiwango myeyuko(K)	maombi kuu
Vifaa vya semiconductor ya kizazi cha 1	Ge	1.1	1221	Voltage ya chini, mzunguko wa chini, transistors za nguvu za kati, detectors za picha
Vifaa vya semiconductor ya kizazi cha 2	Si	0.7	1687
Vifaa vya semiconductor ya kizazi cha 3	GaAs	1.4	1511	Microwave, vifaa vya mawimbi ya milimita, vifaa vya kutoa mwanga
	SiC	3.05	2826	1. Vifaa vya juu vya joto, vya juu-frequency, vinavyostahimili mionzi 2. Bluu, daraja, diode za violet zinazotoa mwanga, lasers za semiconductor
	GaN	3.4	1973
	AIN	6.2	2470
	C	5.5	= 3800
	ZnO	3.37	2248

Fanya muhtasari wa sifa za vifaa vya nguvu vilivyodhibitiwa nusu na kudhibitiwa kikamilifu:

Aina ya kifaa	SCR	GTR	MOSFET	IGBT
Aina ya udhibiti	Kichochezi cha mapigo	Udhibiti wa sasa	udhibiti wa voltage	kituo cha filamu
mstari wa kujifunga	Kuzima kwa ubadilishaji	kifaa cha kujifunga	kifaa cha kujifunga	kifaa cha kujifunga
mzunguko wa kazi	＜1khz	30khz	20khz-Mhz	＜40khz
Nguvu ya kuendesha gari	ndogo	kubwa	ndogo	ndogo
kubadili hasara	kubwa	kubwa	kubwa	kubwa
hasara ya upitishaji	ndogo	ndogo	kubwa	ndogo
Voltage na kiwango cha sasa	最大	kubwa	kiwango cha chini	zaidi
Maombi ya kawaida	Inapokanzwa kwa uingizaji wa mzunguko wa kati	Kigeuzi cha masafa ya UPS	kubadili ugavi wa umeme	Kigeuzi cha masafa ya UPS
bei	chini kabisa	chini	katikati	ghali zaidi
athari ya moduli ya conductance	kuwa na	kuwa na	hakuna	kuwa na

Wafahamu MOSFET

MOSFET ina kizuizi cha juu cha uingizaji, kelele ya chini, na utulivu mzuri wa joto; ina mchakato rahisi wa utengenezaji na mionzi yenye nguvu, kwa hiyo hutumiwa kwa kawaida katika nyaya za amplifier au nyaya za kubadili;

(1) Vigezo kuu vya uteuzi: voltage ya chanzo-chanzo VDS (kuhimili voltage), kitambulisho cha uvujaji unaoendelea, RDS(imewashwa) ukinzani, uwezo wa kuingiza Ciss (uwezo wa makutano), kipengele cha ubora FOM=Ron*Qg, n.k.

(2) Kwa mujibu wa taratibu tofauti, imegawanywa katika TrenchMOS: mfereji wa MOSFET, hasa katika uwanja wa chini wa voltage ndani ya 100V; SGT (Split Gate) MOSFET: lango la mgawanyiko la MOSFET, hasa katika uwanja wa voltage ya kati na ya chini ndani ya 200V; SJ MOSFET: super junction MOSFET, hasa katika High voltage shamba 600-800V;

Katika usambazaji wa umeme wa kubadili, kama vile mzunguko wa kukimbia wazi, kukimbia huunganishwa na mzigo usio kamili, unaoitwa bomba la wazi. Katika mzunguko wa wazi wa kukimbia, bila kujali jinsi voltage ya mzigo inavyounganishwa, sasa mzigo unaweza kugeuka na kuzima. Ni kifaa bora cha kubadilisha analogi. Hii ndio kanuni ya MOSFET kama kifaa cha kubadili.

Kwa upande wa sehemu ya soko, MOSFET karibu zote zimejilimbikizia mikononi mwa watengenezaji wakuu wa kimataifa. Miongoni mwao, Infineon alipata IR (Kampuni ya Kimataifa ya Urekebishaji ya Amerika) mnamo 2015 na kuwa kiongozi wa tasnia. ON Semiconductor pia ilikamilisha upataji wa Fairchild Semiconductor mnamo Septemba 2016. , sehemu ya soko iliruka hadi nafasi ya pili, na kisha viwango vya mauzo vilikuwa Renesas, Toshiba, IWC, ST, Vishay, Anshi, Magna, nk.;

Bidhaa kuu za MOSFET zimegawanywa katika mfululizo kadhaa: Marekani, Kijapani na Kikorea.

Mfululizo wa Marekani: Infineon, IR, Fairchild, ON Semiconductor, ST, TI, PI, AOS, nk;

Kijapani: Toshiba, Renesas, ROHM, nk;

Mfululizo wa Kikorea: Magna, KEC, AUK, Morina Hiroshi, Shinan, KIA

Kategoria za kifurushi cha MOSFET

Kulingana na jinsi imewekwa kwenye ubao wa PCB, kuna aina mbili kuu za vifurushi vya MOSFET: programu-jalizi (Kupitia Hole) na mlima wa uso (Mlima wa uso). .

Aina ya kuziba ina maana kwamba pini za MOSFET hupitia mashimo yanayopachikwa kwenye ubao wa PCB na kuunganishwa kwenye ubao wa PCB. Vifurushi vya kawaida vya programu-jalizi ni pamoja na: kifurushi cha ndani ya mstari (DIP), kifurushi cha muhtasari wa transistor (TO), na kifurushi cha safu ya gridi ya pini (PGA).

Ufungaji wa programu-jalizi

Kuweka juu ya uso ni mahali ambapo pini za MOSFET na flange ya kusambaza joto huunganishwa kwenye pedi kwenye uso wa bodi ya PCB. Vifurushi vya kawaida vya kuweka uso ni pamoja na: muhtasari wa transistor (D-PAK), transistor ndogo ya muhtasari (SOT), kifurushi kidogo cha muhtasari (SOP), kifurushi cha quad flat (QFP), kibebea cha plastiki yenye risasi (PLCC), n.k.

kifurushi cha mlima wa uso

Pamoja na maendeleo ya teknolojia, bodi za PCB kama vile ubao-mama na kadi za michoro kwa sasa zinatumia kifungashio kidogo cha moja kwa moja cha programu-jalizi, na vifungashio vingi vya kupachika usoni hutumiwa.

1. Kifurushi cha njia mbili (DIP)

Kifurushi cha DIP kina safu mbili za pini na kinahitaji kuingizwa kwenye tundu la chip na muundo wa DIP. Mbinu yake ya utokaji ni SDIP (Shrink DIP), ambayo ni shrink double-in-line package. Uzito wa pini ni mara 6 zaidi kuliko ile ya DIP.

Fomu za muundo wa ufungashaji wa DIP ni pamoja na: DIP ya safu mbili ya kauri ya safu-mbili-mbili, DIP ya safu mbili ya kauri ya safu mbili, DIP ya sura ya risasi (pamoja na aina ya muhuri ya glasi-kauri, aina ya muundo wa uwekaji wa plastiki, ufunikaji wa glasi ya kauri inayoyeyuka. aina) nk. Sifa ya ufungaji wa DIP ni kwamba inaweza kutambua kwa urahisi kulehemu kupitia shimo kwa bodi za PCB na ina utangamano mzuri na ubao wa mama.

Hata hivyo, kwa sababu eneo lake la ufungaji na unene ni kiasi kikubwa, na pini zinaharibiwa kwa urahisi wakati wa mchakato wa kuziba na kufuta, kuegemea ni duni. Wakati huo huo, kutokana na ushawishi wa mchakato, idadi ya pini kwa ujumla haizidi 100. Kwa hiyo, katika mchakato wa ushirikiano wa juu wa sekta ya umeme, ufungaji wa DIP umeondolewa hatua kwa hatua kutoka kwenye hatua ya historia.

2. Kifurushi cha Muhtasari wa Transistor (TO)

Vipimo vya mapema vya ufungashaji, kama vile TO-3P, TO-247, TO-92, TO-92L, TO-220, TO-220F, TO-251, n.k. zote ni miundo ya kifungashio cha programu-jalizi.

TO-3P/247: Ni fomu ya ufungashaji inayotumika sana kwa MOSFET za voltage ya juu na za sasa. Bidhaa hiyo ina sifa ya kuhimili voltage ya juu na upinzani mkali wa kuvunjika. .

TO-220/220F: TO-220F ni mfuko wa plastiki kikamilifu, na hakuna haja ya kuongeza pedi ya kuhami wakati wa kuiweka kwenye radiator; TO-220 ina karatasi ya chuma iliyounganishwa na pini ya kati, na pedi ya kuhami inahitajika wakati wa kufunga radiator. MOSFET za mitindo hii miwili ya vifurushi zina mwonekano sawa na zinaweza kutumika kwa kubadilishana. .

TO-251: Bidhaa hii iliyofungwa hutumiwa hasa kupunguza gharama na kupunguza ukubwa wa bidhaa. Inatumika hasa katika mazingira yenye voltage ya kati na ya juu ya sasa chini ya 60A na voltage ya juu chini ya 7N. .

TO-92: Kifurushi hiki kinatumika tu kwa MOSFET yenye voltage ya chini (sasa chini ya 10A, kuhimili voltage chini ya 60V) na high-voltage 1N60/65, ili kupunguza gharama.

Katika miaka ya hivi karibuni, kutokana na gharama ya juu ya kulehemu ya mchakato wa ufungaji wa programu-jalizi na utendaji duni wa uondoaji wa joto kwa bidhaa za aina ya viraka, mahitaji katika soko la juu ya uso yameendelea kuongezeka, ambayo pia imesababisha maendeleo ya ufungaji wa TO. kwenye ufungaji wa mlima wa uso.

TO-252 (pia huitwa D-PAK) na TO-263 (D2PAK) zote ni vifurushi vya kupachika uso..

TO pakiti mwonekano wa bidhaa

TO252/D-PAK ni kifurushi cha chip za plastiki, ambacho hutumiwa kwa kawaida kwa ajili ya ufungaji wa transistors za nguvu na chips za kuleta utulivu wa voltage. Ni mojawapo ya vifurushi vya sasa vya kawaida. MOSFET inayotumia njia hii ya ufungaji ina elektrodi tatu, lango (G), kukimbia (D), na chanzo (S). Pini ya kukimbia (D) imekatwa na haitumiki. Badala yake, sinki la joto lililo nyuma hutumika kama bomba (D), ambalo lina svetsade moja kwa moja kwa PCB. Kwa upande mmoja, hutumiwa kutoa mikondo mikubwa, na kwa upande mwingine, hutoa joto kupitia PCB. Kwa hiyo, kuna pedi tatu za D-PAK kwenye PCB, na pedi ya kukimbia (D) ni kubwa zaidi. Vipimo vyake vya ufungaji ni kama ifuatavyo:

Vipimo vya ukubwa wa kifurushi cha TO-252/D-PAK

TO-263 ni lahaja ya TO-220. Imeundwa hasa ili kuboresha ufanisi wa uzalishaji na uharibifu wa joto. Inasaidia sana sasa na voltage. Ni kawaida zaidi katika MOSFET za voltage ya kati za sasa chini ya 150A na zaidi ya 30V. Mbali na D2PAK (TO-263AB), pia inajumuisha TO263-2, TO263-3, TO263-5, TO263-7 na mitindo mingine, ambayo iko chini ya TO-263, haswa kwa sababu ya idadi tofauti na umbali wa pini. .

Vipimo vya ukubwa wa kifurushi cha TO-263/D2PAKs

3. Bandika kifurushi cha safu ya gridi (PGA)

Kuna pini nyingi za safu za mraba ndani na nje ya chip ya PGA (Pin Grid Array Package). Kila pini ya safu ya mraba imepangwa kwa umbali fulani karibu na chip. Kulingana na idadi ya pini, inaweza kuundwa kwa miduara 2 hadi 5. Wakati wa ufungaji, ingiza tu chip kwenye tundu maalum la PGA. Ina faida za kuziba na kufungua kwa urahisi na kuegemea juu, na inaweza kukabiliana na masafa ya juu.

Mtindo wa kifurushi cha PGA

Sehemu ndogo zake nyingi za chip zimetengenezwa kwa nyenzo za kauri, na zingine hutumia resin maalum ya plastiki kama substrate. Kwa upande wa teknolojia, umbali wa kituo cha pini kawaida ni 2.54mm, na idadi ya pini huanzia 64 hadi 447. Tabia ya aina hii ya ufungaji ni kwamba kadiri eneo la upakiaji (kiasi) linavyopungua, ndivyo matumizi ya nguvu yanavyopungua (utendaji). ) inaweza kuhimili, na kinyume chake. Mtindo huu wa upakiaji wa chips ulikuwa wa kawaida zaidi katika siku za awali, na ulitumiwa zaidi kwa ajili ya ufungaji wa bidhaa zinazotumia nguvu nyingi kama vile CPU. Kwa mfano, Intel's 80486 na Pentium zote hutumia mtindo huu wa ufungaji; haijapitishwa sana na watengenezaji wa MOSFET.

4. Kifurushi Kidogo cha Muhtasari wa Transistor (SOT)

SOT (Small Out-Line Transistor) ni aina ya kiraka kifurushi cha transistor ndogo ya nguvu, haswa ikiwa ni pamoja na SOT23, SOT89, SOT143, SOT25 (yaani SOT23-5), nk. SOT323, SOT363/SOT26 (yaani SOT23-6) na aina nyingine ni inayotokana, ambayo ni ndogo kwa ukubwa kuliko vifurushi vya TO.

Aina ya kifurushi cha SOT

SOT23 ni kifurushi cha transistor kinachotumiwa kwa kawaida na pini tatu zenye umbo la mrengo, ambazo ni mtoza, emitter na msingi, ambazo zimeorodheshwa pande zote mbili za upande mrefu wa kijenzi. Miongoni mwao, emitter na msingi ni upande mmoja. Wao ni wa kawaida katika transistors ya chini ya nguvu, transistors ya athari ya shamba na transistors ya composite na mitandao ya kupinga. Wana nguvu nzuri, lakini wana uwezo duni wa solderability. Mwonekano umeonyeshwa kwenye Kielelezo (a) hapa chini.

SOT89 ina pini fupi tatu zilizosambazwa upande mmoja wa transistor. Upande wa pili ni sinki ya joto ya chuma iliyounganishwa na msingi ili kuongeza uwezo wa kusambaza joto. Ni kawaida katika transistors za juu za silicon na inafaa kwa matumizi ya juu ya nguvu. Mwonekano umeonyeshwa kwenye Kielelezo (b) hapa chini. .

SOT143 ina pini nne fupi zenye umbo la mrengo, ambazo zinaongozwa kutoka pande zote mbili. Mwisho mpana wa pini ni mtoza. Aina hii ya mfuko ni ya kawaida katika transistors ya juu-frequency, na kuonekana kwake kunaonyeshwa kwenye Mchoro (c) hapa chini. .

SOT252 ni transistor yenye nguvu ya juu yenye pini tatu zinazoongoza kutoka upande mmoja, na pini ya kati ni fupi na ni mtoza. Unganisha kwenye pini kubwa iliyo upande wa pili, ambayo ni karatasi ya shaba kwa ajili ya kusambaza joto, na mwonekano wake ni kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro (d) hapa chini.

Ulinganisho wa kawaida wa kifurushi cha SOT

MOSFET ya nne-terminal SOT-89 hutumiwa kwa kawaida kwenye ubao wa mama. Vipimo na vipimo vyake ni kama ifuatavyo.

SOT-89 vipimo vya ukubwa wa MOSFET (kitengo: mm)

5. Kifurushi Kidogo cha Muhtasari (SOP)

SOP (Kifurushi Kidogo Nje ya Mstari) ni mojawapo ya vifurushi vya kupachika uso, pia huitwa SOL au DFP. Pini hutolewa kutoka pande zote mbili za kifurushi kwa umbo la bawa la seagull (umbo la L). Vifaa ni plastiki na kauri. Viwango vya ufungaji vya SOP ni pamoja na SOP-8, SOP-16, SOP-20, SOP-28, nk. Nambari baada ya SOP inaonyesha idadi ya pini. Vifurushi vingi vya MOSFET SOP hupitisha vipimo vya SOP-8. Sekta mara nyingi huacha "P" na kuifupisha kama SO (Mstari mdogo wa nje).

Saizi ya kifurushi cha SOP-8

SO-8 ilitengenezwa kwa mara ya kwanza na Kampuni ya PHILIP. Imewekwa katika plastiki, haina sahani ya chini ya kusambaza joto, na ina utaftaji mbaya wa joto. Kwa ujumla hutumiwa kwa MOSFET za nguvu za chini. Baadaye, vipimo vya kawaida kama vile TSOP (Kifurushi Nyembamba cha Muhtasari Mdogo), VSOP (Kifurushi Kidogo Sana cha Muhtasari), SSOP (Punya SOP), TSSOP (Thin Shrink SOP), n.k. vilitolewa hatua kwa hatua; kati yao, TSOP na TSSOP hutumiwa kwa kawaida katika ufungaji wa MOSFET.

Vibainishi vinavyotokana na SOP vinavyotumika sana kwa MOSFET

6. Kifurushi cha Quad Flat (QFP)

Umbali kati ya pini za chip kwenye kifurushi cha QFP (Plastic Quad Flat Package) ni ndogo sana na pini ni nyembamba sana. Kwa ujumla hutumika katika mizunguko mikubwa au kubwa zaidi iliyounganishwa, na idadi ya pini kwa ujumla ni zaidi ya 100. Chipu zilizofungashwa katika fomu hii lazima zitumie teknolojia ya kupachika uso wa SMT ili kuuza chip kwenye ubao mama. Mbinu hii ya ufungaji ina sifa kuu nne: ① Inafaa kwa teknolojia ya kuweka uso wa SMD ili kusakinisha nyaya kwenye bodi za saketi za PCB; ② Inafaa kwa matumizi ya masafa ya juu; ③ Ni rahisi kufanya kazi na ina kutegemewa kwa juu; ④ Uwiano kati ya eneo la chip na eneo la ufungaji ni mdogo. Kama vile mbinu ya ufungashaji ya PGA, mbinu hii ya ufungashaji hufunga chipu kwenye kifurushi cha plastiki na haiwezi kutoa joto linalozalishwa wakati chip inafanya kazi kwa wakati ufaao. Inazuia uboreshaji wa utendaji wa MOSFET; na ufungaji wa plastiki yenyewe huongeza ukubwa wa kifaa, ambacho hakikidhi mahitaji ya maendeleo ya semiconductors kwa mwelekeo wa kuwa mwanga, nyembamba, mfupi na ndogo. Kwa kuongeza, aina hii ya njia ya ufungaji inategemea chip moja, ambayo ina matatizo ya ufanisi mdogo wa uzalishaji na gharama kubwa ya ufungaji. Kwa hivyo, QFP inafaa zaidi kwa matumizi katika saketi za mantiki ya dijiti za LSI kama vile vichakataji mikrosi/safu za lango, na pia inafaa kwa upakiaji wa bidhaa za saketi za analogi za LSI kama vile usindikaji wa mawimbi ya VTR na uchakataji wa mawimbi ya sauti.

7, kifurushi cha gorofa cha Quad bila miongozo (QFN)

Kifurushi cha QFN (Quad Flat Non-leaded paket) kina vifaa vya mawasiliano ya electrode pande zote nne. Kwa kuwa hakuna miongozo, eneo la kupachika ni dogo kuliko QFP na urefu ni wa chini kuliko QFP. Miongoni mwao, kauri QFN pia inaitwa LCC (Leadless Chip Carriers), na plastiki ya gharama nafuu ya QFN kwa kutumia kioo epoxy resin iliyochapishwa nyenzo ya msingi ya substrate inaitwa plastiki LCC, PCLC, P-LCC, nk. Ni ufungaji wa chip wa uso unaojitokeza. teknolojia na saizi ndogo ya pedi, ujazo mdogo, na plastiki kama nyenzo ya kuziba. QFN hutumiwa hasa kwa ufungaji wa mzunguko jumuishi, na MOSFET haitatumika. Walakini, kwa sababu Intel ilipendekeza kiendeshi kilichojumuishwa na suluhisho la MOSFET, ilizindua DrMOS katika kifurushi cha QFN-56 ("56" inarejelea pini 56 za unganisho nyuma ya chipu).

Ikumbukwe kwamba kifurushi cha QFN kina usanidi wa risasi wa nje sawa na kifurushi cha muhtasari mdogo mwembamba sana (TSSOP), lakini saizi yake ni ndogo kwa 62% kuliko TSSOP. Kulingana na data ya uundaji wa QFN, utendaji wake wa joto ni 55% ya juu kuliko ule wa ufungaji wa TSSOP, na utendaji wake wa umeme (inductance na capacitance) ni 60% na 30% ya juu kuliko ufungaji wa TSSOP mtawalia. Hasara kubwa ni kwamba ni vigumu kutengeneza.

DrMOS katika kifurushi cha QFN-56

Ugavi wa kawaida wa kubadilisha umeme wa DC/DC wa kushuka chini hauwezi kukidhi mahitaji ya msongamano wa juu wa nguvu, wala hauwezi kutatua tatizo la athari za parameta ya vimelea katika masafa ya juu ya kubadili. Pamoja na uvumbuzi na maendeleo ya teknolojia, imekuwa ukweli kuunganisha madereva na MOSFETs kujenga moduli za chip nyingi. Njia hii ya ujumuishaji inaweza kuokoa nafasi kubwa na kuongeza wiani wa matumizi ya nguvu. Kupitia uboreshaji wa madereva na MOSFETs, imekuwa ukweli. Ufanisi wa nguvu na ubora wa sasa wa DC, hii ni IC ya dereva iliyojumuishwa ya DrMOS.

Renesas kizazi cha 2 DrMOS

Kifurushi kisicho na risasi cha QFN-56 hufanya kizuizi cha joto cha DrMOS kuwa chini sana; kwa uunganisho wa waya wa ndani na muundo wa klipu ya shaba, wiring za PCB za nje zinaweza kupunguzwa, na hivyo kupunguza inductance na upinzani. Kwa kuongeza, mchakato wa MOSFET wa silicon ya kina-channel unaotumiwa unaweza pia kupunguza kwa kiasi kikubwa upitishaji, ubadilishaji na hasara za malipo ya lango; inaoana na aina mbalimbali za vidhibiti, inaweza kufikia hali tofauti za uendeshaji, na inasaidia hali ya ubadilishaji wa awamu ya APS (Kubadilisha Awamu Otomatiki). Kando na ufungashaji wa QFN, vifungashio baina ya pande mbili za gorofa zisizo na risasi (DFN) pia ni mchakato mpya wa ufungashaji wa kielektroniki ambao umetumika sana katika vipengele mbalimbali vya ON Semiconductor. Ikilinganishwa na QFN, DFN ina elektroni chache za kuongoza pande zote mbili.

8, Kibebea Chip kinachoongoza kwa Plastiki (PLCC)

PLCC (Plastiki Quad Flat Package) ina umbo la mraba na ni ndogo zaidi kuliko kifurushi cha DIP. Ina pini 32 zilizo na pini pande zote. Pini zinaongozwa kutoka pande nne za kifurushi kwa umbo la T. Ni bidhaa ya plastiki. Umbali wa kituo cha pini ni 1.27mm, na idadi ya pini huanzia 18 hadi 84. Pini za umbo la J hazipunguki kwa urahisi na ni rahisi kufanya kazi kuliko QFP, lakini ukaguzi wa kuonekana baada ya kulehemu ni ngumu zaidi. Ufungaji wa PLCC unafaa kwa kusakinisha wiring kwenye PCB kwa kutumia teknolojia ya kuweka uso wa SMT. Ina faida za ukubwa mdogo na kuegemea juu. Ufungaji wa PLCC ni wa kawaida na hutumiwa katika mantiki LSI, DLD (au kifaa cha mantiki ya programu) na saketi zingine. Fomu hii ya ufungaji mara nyingi hutumiwa katika BIOS ya ubao wa mama, lakini kwa sasa haipatikani sana katika MOSFETs.

Ujumuishaji na uboreshaji kwa biashara kuu

Kutokana na mwenendo wa maendeleo ya voltage ya chini na sasa ya juu katika CPU, MOSFET zinahitajika kuwa na pato kubwa la sasa, upinzani wa chini, uzalishaji wa joto la chini, utenganishaji wa joto haraka, na ukubwa mdogo. Mbali na kuboresha teknolojia ya utengenezaji wa chip na michakato, watengenezaji wa MOSFET pia wanaendelea kuboresha teknolojia ya ufungashaji. Kwa msingi wa upatanifu na vipimo vya kawaida vya mwonekano, wanapendekeza maumbo mapya ya kifungashio na kusajili majina ya chapa za biashara kwa vifurushi vipya wanavyotengeneza.

1、 RENESAS WPAK, LFPAK na vifurushi vya LFPAK-I

WPAK ni kifurushi cha mionzi ya joto ya juu iliyotengenezwa na Renesas. Kwa kuiga kifurushi cha D-PAK, shimoni la joto la chip lina svetsade kwenye ubao wa mama, na joto hutolewa kupitia ubao wa mama, ili kifurushi kidogo cha WPAK kinaweza pia kufikia sasa ya pato la D-PAK. WPAK-D2 hupakia MOSFET mbili za juu/chini ili kupunguza uingizaji wa nyaya.

Saizi ya kifurushi cha Renesas WPAK

LFPAK na LFPAK-I ni vifurushi vingine viwili vidogo vilivyotengenezwa na Renesas ambavyo vinaoana na SO-8. LFPAK ni sawa na D-PAK, lakini ni ndogo kuliko D-PAK. LFPAK-i huweka sinki la joto kuelekea juu ili kutoa joto kupitia sinki ya joto.

Vifurushi vya Renesas LFPAK na LFPAK-I

2. Vishay Power-PAK na ufungaji wa Polar-PAK

Power-PAK ni jina la kifurushi cha MOSFET kilichosajiliwa na Vishay Corporation. Power-PAK inajumuisha vipimo viwili: Power-PAK1212-8 na Power-PAK SO-8.

Kifurushi cha Vishay Power-PAK1212-8

Kifurushi cha Vishay Power-PAK SO-8

Polar PAK ni kifurushi kidogo kilicho na utaftaji wa joto wa pande mbili na ni mojawapo ya teknolojia kuu za ufungashaji za Vishay. Polar PAK ni sawa na kifurushi cha kawaida cha so-8. Ina pointi za kutoweka kwenye pande zote za juu na za chini za mfuko. Si rahisi kukusanya joto ndani ya kifurushi na inaweza kuongeza wiani wa sasa wa sasa wa uendeshaji hadi mara mbili ya SO-8. Hivi sasa, Vishay imeidhinisha teknolojia ya Polar PAK kwa STMicroelectronics.

Kifurushi cha Vishay Polar PAK

3. Onsemi SO-8 na WDFN8 vifurushi vya kuongoza gorofa

ON Semiconductor imetengeneza aina mbili za MOSFET za gorofa, kati ya hizo SO-8 zinazoendana na gorofa-lead hutumiwa na bodi nyingi. KWENYE Semiconductor ya NVMx iliyozinduliwa hivi karibuni na MOSFET za nguvu za NVTx hutumia vifurushi kompakt vya DFN5 (SO-8FL) na WDFN8 ili kupunguza hasara za upitishaji. Pia ina QG ya chini na uwezo wa kupunguza hasara za madereva.

KWENYE Semiconductor SO-8 Flat Lead Package

KWENYE Semiconductor kifurushi cha WDFN8

4. Ufungaji wa NXP LFPAK na QLPAK

NXP (zamani Philps) imeboresha teknolojia ya ufungashaji ya SO-8 kuwa LFPAK na QLPAK. Miongoni mwao, LFPAK inachukuliwa kuwa kifurushi cha nguvu cha kuaminika zaidi cha SO-8 duniani; wakati QLPAK ina sifa za ukubwa mdogo na ufanisi wa juu wa uondoaji wa joto. Ikilinganishwa na SO-8 ya kawaida, QLPAK inachukua eneo la bodi ya PCB ya 6*5mm na ina upinzani wa joto wa 1.5k/W.

Kifurushi cha NXP LFPAK

Ufungaji wa NXP QLPAK

4. Mfuko wa ST Semiconductor PowerSO-8

Teknolojia za ufungaji wa chip za MOSFET za nguvu za STMicroelectronics ni pamoja na SO-8, PowerSO-8, PowerFLAT, DirectFET, PolarPAK, n.k. Miongoni mwao, Power SO-8 ni toleo lililoboreshwa la SO-8. Kwa kuongeza, kuna PowerSO-10, PowerSO-20, TO-220FP, H2PAK-2 na vifurushi vingine.

Mfuko wa STMicroelectronics Power SO-8

5. Kifurushi cha Fairchild Semiconductor Power 56

Power 56 ni jina la kipekee la Farichild, na jina lake rasmi ni DFN5×6. Sehemu yake ya ufungaji inalinganishwa na ile ya TSOP-8 inayotumiwa kawaida, na kifurushi nyembamba huokoa urefu wa kibali cha sehemu, na muundo wa Thermal-Pad chini hupunguza upinzani wa joto. Kwa hiyo, wazalishaji wengi wa vifaa vya nguvu wametumia DFN5 × 6.

Kifurushi cha Fairchild Power 56

6. Kifurushi cha FET cha Kimataifa cha Rectifier (IR).

Direct FET hutoa upoaji bora wa juu katika SO-8 au alama ndogo zaidi na inafaa kwa programu za kubadilisha nguvu za AC-DC na DC-DC katika kompyuta, kompyuta ndogo, mawasiliano ya simu na vifaa vya kielektroniki vya watumiaji. Ubunifu wa chuma cha DirectFET hutoa utaftaji wa joto wa pande mbili, ikiongeza vyema uwezo wa sasa wa kushughulikia wa vibadilishaji fedha vya masafa ya juu vya DC-DC ikilinganishwa na vifurushi vya kawaida vya plastiki. Kifurushi cha FET ya moja kwa moja ni aina iliyowekwa nyuma, na bomba la kukimbia (D) la joto likitazama juu na kufunikwa na ganda la chuma, ambalo joto hutolewa. Ufungaji wa FET wa moja kwa moja huboresha sana uondoaji wa joto na huchukua nafasi kidogo na utaftaji mzuri wa joto.

Fanya muhtasari

Katika siku zijazo, kama tasnia ya utengenezaji wa elektroniki inaendelea kukuza katika mwelekeo wa nyembamba-nyembamba, miniaturization, voltage ya chini, na sasa ya juu, mwonekano na muundo wa ufungaji wa ndani wa MOSFET pia utabadilika ili kukabiliana vyema na mahitaji ya maendeleo ya utengenezaji. viwanda. Kwa kuongezea, ili kupunguza kizingiti cha uteuzi kwa watengenezaji wa kielektroniki, mwelekeo wa ukuzaji wa MOSFET katika mwelekeo wa urekebishaji na ufungashaji wa kiwango cha mfumo utazidi kuwa dhahiri, na bidhaa zitakua kwa njia iliyoratibiwa kutoka kwa vipimo vingi kama vile utendaji na gharama. . Kifurushi ni mojawapo ya vipengele muhimu vya kumbukumbu kwa uteuzi wa MOSFET. Bidhaa tofauti za kielektroniki zina mahitaji tofauti ya umeme, na mazingira tofauti ya usakinishaji pia yanahitaji vipimo vya saizi inayolingana ili kukidhi. Katika uteuzi halisi, uamuzi unapaswa kufanywa kulingana na mahitaji halisi chini ya kanuni ya jumla. Mifumo mingine ya kielektroniki imepunguzwa na saizi ya PCB na urefu wa ndani. Kwa mfano, vifaa vya nguvu vya moduli vya mifumo ya mawasiliano kawaida hutumia vifurushi vya DFN5 * 6 na DFN3 * 3 kutokana na vikwazo vya urefu; katika baadhi ya vifaa vya nguvu vya ACDC, miundo nyembamba-nyembamba au kutokana na mapungufu ya ganda yanafaa kwa kuunganisha TO220 za vifurushi vya MOSFET za nguvu. Kwa wakati huu, pini zinaweza kuingizwa moja kwa moja kwenye mizizi, ambayo haifai kwa bidhaa za vifurushi vya TO247; baadhi ya miundo nyembamba zaidi inahitaji pini za kifaa kupigwa na kuwekwa gorofa, ambayo itaongeza utata wa uteuzi wa MOSFET.

Jinsi ya kuchagua MOSFET

Mhandisi mmoja aliwahi kuniambia kuwa hakuwahi kutazama ukurasa wa kwanza wa karatasi ya data ya MOSFET kwa sababu habari ya "vitendo" ilionekana tu kwenye ukurasa wa pili na zaidi. Takriban kila ukurasa kwenye laha ya data ya MOSFET ina taarifa muhimu kwa wabunifu. Lakini si mara zote wazi jinsi ya kutafsiri data iliyotolewa na wazalishaji.

Nakala hii inaangazia baadhi ya vipimo muhimu vya MOSFET, jinsi zinavyoelezwa kwenye hifadhidata, na picha wazi unayohitaji kuzielewa. Kama vifaa vingi vya elektroniki, MOSFET huathiriwa na halijoto ya kufanya kazi. Kwa hiyo ni muhimu kuelewa hali ya mtihani ambayo viashiria vilivyotajwa vinatumika. Pia ni muhimu kuelewa ikiwa viashirio unavyoona katika "Utangulizi wa Bidhaa" ni "kiwango cha juu zaidi" au "kawaida", kwa sababu baadhi ya laha za data haziweki wazi.

Kiwango cha voltage

Sifa ya msingi ambayo huamua MOSFET ni voltage yake ya chanzo-chanzo VDS, au "voltage ya kuvunjika kwa chanzo cha maji", ambayo ni voltage ya juu zaidi ambayo MOSFET inaweza kuhimili bila uharibifu wakati lango limezungushwa kwa muda mfupi hadi chanzo na mkondo wa kukimbia. ni 250μA. . VDS pia inaitwa "voltage ya juu kabisa katika 25 ° C", lakini ni muhimu kukumbuka kuwa voltage hii kabisa inategemea joto, na kwa kawaida kuna "mgawo wa joto wa VDS" kwenye karatasi ya data. Pia unahitaji kuelewa kuwa kiwango cha juu cha VDS ni voltage ya DC pamoja na miisho ya voltage na viwimbi ambavyo vinaweza kuwa kwenye sakiti. Kwa mfano, ikiwa unatumia kifaa cha 30V kwenye umeme wa 30V na 100mV, 5ns spike, voltage itazidi kikomo cha juu kabisa cha kifaa na kifaa kinaweza kuingia katika hali ya avalanche. Katika kesi hii, uaminifu wa MOSFET hauwezi kuhakikishiwa. Kwa joto la juu, mgawo wa joto unaweza kubadilisha kwa kiasi kikubwa voltage ya kuvunjika. Kwa mfano, baadhi ya MOSFET za N-chaneli zilizo na kiwango cha voltage ya 600V zina mgawo mzuri wa joto. Zinapokaribia kiwango cha juu cha halijoto chao cha makutano, mgawo wa halijoto husababisha MOSFET hizi kufanya kazi kama MOSFET 650V. Sheria nyingi za muundo wa watumiaji wa MOSFET zinahitaji kigezo cha kupunguza kati ya 10% hadi 20%. Katika baadhi ya miundo, kwa kuzingatia kwamba voltage halisi ya kuvunjika ni 5% hadi 10% ya juu kuliko thamani iliyopimwa saa 25 ° C, upeo unaofanana wa kubuni muhimu utaongezwa kwa kubuni halisi, ambayo ni ya manufaa sana kwa kubuni. Muhimu sawa kwa uteuzi sahihi wa MOSFET ni kuelewa jukumu la VGS ya voltage ya lango wakati wa mchakato wa upitishaji. Voltage hii ni voltage ambayo inahakikisha upitishaji kamili wa MOSFET chini ya hali ya juu ya RDS(on). Ndiyo maana upinzani wa on-upinzani daima unahusiana na kiwango cha VGS, na ni kwa voltage hii tu ambayo kifaa kinaweza kugeuka. Tokeo muhimu la muundo ni kwamba huwezi kuwasha MOSFET kikamilifu na voltage ya chini kuliko VGS ya chini inayotumika kufikia ukadiriaji wa RDS(imewashwa). Kwa mfano, ili kuendesha MOSFET kikamilifu na kidhibiti kidogo cha 3.3V, unahitaji kuwasha MOSFET kwa VGS=2.5V au chini.

Upinzani, malipo ya lango, na "takwimu ya sifa"

Upinzani wa MOSFET kila wakati huamuliwa kwa voltages moja au zaidi kutoka kwa lango hadi chanzo. Upeo wa juu wa RDS(umewashwa) unaweza kuwa 20% hadi 50% zaidi ya thamani ya kawaida. Kikomo cha juu kabisa cha RDS(imewashwa) kwa kawaida hurejelea thamani katika joto la makutano la 25°C. Katika halijoto ya juu zaidi, RDS(imewashwa) inaweza kuongezeka kwa 30% hadi 150%, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 1. Kwa kuwa RDS(imewashwa) inabadilika na halijoto na thamani ya chini ya upinzani haiwezi kuhakikishwa, kugundua sasa kwa msingi wa RDS(imewashwa) si. mbinu sahihi sana.

RDS(imewashwa) huongezeka kwa halijoto katika anuwai ya 30% hadi 150% ya kiwango cha juu cha joto cha kufanya kazi

Kielelezo 1 RDS(imewashwa) huongezeka kwa halijoto ya kati ya 30% hadi 150% ya kiwango cha juu cha halijoto ya uendeshaji.

Upinzani unapoingia ni muhimu sana kwa MOSFET za N-chaneli na P-chaneli. Katika kubadili vifaa vya umeme, Qg ni kigezo muhimu cha uteuzi kwa N-chaneli MOSFET zinazotumiwa katika kubadili vifaa vya umeme kwa sababu Qg huathiri hasara za kubadili. Hasara hizi zina athari mbili: moja ni wakati wa kubadili unaoathiri MOSFET kuwasha na kuzima; nyingine ni nishati inayohitajika kuchaji uwezo wa lango wakati wa kila mchakato wa kubadili. Jambo moja la kukumbuka ni kwamba Qg inategemea voltage ya chanzo-lango, hata ikiwa kutumia Vgs ya chini kunapunguza hasara za kubadili. Kama njia ya haraka ya kulinganisha MOSFET zinazokusudiwa kutumika katika kubadili programu, wabunifu mara nyingi hutumia fomula ya umoja inayojumuisha RDS(imewashwa) kwa hasara za upitishaji na Qg kwa kubadili hasara: RDS(on)xQg. Hii "figure of merit" (FOM) ni muhtasari wa utendakazi wa kifaa na inaruhusu MOSFET kulinganishwa kulingana na viwango vya kawaida au vya juu zaidi. Ili kuhakikisha ulinganisho sahihi katika vifaa vyote, unahitaji kuhakikisha kuwa VGS sawa inatumika kwa RDS(on) na Qg, na kwamba thamani za kawaida na za juu zaidi hazichanganyikiwi pamoja katika chapisho. FOM ya chini itakupa utendakazi bora katika kubadili programu, lakini haijahakikishiwa. Matokeo bora ya kulinganisha yanaweza kupatikana tu katika mzunguko halisi, na katika hali nyingine mzunguko unaweza kuhitaji kupangwa vizuri kwa kila MOSFET. Ukadiriaji wa sasa na upotezaji wa nishati, kulingana na hali tofauti za majaribio, MOSFET nyingi zina mkondo mmoja au zaidi unaoendelea wa kukimbia kwenye laha ya data. Utataka kuangalia laha ya data kwa makini ili kubaini kama ukadiriaji uko katika halijoto iliyobainishwa (km TC=25°C), au halijoto iliyoko (km TA=25°C). Ni ipi kati ya maadili haya inafaa zaidi itategemea sifa za kifaa na matumizi (ona Mchoro 2).

Thamani zote za juu kabisa za sasa na za nguvu ni data halisi

Kielelezo 2 Maadili yote ya juu kabisa ya sasa na ya nguvu ni data halisi

Kwa vifaa vidogo vya kupachika uso vinavyotumika katika vifaa vinavyoshikiliwa kwa mkono, kiwango cha sasa kinachofaa zaidi kinaweza kuwa katika halijoto iliyoko ya 70°C. Kwa vifaa vikubwa vilivyo na kuzama kwa joto na kupoeza hewa kwa kulazimishwa, kiwango cha sasa cha TA=25℃ kinaweza kuwa karibu na hali halisi. Kwa baadhi ya vifaa, kufa kunaweza kushughulikia zaidi ya sasa katika halijoto yake ya juu ya makutano kuliko mipaka ya kifurushi. Katika baadhi ya laha za data, kiwango hiki cha sasa cha "die-limited" ni maelezo ya ziada kwa kiwango cha sasa cha "kifurushi-kidogo", ambacho kinaweza kukupa wazo la uimara wa kifaa. Mazingatio sawa yanahusu utaftaji wa nguvu unaoendelea, ambao hautegemei joto tu bali pia kwa wakati. Hebu fikiria kifaa kinachofanya kazi mfululizo kwa PD=4W kwa sekunde 10 kwa TA=70℃. Kinachojumuisha "muda unaoendelea" kitatofautiana kulingana na kifurushi cha MOSFET, kwa hivyo utataka kutumia njama ya kawaida ya kizuizi cha joto kutoka kwa hifadhidata ili kuona jinsi utaftaji wa umeme unavyoonekana baada ya sekunde 10, sekunde 100 au dakika 10. . Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro wa 3, mgawo wa upinzani wa joto wa kifaa hiki maalum baada ya mpigo wa sekunde 10 ni takriban 0.33, ambayo ina maana kwamba mara tu kifurushi kinapofikia kueneza kwa mafuta baada ya takriban dakika 10, uwezo wa kifaa wa kusambaza joto ni 1.33W tu badala ya 4W. . Ingawa uwezo wa kusambaza joto wa kifaa unaweza kufikia takriban 2W chini ya upoaji mzuri.

Mchoro 3 Upinzani wa joto wa MOSFET wakati mapigo ya nguvu yanatumika

Kwa kweli, tunaweza kugawanya jinsi ya kuchagua MOSFET katika hatua nne.

Hatua ya kwanza: chagua chaneli N au chaneli P

Hatua ya kwanza ya kuchagua kifaa kinachofaa kwa muundo wako ni kuamua ikiwa utatumia N-channel au P-channel MOSFET. Katika maombi ya kawaida ya nguvu, wakati MOSFET imeunganishwa chini na mzigo umeunganishwa na voltage ya mtandao, MOSFET huunda kubadili upande wa chini. Katika kubadili upande wa chini, MOSFET za N-channel zinapaswa kutumika kutokana na kuzingatia voltage inayohitajika ili kuzima au kuzima kifaa. Wakati MOSFET imeunganishwa kwenye basi na mzigo chini, kubadili upande wa juu hutumiwa. P-channel MOSFETs kawaida hutumika katika topolojia hii, ambayo pia ni kutokana na masuala ya kuendesha voltage. Ili kuchagua kifaa kinachofaa kwa programu yako, lazima ubaini voltage inayohitajika kuendesha kifaa na njia rahisi zaidi ya kuifanya katika muundo wako. Hatua inayofuata ni kuamua kiwango cha voltage kinachohitajika, au kiwango cha juu cha voltage kifaa kinaweza kuhimili. Kiwango cha juu cha voltage, gharama ya kifaa ni kubwa zaidi. Kulingana na uzoefu wa vitendo, voltage iliyopimwa inapaswa kuwa kubwa kuliko voltage ya mtandao au voltage ya basi. Hii itatoa ulinzi wa kutosha ili MOSFET isishindwe. Wakati wa kuchagua MOSFET, ni muhimu kuamua voltage ya juu ambayo inaweza kuvumiliwa kutoka kwa kukimbia hadi chanzo, yaani, VDS ya juu. Ni muhimu kujua kwamba voltage ya juu ya MOSFET inaweza kuhimili mabadiliko na joto. Waumbaji lazima wajaribu tofauti za voltage juu ya safu nzima ya joto ya uendeshaji. Voltage iliyokadiriwa lazima iwe na ukingo wa kutosha kufunika safu hii ya utofauti ili kuhakikisha kuwa mzunguko hautashindwa. Mambo mengine ya usalama ambayo wahandisi wa kubuni wanahitaji kuzingatia ni pamoja na vipindi vya volteji vinavyotokana na kubadili vifaa vya elektroniki kama vile injini au transfoma. Viwango vilivyopimwa hutofautiana kwa matumizi tofauti; kwa kawaida, 20V kwa vifaa vinavyobebeka, 20-30V kwa vifaa vya umeme vya FPGA, na 450-600V kwa programu 85-220VAC.

Hatua ya 2: Amua sasa iliyokadiriwa

Hatua ya pili ni kuchagua rating ya sasa ya MOSFET. Kulingana na usanidi wa mzunguko, sasa hii iliyopimwa inapaswa kuwa kiwango cha juu cha sasa ambacho mzigo unaweza kuhimili chini ya hali zote. Sawa na hali ya voltage, mbuni lazima ahakikishe kuwa MOSFET iliyochaguliwa inaweza kuhimili ukadiriaji huu wa sasa, hata wakati mfumo unazalisha spikes za sasa. Hali mbili za sasa zinazozingatiwa ni hali ya kuendelea na msukumo wa mapigo. Katika hali ya uendeshaji inayoendelea, MOSFET iko katika hali ya kutosha, ambapo sasa inapita kwa kuendelea kupitia kifaa. Mwiba wa mapigo hurejelea mawimbi makubwa (au mkondo wa mwiba) unaopita kwenye kifaa. Mara tu kiwango cha juu cha sasa chini ya hali hizi kimeamua, ni suala la kuchagua kifaa ambacho kinaweza kushughulikia sasa upeo huu. Baada ya kuchagua sasa iliyopimwa, hasara ya uendeshaji lazima pia ihesabiwe. Katika hali halisi, MOSFET sio kifaa bora kwa sababu kuna upotezaji wa nishati ya umeme wakati wa mchakato wa upitishaji, ambao huitwa upotezaji wa upitishaji. MOSFET hufanya kama kipinga kigeugeu wakati "imewashwa", ambacho huamuliwa na RDS(ON) ya kifaa na hubadilika sana kulingana na halijoto. Hasara ya nguvu ya kifaa inaweza kuhesabiwa na Iload2 × RDS (ON). Kwa kuwa upinzani dhidi ya mabadiliko ya halijoto, upotevu wa nishati pia utabadilika sawia. Ya juu ya VGS ya voltage inayotumiwa kwa MOSFET, ndogo ya RDS (ON) itakuwa; kinyume chake, juu ya RDS(ON) itakuwa. Kwa mbuni wa mfumo, hapa ndipo ubadilishanaji unapokuja kulingana na voltage ya mfumo. Kwa miundo ya portable, ni rahisi (na zaidi ya kawaida) kutumia voltages ya chini, wakati kwa miundo ya viwanda, voltages ya juu inaweza kutumika. Kumbuka kwamba upinzani wa RDS (ON) utapanda kidogo na sasa. Tofauti katika vigezo mbalimbali vya umeme vya upinzani wa RDS(ON) zinaweza kupatikana katika karatasi ya data ya kiufundi iliyotolewa na mtengenezaji. Teknolojia ina athari kubwa kwa sifa za kifaa, kwa sababu baadhi ya teknolojia huwa na ongezeko la RDS(ON) wakati wa kuongeza kiwango cha juu cha VDS. Kwa teknolojia kama hiyo, ikiwa unakusudia kupunguza VDS na RDS(ON), lazima uongeze saizi ya chip, na hivyo kuongeza saizi ya kifurushi kinacholingana na gharama zinazohusiana za ukuzaji. Kuna teknolojia kadhaa katika tasnia inayojaribu kudhibiti ongezeko la saizi ya chip, ambayo muhimu zaidi ni teknolojia za kusawazisha chaneli na chaji. Katika teknolojia ya mitaro, mfereji wa kina huwekwa kwenye kaki, kawaida huhifadhiwa kwa voltages za chini, ili kupunguza upinzani wa juu wa RDS(ON). Ili kupunguza athari ya kiwango cha juu cha VDS kwenye RDS(ON), mchakato wa ukuaji wa safu wima ya epitaxial/etching ulitumika wakati wa mchakato wa usanidi. Kwa mfano, Fairchild Semiconductor imeunda teknolojia inayoitwa SuperFET ambayo inaongeza hatua za ziada za utengenezaji kwa ajili ya kupunguza RDS(ON). Kuzingatia huku kwa RDS(ON) ni muhimu kwa sababu voltage ya kuvunjika ya MOSFET ya kawaida inavyoongezeka, RDS(ON) huongezeka kwa kasi na kusababisha ongezeko la ukubwa wa kufa. Mchakato wa SuperFET hubadilisha uhusiano wa kielelezo kati ya RDS(ON) na saizi ya kaki kuwa uhusiano wa mstari. Kwa njia hii, vifaa vya SuperFET vinaweza kufikia viwango bora vya chini vya RDS(ON) katika saizi ndogo za kufa, hata kwa kuvunjika kwa voltages hadi 600V. Matokeo yake ni kwamba saizi ya kaki inaweza kupunguzwa hadi 35%. Kwa watumiaji wa mwisho, hii inamaanisha kupungua kwa ukubwa wa kifurushi.

Hatua ya Tatu: Amua Mahitaji ya Joto

Hatua inayofuata katika kuchagua MOSFET ni kuhesabu mahitaji ya joto ya mfumo. Wabunifu lazima wazingatie hali mbili tofauti, hali mbaya zaidi na hali ya ulimwengu halisi. Inashauriwa kutumia matokeo ya hesabu ya hali mbaya zaidi, kwa sababu matokeo haya hutoa kiasi kikubwa cha usalama na kuhakikisha kuwa mfumo hautashindwa. Pia kuna baadhi ya data ya kipimo ambayo inahitaji kuzingatiwa kwenye karatasi ya data ya MOSFET; kama vile upinzani wa joto kati ya makutano ya semicondukta ya kifaa kilichofungwa na mazingira, na kiwango cha juu cha joto cha makutano. Joto la makutano ya kifaa ni sawa na kiwango cha juu cha joto cha mazingira pamoja na bidhaa ya upinzani wa joto na uharibifu wa nguvu (joto la makutano = joto la juu la mazingira + [upinzani wa joto × upotezaji wa nguvu]). Kwa mujibu wa equation hii, upeo wa uharibifu wa nguvu wa mfumo unaweza kutatuliwa, ambayo ni sawa na I2 × RDS (ON) kwa ufafanuzi. Kwa kuwa mbuni ameamua kiwango cha juu cha sasa ambacho kitapita kwenye kifaa, RDS(ON) inaweza kuhesabiwa kwa joto tofauti. Ni muhimu kuzingatia kwamba wakati wa kushughulika na mifano rahisi ya joto, wabunifu lazima pia kuzingatia uwezo wa joto wa makutano ya semiconductor / kesi ya kifaa na kesi / mazingira; hii inahitaji bodi ya mzunguko iliyochapishwa na kifurushi kisichome moto mara moja. Kuvunjika kwa Banguko kunamaanisha kuwa voltage ya nyuma kwenye kifaa cha semiconductor inazidi thamani ya juu na huunda uwanja wa umeme wenye nguvu ili kuongeza sasa kwenye kifaa. Sasa hii itaondoa nguvu, kuongeza joto la kifaa, na ikiwezekana kuharibu kifaa. Makampuni ya semiconductor yatafanya upimaji wa banguko kwenye vifaa, kuhesabu voltage yao ya poromoko, au kupima uimara wa kifaa. Kuna njia mbili za kuhesabu voltage ya Banguko iliyokadiriwa; moja ni njia ya takwimu na nyingine ni hesabu ya joto. Hesabu ya joto hutumiwa sana kwa sababu ni ya vitendo zaidi. Kampuni nyingi zimetoa maelezo ya majaribio ya kifaa chao. Kwa mfano, Fairchild Semiconductor hutoa "Power MOSFET Avalanche Guidelines" (Power MOSFET Avalanche Guidelines-inaweza kupakuliwa kutoka kwa tovuti ya Fairchild). Mbali na kompyuta, teknolojia pia ina ushawishi mkubwa juu ya athari ya anguko. Kwa mfano, ongezeko la ukubwa wa kufa huongeza upinzani wa banguko na hatimaye huongeza uimara wa kifaa. Kwa watumiaji wa mwisho, hii inamaanisha kutumia vifurushi vikubwa zaidi kwenye mfumo.

Hatua ya 4: Tambua utendaji wa kubadili

Hatua ya mwisho katika kuchagua MOSFET ni kuamua utendaji wa kubadili MOSFET. Kuna vigezo vingi vinavyoathiri utendaji wa kubadili, lakini muhimu zaidi ni lango / kukimbia, lango / chanzo na uwezo wa kukimbia / chanzo. Capacitors hizi huleta hasara za kubadili kwenye kifaa kwa sababu zinachajiwa kila wakati zinapobadilisha. Kwa hiyo kasi ya kubadili MOSFET imepunguzwa, na ufanisi wa kifaa pia umepunguzwa. Ili kuhesabu jumla ya hasara katika kifaa wakati wa kubadili, mbuni lazima ahesabu hasara wakati wa kuwasha (Eon) na hasara wakati wa kuzima (Eoff). Nguvu ya jumla ya swichi ya MOSFET inaweza kuonyeshwa kwa mlinganyo ufuatao: Psw=(Eon+Eoff)×marudio ya kubadili. Chaji ya lango (Qgd) ina athari kubwa zaidi katika utendakazi wa kubadili. Kulingana na umuhimu wa kubadili utendaji, teknolojia mpya zinaendelea kutengenezwa ili kutatua tatizo hili la kubadili. Kuongezeka kwa ukubwa wa chip huongeza malipo ya lango; hii huongeza ukubwa wa kifaa. Ili kupunguza upotevu wa ubadilishaji, teknolojia mpya kama vile uoksidishaji wa chini wa chaneli zimeibuka, zinazolenga kupunguza malipo ya lango. Kwa mfano, teknolojia mpya ya SuperFET inaweza kupunguza hasara za upitishaji na kuboresha utendakazi wa kubadili kwa kupunguza RDS(ON) na malipo ya lango (Qg). Kwa njia hii, MOSFETs zinaweza kukabiliana na njia za mpito za kasi ya juu (dv/dt) na mpito wa sasa (di/dt) wakati wa kubadili, na zinaweza kufanya kazi kwa uhakika katika masafa ya juu zaidi ya kubadili.