MOSFET - それは何ですか？ 構造的および技術的特徴

この記事では、この要素について学びます MOSFET。 つまり、 現代の電子機器に使用されているプロパティは、以下で議論されるもの。 MOSFETおよびIGBT - あなたはパワートランジスタの2種類を見つけることができます。 インバータ、パワーサプライ - 彼らは、パルス高電力変換装置に使用されています。 これは、これらの要素のすべての機能を考慮する必要があります。

基本的な情報

これは、そのIGBTとに注意すべき MOSFETトランジスタが 負荷に非常に高いパワーを与えることができます。 このデバイスのすべてではサイズが非常に小さいことが表示されます。 効率は、トランジスタは、95％の値を持って超えています。 MOSFETおよびIGBTでは一つの共通点を持っている-彼らが持っている、孤立シャッター関連の制御パラメータ-結果を。 そのようなトランジスタは、短絡に対して耐性であることができ、これらのデバイスの負の温度係数。 ほぼすべての企業によって生成正規化された過負荷時の値を持つ日付mosfetyへ。

管理用のドライバ

制御回路には電流がないため、静的モードでは、標準の方式を使用することはできません。 集積回路 - それは、特別なドライバを使用する方が理にかなっています。 多くの企業は、単一のパワートランジスタと同様に、ブリッジと半マイル（三相二相）を管理できるようにするデバイスを製造しています。 過電流または短絡、ならびにMOSFETドライバ回路に大きな電圧降下から保護するために - それらがサポート様々な機能を実行することができます。 回路のどのような種類は、以下に詳細に説明します。 これは非常に危険な現象である - パワートランジスタ制御回路の両端の電圧降下があることに留意されたいです。 強力なmosfetyは、別のオペレーティングモード（リニア）に変更される可能性があり、そのためには、失敗します。 クリスタルトランジスタが過熱して燃え尽きます。

故障モード

ホームヘルパー機能ドライバ - それは、過電流保護機能です。 ショート - のいずれかのモードで動作するように、パワートランジスタをよく見ることが必要です。 過電流は、何らかの理由で発生しますが、最も一般的なこと - 負荷の回路や身体に。 そのため、あなたは適切に管理mosfetamiを実装する必要があります。

オーバーロードは、回路の一部の機能が原因で発生します。 半導体ダイオードトランジスタ肩の一時的または逆回復電流が発生する可能性。 このような過負荷の除去は、回路設計方法を発生します。 抵抗選択ゲート制御回路で行うパス（スナバー）を形成中古チェーンは、高電圧および電流タイヤから単離されます。

トランジスタは、障害が負荷に発生したときに回転すると

障害が負荷に発生した場合、コレクタ回路における電流は、ゲートにおける電圧、およびトランジスタのトランスコンダクタンス特性に限定されます。 電源回路は、このように特定の容量を有しているので、 内部抵抗 源自体の短絡電流に対するその影響を発揮することができません。 スイッチが発生すると、トランジスタの電流容量が徐々にコレクタ回路の寄生インダクタンスが存在するために発生し始めます。 この事実は、電圧ディップがあることが理由です。

偽陽性

遷移が終了した後、パワートランジスタに完全に電圧が印加されます。 これは、電力の大部分は、半導体結晶内で消費されるという事実につながります。 短絡モードは、一定期間後に中断することが確実であると結論付けることができます。 誤警報を排除するために十分でなければなりません。 典型的には、時間が範囲1 ... 10マイクロ秒です。 トランジスタ特性が容易に過負荷に耐えるようなものでなければなりません。

場合トランジスタ短絡をロード

同様に、上述の場合に、電流は、トランジスタの特性によって制限されます。 これは、インダクタンス（寄生）によって決定される速度で成長します。 この電流は一定の定常状態値に達する前に、コレクタ電圧が増大します。 ゲート電圧がミラー効果による増加しています。

コレクタ増加の電流は、それが大幅に定常状態値を超えることができます。 このモードのチャネルMOSFETがオフになっていることだけでなく、提供するだけでなく、電圧制限の可能性です。

トランジスタのゲートに印加される電圧が直接短絡電流に依存します。 しかし、半導体素子のゲート電圧の低下にかなり面白い絵です。 飽和電圧が増加し、結果として、導通損失が増加しています。 短絡トランジスタの安定性は、その特性の急峻性に密接に関係しています。

RSと電流増幅率

mosfetov電流でより高いKU、低い飽和電圧。 彼らはまた、短時間の過負荷に耐えることができます。 一方、短絡に対してより耐性である半導体は、非常に高い飽和電圧を有します。 損失も非常に重要です。

短絡電流の大きい方の最大値は、単純なバイポーラトランジスタより先駆型MOSFETを有します。 典型的には、（ゲート電圧が許容可能であることを条件とする）10倍の定格電流値です。 （ヨーロッパとアジア）のメーカーのほとんどは、このような負荷に耐えることができ、損傷していないトランジスタを生成します。

ハイサイド過負荷からドライバーを守ります

過負荷トリップ要素のための様々な方法があります。 異なるメーカーからドライバの助けを借りて、最も効率的な方法を任意の保護機能を実装することができます。 過負荷は、ゲート電圧を低減する必要がある場合。 この場合には、緊急時の動作時間は増加の認識。

これは誤ったトリガ保護回路を排除する結果。 ここでは、MOSFETをチェックする方法は次のとおりです。コンデンサの容量を変更してみてください。 あなたは短絡に対する応答時間を変更する場合は、全体の回路が正常に動作しています。 回路は、一定の責任を持っているいくつかの要素を使用しています。 たとえば、ドライバに結合された、「ERRは、」あなたは時間のコンデンサ過負荷分析を決定することができます。

緊急手術

この時間間隔は、コレクタ回路に定電流スイッチング回路が構成されています。 これは、半導体素子のゲートに電圧降下を与えます。 過負荷のない休止がない場合この場合、トランジスタは10ミリ秒後にオフに切り替えられます。 入力信号から削除されます後に保護が無効になっています。 この行わトリガー保護回路付き。

それが適用されると、時間を経て再閉路MOSFETトランジスタのそれぞれの長さに注意を払う必要があります。 スイッチオンのどのような種類と特徴は何ですか？ このとき、トランジスタが作製された半導体チップの熱時定数（時間）よりも大きくなければならないことに留意されたいです。

回路のデメリット

回路抵抗で高い能力を有するものを用いるが、それらは（寄生特定の材料及び技術の使用による）非常に高いインダクタンスを有しています。 そしてスキームの完璧に機能するための容器がゼロに近いされていることが必要です。 パルス電流を測定するために使用する抵抗は、上記の条件を満たしていなければなりません。 抵抗器の上に巨大な力を失っています。 それは全体のハイサイド駆動回路の効率に影響を与えます。

しかし、電力損失を低減スイッチング回路は、あります。 いずれの場合において飽和電圧は、集電体に依存します。 MOSFET（つまり、資料に記載されている）、この関係を示し、それが原因トランジスタのドレイン電流からチャネル抵抗（アクティブ）に依存しないという事実に線形言えます。 しかし、強力なIGBTトランジスタは、この関係は直線的ではありませんが、簡単に必要な電流保護機能に対応した電圧を選択することができます。

三相ブリッジドライバ

そのようなスキームで電流値を測定する抵抗体に適用されます。 保護電流は、電圧分圧器によって決定されます。 広範な人気は、最大600ボルトの電圧で安定した回路動作を提供するドライバIR2130を、受信しました。 回路は、そのドレイン（それが故障の存在を示すのに役立つ）が開放される電界効果型トランジスタを含みます。 MOSFETは、これらの理由のために質的分離における剛性ジャンパによって基板に実装しました。 これは、ある基準及びフィードバック信号を生成する増幅器を含みます。 ドライバと貫通電流の発生を防止するために下部及び上部肩のスイッチングトランジスタ間の遅延時間によって形成されています。

一般的に、0.2ミリ秒... 2の修正時刻に応じました。 IR2130ドライバが保護スキームを実装するために使用され、短絡時にゲート電圧の最大値を制限する機能はありません。 開発段階でアーム回路は、ブリッジのシャットダウンが短絡の開始後1秒後に起こることを忘れてはなりません。 従って、（特に能動負荷の存在下での）電流が計算された値よりも大きいです。 保護モードをリセットし、仕事に戻るには、運転者またはその入力のブロッキング電圧のファイリングオフ電力を生成する必要があります。

ローサイド・ドライバ

下アームの制御MOSFETトランジスタを製造するためには、高品質のチップ企業モトローラ、例えば、MS33153があります。 それが正常に保護（電圧と電流）の二つのタイプのために使用することができるように、このドライバは、特別です。 過負荷および短絡 - 二つのモードを分ける機能もあります。 電圧（負の対照）を供給することが可能です。 高容量かつ十分に高いゲート電荷と制御モジュールを作成する必要がある場合に便利です。 電源電圧は11ボルトを下回った後、IGBT保護モードでは（これが最も近い類似体mosfetovで）無効になっています。