¿Cómo calcular la resistencia de la compuerta interna MOSFET?

Puede extraer algunos valores típicos del modelo SPICE para el MOSFET que tiene en mente. Por ejemplo, para la persona que menciona en la pregunta, el modelo tiene las siguientes líneas:

  

LG GATE 1 7.81292696075128e-10

     

GATE 1 RLG 1.96360271543439

Así que la puerta actúa como si tuviera aproximadamente 2 ohmios en serie con 0.8nH

Una forma simplificada de modelar / mirar la puerta de un NMOS puede ser esta:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Habrá una serie de resistencia Rs

Habrá una resistencia paralela Rp

Habrá la puerta Cgate capacitancia

Aunque su pregunta no es tan clara, creo que está preguntando sobre Rs, la resistencia de la serie.

Preguntar por Rp no tendría mucho sentido ya que a menudo es demasiado alto para medirlo. Algunos fabricantes especifican una corriente de entrada de compuerta y luego Rp debe ser una fuente de corriente en el modelo o incluso mejor (más precisa), un diodo con una corriente de fuga. Este diodo a veces está presente para la protección contra ESD, pero a menudo tiene más fugas que la propia puerta.

Pero volviendo a Rs, esta Rs depende de la forma y el material utilizado para hacer la estructura de la puerta dentro del MOSFET. No hay forma de que usted, como usuario final, sepa de qué tamaño, forma y material (y su resistencia) está fabricada la puerta. Las compañías de semiconductores consideran esto como su "secreto comercial".

Afortunadamente, para casi todas las aplicaciones normales de estos MOSFETS, generalmente no necesita conocer el valor de Rs, ya que casi siempre será lo suficientemente bajo. Mi conjetura es que para la mayoría de los MOSFET de potencia, el valor de Rs será de unos pocos ohmios como máximo.

Las únicas aplicaciones que veo en las que el valor de Rs importa son para un cambio extremadamente rápido. Afortunadamente, la velocidad de conmutación más rápida o el mayor retraso se menciona a menudo en la hoja de datos.

He visto otros casos en los que la resistencia de la puerta era realmente relevante, pero eso era para un filtro CMOS en el chip. Allí, el valor de Rs fue calculado por los modelos MOSFET para que yo pudiera optimizar mis MOSFET para minimizar Rs. Pero ese es un diseño de bajo consumo en el chip, esto tiene poco que ver con los MOSFET de potencia para cambiar de aplicaciones.

La resistencia de la compuerta MOSFET es un valor muy alto (mucho más alto que los megaohmios) y, por lo tanto, debe ser de una importancia casi nula al determinar cómo manejar la compuerta. Por otro lado, la puerta de un MOSFET tendrá una capacitancia. En un MOSFET de potencia, esta capacitancia puede ser una cantidad muy respetable y la hoja de datos de la pieza proporcionará las especificaciones que caracterizan esta capacitancia.

Es la capacidad de la compuerta con la que debe preocuparse cuando selecciona el controlador de compuerta. Una capacitancia de compuerta grande que necesita tener el interruptor de compuerta muy rápidamente (para permitir un comportamiento de conmutación eficiente del MOSFET) puede requerir un controlador que tenga que cambiar dinámicamente varios amperios de corriente. La razón por la que a menudo se ve una pequeña resistencia de valor entre un controlador de compuerta y la compuerta MOSFET es limitar el flujo de corriente dinámico máximo a un nivel que el controlador pueda manejar. Por supuesto, la desaceleración del flujo de corriente dinámico máximo tiene algunas otras ventajas, como la reducción de la tensión del riel y el ruido de conmutación de GND.

Depende del material utilizado para fabricar el electrodo de la compuerta.

1) el proceso de compuerta metálica se usó en los primeros dispositivos lógicos de Motorola de 15 voltios, y todavía se usa en algunos circuitos integrados, debido al costo muy bajo (5 a 7 máscaras); un cuadrado de "puerta" sería 0.02 ohmios, por ejemplo.

2) los procesos "más modernos" utilizan puerta de silicio, específicamente polisilicio; la resistencia al polisilicio puede variar al menos 100X en su resistencia, por ejemplo, desde 10 ohms (FET de bajo voltaje) hasta 1,000 ohms (FET de alto voltaje)

Todo esto es de memoria. No hay garantías.