¿A qué estado (encendido / apagado) se relaciona el Vds en una curva de carga de la puerta MOSFET y cómo la afecta el Id?

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Por ejemplo, esta es la curva de carga de la puerta de un p-MOSFET:

Digamos que este p-Mosfet funciona como un simple interruptor de lado alto para una carga. Esta carga tendrá una resistencia significativamente mayor que el mosfet en su estado ON, por lo que el voltaje a través del MOSFET será muy pequeño.

Supongo que el ID es la corriente que fluirá en estado ON y que VDS es el voltaje en estado OFF aquí, ¿es correcto?

Además, ¿cómo cambiaría esta curva si la identificación fuera muy baja, 1 mA? (Por ejemplo, estamos cambiando una fuente de alimentación de 24 V para una carga de 24k Ohm, la caída de voltaje en este p-mosfet en particular estaría cerca de 5 mV en ese caso.

En otras palabras, necesito saber cómo cambiará la carga total de la puerta para cambiar el MOSFET si estoy cambiando una carga con mucha más resistencia que la R_DS_ON.

    
pregunta JMC

2 respuestas

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¿Cómo cambiaría esta curva si la identificación fuera muy baja, 1 mA? (Por ejemplo,   estamos cambiando un suministro de 24 V para una carga de 24 khm ... cómo funciona la compuerta total   la carga para cambiar el MOSFET cambiará si cambio una carga con   mucha más resistencia que la R_DS_ON.

Los gráficos de carga de Gate suministrados en la mayoría de las hojas de datos no cubren este escenario, por lo que decidí hacer mis propias pruebas. La respuesta es: - probablemente no mucho.

Probé un BS107 en una fuente de 12V con varias cargas que van desde 0.1mA a 100mA, conduciendo La compuerta con corriente constante de 10uA para medir la carga acumulada.

En todas las corrientes de carga, el tiempo para que la compuerta alcance + 5V fue 84us, lo que muestra que se acumuló la misma cantidad de carga. Sin embargo, hubo un cambio notable en el voltaje de 'meseta' que se produce debido al efecto Miller cuando el voltaje de drenaje disminuye, lo que osciló entre 1.8V a 0.1mA a 3V a 100mA.

Aquí está la traza del alcance para la corriente de carga de 1 mA, que muestra la meseta del voltaje de la puerta justo por debajo de 2V. A corrientes más bajas y más altas, la forma de onda era la misma, excepto porque la meseta estaba en diferentes voltajes.

Mientras que el voltaje de la compuerta está estancado, el FET está operando en su región lineal, disipando alta potencia, por lo que cuando se cambia la corriente alta, necesita pasarla rápidamente. Sin embargo, a baja corriente, el voltaje de meseta es más bajo y la disipación es menos preocupante, por lo que es posible que pueda escapar con una unidad de compuerta de voltaje más débil y / o más baja.

    
respondido por el Bruce Abbott
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Se ilustra la importancia de los datos de carga de la puerta para el diseñador en el Vgs vs Qg.

  

Esta es una curva de carga V, Q de pulso FET para elegir I, t tradeoffs.

  • por ejemplo La corriente requerida para cambiar la carga de la puerta Qg = 15nC con Ig = 1.5A, mientras que el dispositivo Vds se drena desde 80V con un máximo de 12A, el tiempo de transición es de 10 nS. De ello se deduce que si se suministran 15 mA a la puerta, el cambio se produce en 1 us.

  • Esto se basa en que la carga de la puerta es el producto de la corriente de entrada de la puerta y el tiempo de conmutación. Estos simples cálculos le dicen inmediatamente al diseñador Compromisos entre la cantidad de corriente disponible en la unidad Circuito y el tiempo de conmutación alcanzable. Con carga de puerta conocida, El diseñador puede desarrollar un circuito de accionamiento apropiado para la conmutación. tiempo requerido.

\ $ Q_g = C_gV \ $, y \ $ I_g = C_g dV / dt \, \ Q_g = I_g * dt * V / dV = I_g * dt \ $

o \ $ dt = Q_g / I_g \ $

Dado que la impedancia de la puerta está dominada, es básicamente un condensador entre la puerta y el amplificador Drenaje similar a la capacitancia de Miller y resistencia de compuerta en serie. También la transición de la tensión de drenaje dV = Vd, que es la tensión de drenaje inicial que se está drenando, se cancelan.

Sin embargo, la capacitancia de Miller no es lineal.

NopuedenmostrartodoslosescenariosdeVgs,VdseId,perolaimportanciadela"línea inferior" es la carga total de la puerta requerida para el cambio. La corriente de activación de la compuerta depende también de la velocidad de giro de Vgs, pero para esta curva de prueba se usa una fuente de corriente constante tanto para la compuerta como para el drenaje.

Una corriente de drenaje más baja implica un intervalo de tiempo de compuerta más corto para la corriente de compuerta máxima si la fuente de voltaje. Pero una fuente de compuerta de baja corriente y una baja carga de corriente de drenaje implica un tiempo de transición mucho más largo. Una fuente de voltaje con una corriente de drenaje baja implica una corriente de compuerta alta durante un tiempo mucho más corto.

La corriente de Ig inicial del encendido es Qgs hasta que se alcanza el umbral Vth, luego Vgs permanece constante (, ya que el Id de la corriente de la fuente ahora está activo y es constante ) con una fuente de corriente de prueba de puerta controlada por Qgd a medida que Vds baja a RdsOn * Id siguiente, Vgs aumenta al máximo desde dV / dt = Ig / Cg. Por lo tanto, el circuito de prueba utiliza un interruptor para activar una fuente de corriente en la puerta MOSFET y luego una fuente de corriente de drenaje para registrar la curva de carga de la puerta.

Por ejemplo, no elegiría un FET de 1 millohm para cambiar la carga de 5 mA con una fuente de voltaje porque la corriente de la compuerta podría ser más que un amperio debido a Cin con un dVg / dt rápido. Los productos RdsOn y Cin (Ciss) (T = RC) son algo así como una constante en una familia MOSFET dada y una figura común de mérito, (FoM) para comparación. pero el resultado final es Qg * RdsOn.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

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