confiabilidad de MOSFET para aplicaciones críticas

Tengo experiencia en electrónica de alta confiabilidad para aplicaciones espaciales. La forma en que define "confiabilidad" aquí es la clave.

Si está pensando solo en términos de la tasa de fallos aleatorios, un ensamblaje basado en MOSFET calificado para el vuelo debidamente clasificado y reducido puede superar fácilmente cualquier relé equivalente.

Pero eso no es lo único que se debe tener en cuenta al elegir entre estas dos tecnologías, por supuesto. Eso sería demasiado fácil. :)

1. ¿Existen directrices específicas de reducción o uso confiable para los MOSFET en aplicaciones aeronáuticas que los hacen poco convenientes para su empresa? ¿Se ha usado esta tecnología antes para este propósito?
2. ¿Existen ventajas intrínsecas de una tecnología sobre la otra? Como mayor inmunidad a eventos individuales (como relámpagos, radiación atmosférica, etc.). ¿Existe la posibilidad de enganches de un solo evento (es decir, respuesta destructiva a un evento ambientalmente posible) en cualquiera de esas tecnologías?
3. ¿Existen parámetros ambientales que impacten más en una tecnología que en otra (vibración, choques, temperatura, estrés mecánico inducido térmicamente, etc.) y que puedan precipitar el envejecimiento acelerado y una falla de desgaste temprana?
4. ¿Cuáles son los modos de falla y sus criticidades? ¿Alguna de las dos alternativas tiene una ventaja significativa sobre ella?

Lo siento por plantear más preguntas que respuestas, pero su pregunta no se puede responder fácilmente sin tener una visión más amplia del problema de diseño.

Aquí hay un extracto del enlace a continuación que muestra que la esperanza de vida de los relés de estado sólido (utilizando MOSFET) es mucho mayor que los relés electromecánicos:

"Utilizando el número diario de operaciones de nuestro ejemplo anterior, esto significa que usar un SSR en lugar de un EMR podría prolongar la vida útil del componente de conmutación en el horno [un ejemplo hipotético en la nota de la aplicación] de 2 meses (con el EMR) a 833 años (o 83 años en el extremo inferior del cálculo, solo para ser prudentes) "

nota de la aplicación Crydom

Por supuesto, el diseño debe ser apropiado para el medio ambiente, incluyendo ESD, condiciones climáticas y de temperatura, voltajes transitorios, EMI, etc.

También es posible usar FET (o relés) adicionales para que cualquier falla de un solo componente de conmutación no cause pérdida de funcionalidad, aunque es mucho más complejo y costoso.

Bueno, los relés pueden ser reemplazados fácilmente y generalmente pueden tomar mucho más abuso que los mosfets. También me imagino que, al menos dependiendo del mosfet, cierta condensación debido a los cambios de temperatura durante el vuelo podría hacer que el mosfet actúe de formas extrañas.

Por ejemplo, si un rayo o lo que sea golpea el avión, es mucho más probable que el mosfet se rompa en comparación con el relé.

Y también, si usa un relé y se rompe, puede pedir prestado otro de otro dispositivo en el avión temporalmente para operar el tren de aterrizaje en emergencias, mientras que un mosfet no se encuentra comúnmente en otros lugares.

Los relés mecánicos no se ocupan de los campos de rf de su teléfono inteligente u otros de intensidad media. Requiere un horno de microondas para hacer algún efecto. Las piezas semiconductoras son mucho más sensibles. Tal vez no haya transmisores de radio diseñados para estar en contacto cercano con su relé, pero un idiota que no piensa puede llevar uno solo cuando aterriza un avión.

El relé mecánico se desgarra y se desgasta en el uso. Pero también lo hace su motor. Este tipo de cosas tiene un programa de mantenimiento preventivo regular. Las piezas propensas al desgaste se cambiarán y se restaurarán antes de que suceda algo. El relé y el motor podrían estar en un conjunto intercambiable.

En lo que respecta a la vida útil promedio, los MOSFET probablemente ganarán si se eliminan y protegen adecuadamente con dispositivos de absorción de sobretensiones.

Fiabilidad: yo diría que iría directo al interruptor, al relé, al MOSFET, en orden decreciente. Se necesita muy poca energía para hacer que un MOSFET falle 'on'. Hay muchas fuentes de picos en la mayoría de los aviones. Un relé rara vez falla en medio de su vida útil útil.

Hagas lo que hagas, sospecho que querrás un plan 'B' razonable y bien documentado disponible para el piloto. ¿Qué pasa si se corta la alimentación del bus principal?

Los MOSFET serían más confiables que un relé debido a los ciclos totales, pero probablemente tenga un problema mayor. Yo sugeriría usar un BJT por las siguientes razones:

• El MOSFET es sensible a la ESD. Cuando estás volando, estás creando carga. Los planos crean aligeramiento. No me sorprendería encontrar que sopla la compuerta MOSFET debido a una descarga estática.

• Los relés tienen una cantidad fija de tiempos de ciclo, el metal frío se contrae, las vibraciones pueden destruir la abertura.

La ventaja del BJT es que se puede calentar hasta aproximadamente -80 ° C, y es en gran medida inmune a la ESD. La parte más aterradora de cualquier implementación son los componentes mecánicos. También puede utilizar la corriente BJT como una indicación de los interruptores de límite arriba / abajo en lugar de tener una derivación resistiva que la haría completamente sólida.