Voltaje de la compuerta Mosfet de potencia

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Los primeros Power Mosfets se consideraron totalmente mejorados con 10 VDC entre la puerta y la fuente. La tensión de umbral de la fuente de la puerta se definió para una corriente de drenaje de 1 mA y estaría entre 2 y 4 VCC. La clasificación de la fuente de la puerta fue de 20 VCC, pero las curvas mostraron que no había nada que ganar al superar los 10 VCC.

Luego llegaron los niveles de lógica para los sistemas de 5 VCC y luego bajaron para interactuar con la lógica moderna. El término analógico de la vieja escuela llamado transconductancia siguió aumentando a medida que la resistencia en marcha disminuía cada generación.

En estos días no se habla de la transconductancia en mi cuello del bosque porque la gente piensa que no es importante para cambiar de aplicación. La alta transconductancia y los voltios de entrada bajos son malos para el cambio cuando se trata de parásitos y EMC.

Claro que las fets de nivel lógico tienen un lugar. Algunos de mis mejores amigos usan los niveles lógicos de las apuestas. Los evito porque no quiero cambiar mal.

Mi pregunta es ¿por qué no pueden hacer un feto que tenía una capa de óxido mucho más gruesa y se mejoró completamente a unos 20 VCC, tuvo una clasificación de fuente de puerta de 40 VCC y tuvo un umbral de fuente de puerta de 4 a 8 VCC? p>

¿Hay algún límite superior de voltaje de compuerta alcanzable? Seguro que la capacitancia de la compuerta bajaría, pero ¿cómo iríamos con la energía total de la compuerta?

    
pregunta Autistic

2 respuestas

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Mi pregunta es por qué no pueden hacer un feto que tenga un óxido mucho más grueso   capa y se mejoró completamente en, por ejemplo, 20 VCC, tenía una clasificación de fuente de puerta de   diga 40VDC y tenía un umbral de fuente de puerta de, por ejemplo, 4 a 8 VDC?

Hay algunos problemas de tener óxidos más gruesos.

A) Los óxidos más gruesos tienen una calidad notablemente más pobre que los óxidos térmicos "delgados" de alta calidad. En particular, los óxidos más gruesos tienen un mayor número de defectos, y en consecuencia se reduce la resistencia dieléctrica. En consecuencia, el voltaje de ruptura de la compuerta no se escala linealmente con el grosor del óxido. Por lo tanto, si desea duplicar la tensión máxima, debe usar un grosor de óxido de compuerta más del doble. Un óxido más grande significa una capacitancia de compuerta de área de unidad más pequeña (Cox, expresada en F / cm ^ 2), es decir, una corriente de drenaje más pequeña (y transconductancia, según se relacionen). Para recuperar el Cox reducido, tendrá que hacer su MOSFET con un ancho de canal más grande (W), compensando cualquier beneficio de una capacidad Cg de compuerta más pequeña.

Además, los defectos pueden actuar como centros de atrapamiento de agujeros / electrones, es decir, cambiarán la tensión de umbral, con el tiempo, cuando las cargas queden atrapadas.

B) Imagina que tienes una fuente de alimentación conmutada. La potencia disipada debido a la conmutación de la capacitancia de la compuerta es Cg * Vgg ^ 2 * f, donde f es la frecuencia de conmutación, Vgg es la tensión "On" de la compuerta y Cg es la capacitancia de la compuerta. Usted quiere duplicar el espesor del óxido, para tener un doble voltaje de "ENCENDIDO". Por lo tanto, la capacitancia será Cg2 = Cg / 2, y la nueva tensión será Vgg2 = 2 * Vgg. Manteniendo una frecuencia constante, la potencia debida a la conmutación de capacitancia de la puerta se duplica efectivamente.

    
respondido por el next-hack
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  • En la región de saturación, es una resistencia de señal pequeña, que también se llama ro = 1 / gds.

    • Por lo general, está diseñado para ser muy grande porque queremos obtener una gran ganancia. Av = gm * ro
  • En la región lineal, la resistencia de un MOSFET se llama RdsOn.

    • Está diseñado para ser muy pequeño porque usamos MOSFET como un interruptor.
  

A medida que el RdsOn se hace más pequeño, la carga de la unión (Q = CV) y la capacitancia Ciss, Coss aumenta (desafortunadamente) y cuando la conmutación causa una limitación de la velocidad de giro en la entrada y una sobrecorriente, la unidad de compuerta durante el umbral Vgs.

Hay muchos otros que determinan el tamaño de la unión, como Pmax, Imax, Vdsmax, tecnología de obleas, costo.

  • Probablemente desee buscar valores atípicos de productos Q * RdsOn por debajo de la tendencia.
  
  • También lo más importante ahora es el ESR de la tapa de desacoplamiento en todo el espectro de tiempo de subida hasta 1 / Tr para reducir la EMI conducida y estimar los efectos de su pista o inductancia de cable para la frecuencia de resonancia y Q.
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respondido por el Tony EE rocketscientist

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