MOSFET கண்ணோட்டம்

பவர் MOSFET சந்தி வகை மற்றும் இன்சுலேட்டட் கேட் வகையாகவும் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது, ஆனால் பொதுவாக முக்கியமாக MOSFET (மெட்டல் ஆக்சைடு செமிகண்டக்டர் FET) இன்சுலேட்டட் கேட் வகையை குறிக்கிறது, இது பவர் MOSFET (பவர் MOSFET) என குறிப்பிடப்படுகிறது. ஜங்ஷன் வகை பவர் ஃபீல்ட் எஃபெக்ட் டிரான்சிஸ்டர் பொதுவாக எலக்ட்ரோஸ்டேடிக் இண்டக்ஷன் டிரான்சிஸ்டர் (நிலையான தூண்டல் டிரான்சிஸ்டர் - எஸ்ஐடி) என்று அழைக்கப்படுகிறது. இது வடிகால் மின்னோட்டத்தைக் கட்டுப்படுத்த கேட் மின்னழுத்தத்தால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது, டிரைவ் சர்க்யூட் எளிமையானது, சிறிய இயக்கி சக்தி தேவைப்படுகிறது, வேகமாக மாறுதல் வேகம், அதிக இயக்க அதிர்வெண், வெப்ப நிலைத்தன்மையை விட சிறந்ததுஜி.டி.ஆர், ஆனால் அதன் தற்போதைய திறன் சிறியது, குறைந்த மின்னழுத்தம், பொதுவாக 10kW க்கு மேல் இல்லாத மின்சக்தி மின்னணு சாதனங்களுக்கு மட்டுமே பொருந்தும்.

1. பவர் MOSFET அமைப்பு மற்றும் செயல்பாட்டுக் கொள்கை

பவர் MOSFET வகைகள்: கடத்தும் சேனலின் படி பி-சேனல் மற்றும் என்-சேனல் என பிரிக்கலாம். கேட் மின்னழுத்த வீச்சுக்கு ஏற்ப பிரிக்கலாம்; குறைப்பு வகை; கேட் மின்னழுத்தம் பூஜ்ஜியமாக இருக்கும்போது, ​​ஒரு கடத்தும் சேனலின் இருப்புக்கு இடையே உள்ள வடிகால்-மூல துருவம் மேம்படுத்தப்படும்; N (P) சேனல் சாதனத்திற்கு, கேட் மின்னழுத்தம் ஒரு கடத்தும் சேனல் இருப்பதற்கு முன் பூஜ்ஜியத்தை விட (குறைவாக) அதிகமாக உள்ளது, MOSFET சக்தி முக்கியமாக N-சேனல் மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளது.

1.1 சக்திMOSFETகட்டமைப்பு　　

பவர் MOSFET உள் கட்டமைப்பு மற்றும் மின் குறியீடுகள்; கடத்தியில் ஈடுபட்டுள்ள ஒரே ஒரு துருவமுனை கேரியர்கள் (பாலிஸ்) அதன் கடத்தல், ஒரு யூனிபோலார் டிரான்சிஸ்டர் ஆகும். கடத்தும் பொறிமுறையானது குறைந்த சக்தி கொண்ட MOSFET போலவே உள்ளது, ஆனால் கட்டமைப்பில் ஒரு பெரிய வித்தியாசம் உள்ளது, குறைந்த-சக்தி MOSFET என்பது ஒரு கிடைமட்ட மின்கடத்தா சாதனமாகும், VMOSFET (செங்குத்து MOSFET) என்றும் அழைக்கப்படும் செங்குத்து கடத்தும் கட்டமைப்பின் சக்தி MOSFET ஆகும். , இது MOSFET சாதன மின்னழுத்தத்தையும் மின்னோட்டத்தை தாங்கும் திறனையும் பெரிதும் மேம்படுத்துகிறது.

செங்குத்து கடத்தும் கட்டமைப்பில் உள்ள வேறுபாடுகளின்படி, VVMOSFET இன் செங்குத்து கடத்துத்திறனை அடைய V- வடிவ பள்ளம் பயன்படுத்தப்படுகிறது மற்றும் VDMOSFET இன் செங்குத்து கடத்தும் இரட்டை-பரவப்பட்ட MOSFET அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது (செங்குத்து இரட்டை-பரப்புMOSFET), இந்த கட்டுரை முக்கியமாக VDMOS சாதனங்களின் உதாரணமாக விவாதிக்கப்படுகிறது.

ஒரு அறுகோண அலகு பயன்படுத்தி சர்வதேச ரெக்டிஃபையர் (சர்வதேச ரெக்டிஃபையர்) ஹெக்ஸ்ஃபெட் போன்ற பல ஒருங்கிணைந்த கட்டமைப்பிற்கான பவர் MOSFETகள்; Siemens (Siemens) SIPMOSFET ஒரு சதுர அலகு பயன்படுத்தி; மோட்டோரோலா (மோட்டோரோலா) டிஎம்ஓஎஸ் "பின்" வடிவ ஏற்பாட்டின் மூலம் ஒரு செவ்வக அலகைப் பயன்படுத்துகிறது.

1.2 பவர் MOSFET செயல்பாட்டுக் கொள்கை

கட்-ஆஃப்: வடிகால்-மூலக் கம்பங்கள் மற்றும் நேர்மறை மின்சாரம் இடையே, மின்னழுத்தத்திற்கு இடையே உள்ள கேட்-மூலக் கம்பங்கள் பூஜ்ஜியமாகும். p அடிப்படை பகுதி மற்றும் N சறுக்கல் பகுதி PN சந்திப்பு J1 தலைகீழ் பயாஸ் இடையே உருவாகிறது, வடிகால்-மூல துருவங்களுக்கு இடையே மின்னோட்டம் இல்லை.

கடத்துத்திறன்: கேட்-சோர்ஸ் டெர்மினல்களுக்கு இடையே நேர்மறை மின்னழுத்த UGS பயன்படுத்தப்படுவதால், கேட் தனிமைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது, எனவே கேட் மின்னோட்டம் பாயாது. இருப்பினும், வாயிலின் நேர்மறை மின்னழுத்தம் அதற்குக் கீழே உள்ள பி-பிராந்தியத்தில் உள்ள துளைகளைத் தள்ளிவிடும், மேலும் UGS ஐ விட அதிகமாக இருக்கும்போது P- பிராந்தியத்தில் உள்ள ஒலிகான்கள்-எலக்ட்ரான்களை வாயிலுக்குக் கீழே உள்ள P-மண்டலத்தின் மேற்பரப்பில் ஈர்க்கும். UT (டர்ன்-ஆன் வோல்டேஜ் அல்லது த்ரெஷோல்ட் வோல்டேஜ்), வாயிலின் கீழ் உள்ள பி-பிராந்தியத்தின் மேற்பரப்பில் எலக்ட்ரான்களின் செறிவு துளைகளின் செறிவை விட அதிகமாக இருக்கும், அதனால் P-வகை குறைக்கடத்தி ஒரு N-வகையில் தலைகீழாக மாறி ஒரு தலைகீழ் அடுக்காக மாறுகிறது, மேலும் தலைகீழ் அடுக்கு ஒரு N-சேனலை உருவாக்குகிறது மற்றும் PN சந்திப்பு J1 மறைந்து, வடிகால் மற்றும் மூலத்தை கடத்துகிறது.

1.3 பவர் MOSFETகளின் அடிப்படை பண்புகள்

1.3.1 நிலையான பண்புகள்.

வடிகால் மின்னோட்ட ஐடி மற்றும் கேட் மூலத்திற்கு இடையேயான மின்னழுத்த UGS ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான தொடர்பு MOSFET இன் பரிமாற்ற பண்பு என அழைக்கப்படுகிறது, ஐடி பெரியது, ஐடி மற்றும் UGS க்கு இடையிலான உறவு தோராயமாக நேரியல், மற்றும் வளைவின் சாய்வு கடத்தல் Gfs என வரையறுக்கப்படுகிறது. .

MOSFET இன் வடிகால் வோல்ட்-ஆம்பியர் பண்புகள் (வெளியீட்டு பண்புகள்): வெட்டுப் பகுதி (GTR இன் வெட்டுப் பகுதியுடன் தொடர்புடையது); செறிவூட்டல் பகுதி (GTR இன் பெருக்கப் பகுதியுடன் தொடர்புடையது); பூரிதமற்ற பகுதி (GTR இன் செறிவூட்டல் பகுதியுடன் தொடர்புடையது). பவர் MOSFET ஆனது மாறுதல் நிலையில் இயங்குகிறது, அதாவது, வெட்டு பகுதிக்கும் செறிவூட்டப்படாத பகுதிக்கும் இடையே முன்னும் பின்னுமாக மாறுகிறது. பவர் MOSFET ஆனது வடிகால்-மூல முனையங்களுக்கு இடையே ஒரு ஒட்டுண்ணி டையோடு உள்ளது, மேலும் வடிகால்-மூல முனையங்களுக்கு இடையில் ஒரு தலைகீழ் மின்னழுத்தம் பயன்படுத்தப்படும்போது சாதனம் நடத்துகிறது. MOSFET சக்தியின் ஆன்-ஸ்டேட் எதிர்ப்பானது நேர்மறை வெப்பநிலை குணகத்தைக் கொண்டுள்ளது, இது சாதனங்கள் இணையாக இணைக்கப்படும் போது மின்னோட்டத்தை சமன் செய்வதற்கு சாதகமானது.

1.3.2 டைனமிக் கேரக்டரைசேஷன்;

அதன் சோதனை சுற்று மற்றும் மாறுதல் செயல்முறை அலைவடிவங்கள்.

டர்ன்-ஆன் செயல்முறை; டர்ன்-ஆன் தாமத நேரம் td(on) - முன்பக்கத்தின் தருணத்திற்கும் uGS = UT மற்றும் iD தோன்றத் தொடங்கும் தருணத்திற்கும் இடைப்பட்ட காலம்; எழுச்சி நேரம் tr- uGS uT இலிருந்து கேட் மின்னழுத்த UGSP க்கு உயரும் நேரம், இதில் MOSFET நிறைவுற்ற பகுதிக்குள் நுழைகிறது; iD இன் நிலையான மதிப்பு வடிகால் வழங்கல் மின்னழுத்தம், UE மற்றும் வடிகால் மூலம் தீர்மானிக்கப்படுகிறது UGSP இன் அளவு iD இன் நிலையான நிலை மதிப்புடன் தொடர்புடையது. யுஜிஎஸ் யுஜிஎஸ்பியை அடைந்த பிறகு, அது நிலையான நிலையை அடையும் வரை அப் செயல்பாட்டின் கீழ் தொடர்ந்து உயர்கிறது, ஆனால் ஐடி மாறாமல் இருக்கும். டர்ன்-ஆன் நேரம் டன்-ஆன் தாமத நேரம் மற்றும் எழுச்சி நேரத்தின் கூட்டுத்தொகை.

ஆஃப் தாமத நேரம் td(off) - iD ஆனது பூஜ்ஜியத்திற்குக் குறையும் நேரத்திலிருந்து பூஜ்ஜியமாகக் குறையத் தொடங்கும் காலக்கெடு, Cin Rs மற்றும் RG மூலம் டிஸ்சார்ஜ் செய்யப்படுகிறது, மேலும் uGS ஆனது அதிவேக வளைவின்படி UGSP க்கு விழும்.

வீழ்ச்சி நேரம் tf- UGS இல் இருந்து uGS தொடர்ந்து வீழ்ச்சியடைந்து, iD இல் இருந்து uGS <UT இல் சேனல் மறைந்து ஐடி பூஜ்ஜியத்திற்கு வரும் வரை குறைகிறது. டர்ன்-ஆஃப் டைம் டாஃப்- டர்ன்-ஆஃப் தாமத நேரம் மற்றும் வீழ்ச்சி நேரத்தின் கூட்டுத்தொகை.

1.3.3 MOSFET மாறுதல் வேகம்.

MOSFET மாறுதல் வேகம் மற்றும் Cin சார்ஜிங் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் ஆகியவை சிறந்த உறவைக் கொண்டுள்ளன, பயனர் Cin ஐக் குறைக்க முடியாது, ஆனால் டிரைவிங் சர்க்யூட் உள் எதிர்ப்பைக் குறைக்கலாம், நேர மாறிலியைக் குறைக்க, மாறுதல் வேகத்தை விரைவுபடுத்த, MOSFET பாலிட்ரானிக் கடத்துத்திறனை மட்டுமே நம்பியுள்ளது. ஒலிகோட்ரோனிக் சேமிப்பக விளைவு இல்லை, இதனால் பணிநிறுத்தம் செயல்முறை மிக விரைவானது, 10-100ns மாறுதல் நேரம், இயக்க அதிர்வெண் வரை இருக்கலாம் 100கிலோஹெர்ட்ஸ் அல்லது அதற்கு மேற்பட்டது, முக்கிய எலக்ட்ரானிக் சாதனங்களில் மிக உயர்ந்தது.

புலம்-கட்டுப்பாட்டு சாதனங்களுக்கு ஓய்வு நேரத்தில் உள்ளீட்டு மின்னோட்டம் தேவையில்லை. இருப்பினும், மாறுதல் செயல்பாட்டின் போது, ​​உள்ளீட்டு மின்தேக்கியை சார்ஜ் செய்து டிஸ்சார்ஜ் செய்ய வேண்டும், இதற்கு இன்னும் குறிப்பிட்ட அளவு ஓட்டுநர் சக்தி தேவைப்படுகிறது. அதிக மாறுதல் அதிர்வெண், அதிக இயக்கி சக்தி தேவைப்படுகிறது.

1.4 டைனமிக் செயல்திறன் மேம்பாடு

சாதன பயன்பாட்டிற்கு கூடுதலாக, சாதனத்தின் மின்னழுத்தம், மின்னோட்டம், அதிர்வெண் ஆகியவற்றைக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும், ஆனால் சாதனத்தை எவ்வாறு பாதுகாப்பது என்பதில் தேர்ச்சி பெற வேண்டும், சாதனத்தை சேதத்தில் நிலையற்ற மாற்றங்களைச் செய்யக்கூடாது. நிச்சயமாக தைரிஸ்டர் என்பது இரண்டு இருமுனை டிரான்சிஸ்டர்களின் கலவையாகும், பெரிய பரப்பளவு காரணமாக பெரிய கொள்ளளவுடன் இணைந்துள்ளது, எனவே அதன் dv/dt திறன் மிகவும் பாதிக்கப்படக்கூடியது. di/dt க்கு இது நீட்டிக்கப்பட்ட கடத்தல் பகுதி சிக்கலையும் கொண்டுள்ளது, எனவே இது மிகவும் கடுமையான வரம்புகளையும் விதிக்கிறது.

சக்தி MOSFET இன் வழக்கு முற்றிலும் வேறுபட்டது. அதன் dv/dt மற்றும் di/dt திறன் பெரும்பாலும் ஒரு நானோ வினாடிக்கான திறனின் அடிப்படையில் மதிப்பிடப்படுகிறது (ஒரு மைக்ரோ விநாடிக்கு பதிலாக). ஆனால் இது இருந்தபோதிலும், இது மாறும் செயல்திறன் வரம்புகளைக் கொண்டுள்ளது. ஒரு சக்தி MOSFET இன் அடிப்படைக் கட்டமைப்பின் அடிப்படையில் இவற்றைப் புரிந்து கொள்ளலாம்.

ஒரு சக்தி MOSFET இன் அமைப்பு மற்றும் அதற்குச் சமமான சுற்று. சாதனத்தின் ஒவ்வொரு பகுதியிலும் உள்ள கொள்ளளவுக்கு கூடுதலாக, MOSFET க்கு இணையாக இணைக்கப்பட்ட ஒரு டையோடு இருப்பதைக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும். ஒரு குறிப்பிட்ட பார்வையில், ஒரு ஒட்டுண்ணி டிரான்சிஸ்டரும் உள்ளது. (ஐஜிபிடியில் ஒரு ஒட்டுண்ணி தைரிஸ்டரும் உள்ளது போல). MOSFET களின் மாறும் நடத்தை பற்றிய ஆய்வில் இவை முக்கியமான காரணிகள்.

முதலில் MOSFET அமைப்பில் இணைக்கப்பட்டுள்ள உள்ளார்ந்த டையோடு சில பனிச்சரிவு திறனைக் கொண்டுள்ளது. இது பொதுவாக ஒற்றை பனிச்சரிவு திறன் மற்றும் மீண்டும் மீண்டும் பனிச்சரிவு திறன் ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது. ரிவர்ஸ் டி/டிடி பெரியதாக இருக்கும் போது, ​​டையோடு மிக வேகமான பல்ஸ் ஸ்பைக்கிற்கு உட்படுத்தப்படுகிறது, இது பனிச்சரிவு பகுதிக்குள் நுழையும் திறனைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் அதன் பனிச்சரிவு திறனை மீறியவுடன் சாதனத்தை சேதப்படுத்தும். எந்த PN சந்தி டையோடு போலவே, அதன் மாறும் பண்புகளை ஆராய்வது மிகவும் சிக்கலானது. அவை முன்னோக்கி திசையில் நடத்தும் மற்றும் தலைகீழ் திசையில் தடுக்கும் ஒரு PN சந்திப்பு என்ற எளிய கருத்தாக்கத்திலிருந்து மிகவும் வேறுபட்டவை. மின்னோட்டம் வேகமாகக் குறையும் போது, ​​டையோடு அதன் ரிவர்ஸ் பிளாக்கிங் திறனைத் தலைகீழ் மீட்டெடுப்பு நேரம் என அழைக்கப்படும் காலத்திற்கு இழக்கிறது. PN சந்தி வேகமாகச் செல்ல வேண்டிய காலகட்டமும் உள்ளது மற்றும் மிகக் குறைந்த எதிர்ப்பைக் காட்டாது. பவர் MOSFET இல் டையோடில் முன்னோக்கி உட்செலுத்தப்பட்டவுடன், உட்செலுத்தப்படும் சிறுபான்மை கேரியர்களும் MOSFET இன் சிக்கலான தன்மையை மல்டிட்ரானிக் சாதனமாக சேர்க்கின்றன.

நிலையற்ற நிலைகள் வரி நிலைமைகளுடன் நெருக்கமாக தொடர்புடையவை, மேலும் இந்த அம்சம் பயன்பாட்டில் போதுமான கவனம் செலுத்தப்பட வேண்டும். தொடர்புடைய சிக்கல்களைப் புரிந்துகொள்வதற்கும் பகுப்பாய்வு செய்வதற்கும் சாதனத்தைப் பற்றிய ஆழமான அறிவைக் கொண்டிருப்பது முக்கியம்.