Gate-Kapazität, Einschaltwiderstand und andere Parameter von MOSFETs

I. Gate-Kapazität

Die Gate-Kapazität umfasst hauptsächlich die Eingangskapazität (Ciss), die Ausgangskapazität (Coss) und die Rückübertragungskapazität (Crss, auch als Miller-Kapazität bekannt).

 

Eingangskapazität (Ciss):

 

DEFINITION: Die Eingangskapazität ist die Gesamtkapazität zwischen Gate und Source und Drain und besteht aus der Gate-Source-Kapazität (Cgs) und der Gate-Drain-Kapazität (Cgd), die parallel geschaltet sind, dh Ciss = Cgs + Cgd.

 

Funktion: Die Eingangskapazität beeinflusst die Schaltgeschwindigkeit des MOSFET. Wenn die Eingangskapazität auf eine Schwellenspannung aufgeladen ist, kann das Gerät eingeschaltet werden; Wenn der Akku auf einen bestimmten Wert entladen ist, kann das Gerät ausgeschaltet werden. Daher haben die Treiberschaltung und Ciss einen direkten Einfluss auf die Ein- und Ausschaltverzögerung des Geräts.

 

Ausgangskapazität (Coss):

Definition: Die Ausgangskapazität ist die Gesamtkapazität zwischen Drain und Source und besteht aus der Drain-Source-Kapazität (Cds) und der Gate-Drain-Kapazität (Cgd) parallel, dh Coss = Cds + Cgd.

 

Rolle: Bei Soft-Switching-Anwendungen ist Coss sehr wichtig, da es zu Resonanzen im Schaltkreis führen kann.

 

Rückwärtsübertragungskapazität (Crss):

Definition: Die Rückübertragungskapazität entspricht der Gate-Drain-Kapazität (Cgd) und wird oft als Miller-Kapazität bezeichnet.

 

Rolle: Die Rückübertragungskapazität ist ein wichtiger Parameter für die Anstiegs- und Abfallzeiten des Schalters und beeinflusst auch die Ausschaltverzögerungszeit. Der Kapazitätswert nimmt mit zunehmender Drain-Source-Spannung ab.

II. Einschaltwiderstand (Rds(on))

 

Definition: Der Einschaltwiderstand ist der Widerstand zwischen Source und Drain eines MOSFET im eingeschalteten Zustand unter bestimmten Bedingungen (z. B. spezifischer Leckstrom, Gate-Spannung und Temperatur).

 

Einflussfaktoren: Der Einschaltwiderstand ist kein fester Wert, er wird von der Temperatur beeinflusst. Je höher die Temperatur, desto größer der Rds(on). Darüber hinaus gilt: Je höher die Spannungsfestigkeit, desto dicker die innere Struktur des MOSFET und desto höher der entsprechende Einschaltwiderstand.

 

 

Wichtigkeit: Beim Entwurf eines Schaltnetzteils oder einer Treiberschaltung muss der Durchlasswiderstand des MOSFET berücksichtigt werden, da der durch den MOSFET fließende Strom an diesem Widerstand Energie verbraucht und dieser Teil der verbrauchten Energie als On-Widerstand bezeichnet wird. Widerstandsverlust. Die Auswahl eines MOSFET mit niedrigem Einschaltwiderstand kann den Einschaltwiderstandsverlust reduzieren.

 

Drittens weitere wichtige Parameter

Neben der Gate-Kapazität und dem Einschaltwiderstand verfügt der MOSFET über einige weitere wichtige Parameter wie:

V(BR)DSS (Drain-Source-Durchbruchspannung):Die Drain-Source-Spannung, bei der der durch den Drain fließende Strom bei einer bestimmten Temperatur und kurzgeschlossener Gate-Source einen bestimmten Wert erreicht. Oberhalb dieses Wertes kann die Röhre beschädigt werden.

 

VGS(th) (Schwellenspannung):Die Gate-Spannung, die erforderlich ist, um die Bildung eines leitenden Kanals zwischen Source und Drain zu bewirken. Bei Standard-N-Kanal-MOSFETs beträgt VT etwa 3 bis 6 V.

 

ID (Maximaler kontinuierlicher Drain-Strom):Der maximale kontinuierliche Gleichstrom, den der Chip bei der maximalen Nennsperrschichttemperatur zulassen kann.

 

IDM (Maximum Pulsed Drain Current):Gibt die Stärke des gepulsten Stroms an, die das Gerät verarbeiten kann, wobei der gepulste Strom viel höher ist als der kontinuierliche Gleichstrom.

 

PD (maximale Verlustleistung):Das Gerät kann die maximale Leistungsaufnahme abführen.

 

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Gate-Kapazität, der Einschaltwiderstand und andere Parameter eines MOSFET für seine Leistung und Anwendung von entscheidender Bedeutung sind und entsprechend spezifischer Anwendungsszenarien und Anforderungen ausgewählt und gestaltet werden müssen.