金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)的安全操作區(SOA)曲線是一個重要的參考,它指出了元件在不同條件下可安全運作的範圍。為了確保電路的穩定性與可靠性,了解如何正確繪製SOA曲線至關重要。 我們這邊用最常用的MOSFET 來舉例說明:
SOA是由5條limit線所圍起來的一個區域,在任何測試條件下都必須讓MOSFET操作在SOA的範圍之內,才能確保MOSFET在操作上是安全可靠的。
SOA橫軸是Vds,縱軸是Ids,依據歐姆定律(V = I x R),斜率為Rds-on。
先設定二個Vds電壓點,假設分別為2V與10V,再透過Rds-on對應Tj的曲線,得出Rds-on值,代入算式即可計算出此時之Id電流,描繪出Rds-on limit線
高壓MOSFET的peak pulse電流是來自silicon的限制,而低壓MOSFET的peak pulse電流是來自包裝的限制。pulse電流是一個計算值(已標示在data sheet內)
透過上述算式得出Id,pulse電流值,即可描繪出Pulse current limit線
Maximum power是建立在一個前提下的條件,功率的消耗會相等於功率的產生, Tj = Tc + Δt,而Δt = VDS x ID x Zthjc,SOA在maximum power是電壓與電流乘積產生的功率,功率再乘以熱阻值就會產生溫升。
透過Zthjc與tp的曲線,對照出不同時間下的Zthjc,再透過算式先求出當Tc=25℃時所能提供的功率PD,
依據熱穩定度實驗結果來修正SOA曲線
Breakdown voltage則是與溫度相關,它是正溫度係數,SOA的Breakdown voltage limit線是建立在Tj=25℃下所繪製出來的曲線
依照魚乾我的經驗:腳越少的半導體元件處理起來比很多腳的IC更複雜,因為pin 少所以要分析得更細更精闢…@@|| SOA的分析有利於在設計初期就先驗證理論上是否可行? 理論上可行再套用在實際硬體上。
<小貼士> 本堂只是淺談MOSFET 的SOA 分析,
~本篇完 |