Skip to main content

Mosfetleri Anlamak -2

MOSFET PARAMETRELERİNİ ANLAMAK

Mosfet parametreleri nedir ? Mosfetler nasıl kullanılır ? Mosfetleri nasıl anlamalıyız ? Mosfetlerin öne çıkan özellikleri nedir ? Bu ve benzeri sorulara cevap aradığımız Mosfetleri Anlamak -2 adlı yazımızla karşınızdayız.

Teknik makaleler kısmı ile devam ediyoruz.

Başlayalım.

MOSFET PARAMETRELERİ 

Geçici koşullar ve anahtarlamalı mod ile ilgili MOSFET özelliklerini incelemeye çalışalım.

Düşük frekanslı MOSFET’lerle ilgili önceki makalede, MOSFET’in kararlı durumdaki çalışmasını yöneten eşik voltajı, on-state direnç ve maksimum drain akımı gibi parametrelere baktık. Bu özellikler tüm uygulamalarla ilgilidir ve düşük frekanslı bir sistem tasarlıyorsanız, uygun bir cihaz seçmek için ihtiyacınız olan bilgilerin çoğunu kapsamaktadır.

Ancak günümüzde, MOSFET’leri analog uygulamalarda bile nispeten yüksek frekanslı (ve genellikle darbe genişlik modülasyonlu) dijital sinyallerle kontrol edilen anahtarlar olarak kullanmak çok yaygın bir durumdur.Mükemmel bir örnek olarak, D Sınıfı amplifikatör gösterilebilir.

Giriş sinyalin analog olduğu ve çıkış sinyalinin analog olduğu gerçeğine rağmen, amplifikasyon tam olarak tamamen kapalı konuma getirilen transistörler kullanılarak elde edilir.Anahtarlamalı mod kontrol, lineer kontrole göre önemli ölçüde daha verimlidir ve bu, elde edilen devre daha karmaşık ve sonuçta ortaya çıkan sinyalin gürültü geçişinden olumsuz etkilense bile ilgi çekici bir seçenek olmasını sağlar.

Kalıcı Olmayan Maksimumlar

Önceki makalede maksimum olan sürekli drain akımını incelemiştik.Bu parametrenin kalıcı olmayan durumlar için ilgili özellikleri vardır.

Maksimum geçici drain akımı “pulsed drain akımı” veya “peak drain akımı” olarak adlandırılır.Burada birkaç değişken vardır (darbe genişliği, görev döngüsü, ortam sıcaklığı) ve bu nedenle bu özellik son derece kullanışlı değildir.Bununla birlikte, size cihazın kısa süreli akımının ne kadar sürdürebileceğine dair genel bir fikir verir ve bazı durumlarda bu durum sabit durum sınırından daha önemli olur (yüksek akım koşullarının olduğu uygulamaları düşünüyorum) ateşleme, ani dönüş veya düşük çalışma döngüsü PWM ile ilgilidir.

Geçici olaylar doğrultusunda meydana gelebilecek bir hasarı önlemek için bir başka parametre drain kaynağı çığ enerjisidir.İlgili birimler ve özellikler joule biriminde verilmiştir, ancak MOSFET’in drain kaynağı arıza gerilimini aşan voltajlarla ilgilidir.Bu konu biraz karmaşıktır ve bu kısa yazının kapsamı dışında incelenmesi gerekmektedir.

Kapasitanslar

Bir FET’in dinamik parametreleri arasında öne çıkan, giriş kapasitansı, çıkış kapasitansı ve ters(geri) transfer kapasitansıdır.Bunlar, gate-drain kapasitesi (Cgd), gate-source kapasitansı (Cgs) ve drain-source kapasitansı (Cds) olarak adlandırılan tipik (daha sezgisel olarak adlandırılmış) MOSFET kapasiteleri ile yakından ilgilidir.

Giriş kapasitansı (Cıss) bir giriş sinyali, yani Cgd artı Cgs tarafından görülen kapasitanstır.

Çıkış kapasitesi (Coss) bir çıkış sinyali tarafından görülen kapasitanstır.Ayrık FET’ler bağlamında çıkış terminali drain’dir..Yani Coss = Cgd + Cds.

Ters transfer kapasitesi (Crss), drain ve gate, yani Crss = Cgd arasındaki kapasitanstır.

Giriş kapasitansı (sürücü devresinin direnciyle bağlantılı olarak) anahtarlama özelliklerini etkiler çünkü daha fazla giriş kapasitesi daha fazla açma ve kapama gecikmesi anlamına gelir.FET’i iletime soktuğunuzda bu kapasiteyi şarj etmeniz gerekir ve cihazı kapatmak istediğinizde deşarj etmeniz gerekir.

Çıkış kapasitansı, güç dağıtımı ve bir anahtarlama devresinin rezonans frekansı düşünüldüğünde devreye girer.

Ters transfer kapasitansı, açılma ve kapanma süresini etkiler (giriş kapasitansının bir parçası olduğu için şaşırtıcı değildir), fakat bir geri besleme döngüsü oluşturduğuna dikkat etmelisiniz (çünkü drain çıkış olarak kabul edilir ve gate giriş olarak kabul edilir).Geri besleme yolundaki bir kondansatör, Miller etkisine tabidir ve sonuç olarak, CRSS’nin geçici yanıtı ne ölçüde etkilediği, nominal kapasitans değerine bağlı olarak bekleyeceğimizden daha büyüktür.

Gate Yükü

Cihazın anahtarlama özelliklerini değerlendirmek için MOSFET giriş kapasitansının en güvenilir yol olmadığı ortaya çıkıyor, çünkü kapasitans değerleri gerilim ve akım koşullarından etkileniyor. Resim üzerindeki çizim, üç kapasitans değerinin, drain kaynağı voltajındaki değişikliklere nasıl cevap verdiği konusunda bir fikir vermektedir.

Bu resim üzerindeki grafik ayrıca “cihaz büyüklüğü ve transkondüktans”dan, bir MOSFET’i diğerinin üzerine seçmenin temeli olarak kapasitans kullanımını zorlaştıran faktörler olarak belirtmektedir.Gate yükü özelliklerinin kullanılması daha iyi olmaktadır.

Örneğin:Gate şarjı, anahtarlama özelliklerini değerlendirmenin daha kolay bir yoludur.Şarj, akımın zamana bağlı olarak çarpımına eşittir, bu nedenle, gate’i süren cihazın çıkış akımını biliyorsanız ve FET’in gate şarj spesifikasyonunu biliyorsanız, cihazı açmak için gereken süreyi hesaplayabilirsiniz.

mosfetleri anlamak 2

Anahtarlama Zamanları

Tüm hesaplamalardan ve teorik bilgilerinden kaçınmak istiyorsanız, parça aramanızı sadece veri sayfasında verilen geçiş süreleri olan FET’lere kısıtlayabilirsiniz. “Açılma zamanı” (veya “kapanma zamanı”), “yükselme zamanı” (veya “düşme zamanı”) ve “gecikme süresi” etiketli özellikleri arayın.

Bu yaklaşım kesinlikle çok basittir, ancak çoğu durumda olduğu gibi en kolay çözüm en sağlam çözüm değildir.Bu “önceden hazırlanmış” anahtarlama özellikleri, beklenen koşullarla veya farklı bir veri sayfasında kullanılan koşullar ile tutarlı olmayan belirli koşullara (belki de en önemlisi kapı tahrik devresinin direncidir) dayanmaktadır.Yukarıda bahsi geçen NXP / Nexperia grafiği , bir üreticiden anahtar teslim süresi özelliklerini başka bir üreticininki ile karşılaştırırken “son derece dikkat” gerektiğini göstermektedir.

MOSFET PARAMETRELERİNİ ANLAMAK SONUÇ :

Bugün Mosfet Parametrelerini Anlamak adlı yazımızı sizlerle paylaştık.MOSFET’lerin dinamik davranışları özellikle kolay değildir, ancak bu içerikte farklı cihazların dinamik davranışını daha ayrıntılı bir şekilde değerlendirmenize yardımcı olacak yeterli bilgi sağlayabildiğimizi umuyorum.Birbirinden ayrı,farklı FET’lerin gerçek hayattaki geçici davranışlarıyla ilgili herhangi bir deneyiminiz varsa, bu konuda da yorumlarınızı beklemekteyim.

İyi Çalışmalar

Mosfetleri Anlamak -1

DÜŞÜK FREKANSLI MOSFETLERİ ANLAMAK 

Mosfet nedir ? Düşük frekanslı mosfet nedir ? Mosfet nasıl kullanılır ? Mosfetlerin özellikleri nedir ? Düşük frekanslı mosfetleri nasıl kullanabiliriz ? Bu ve benzeri sorulara cevap aradığımız Düşük Frekanslı Mosfetleri Anlamak adlı yazımızla karşınızdayız.

Bu yazıda , düşük frekanslı MOSFET’ler ile ilgili çeşitli özellik ve karakteristik yapılarını incelemeye çalışacağız.

Başlayalım.

DÜŞÜK FREKANSLI MOSFETLER

Motor kontrol devresi veya röle sürücüsü veya ters polarite koruma devresi veya op-amp için çıkış tamponu tasarladığınızı varsayalım.Bir MOSFET kullanmak istediğinizi biliyorsunuz ve elbette web üzerinde çok sayıda mosfet ile karşılaşabilirsiniz.Sorun şu ki, çok sayıda MOSFET bulacaksınız ve daha büyük bir aralıkta arama  yapıyorsanız, binlerce parça ve numaralarını görürsünüz.Uygulamanız için en uygun cihazı bulmaya nasıl başlayabilirsiniz?

İlk adım, muhtemelen en uygun kısmı bulamayacağınızı fark etmektir.Bu uzun bir zaman alacaktır ve çabanıza değmeyecektir.Amaç yeterli işlevsellik ve performans elde etmektir ve bu da işinize yarayacak bir MOSFET ile elde edilebilir.Başka bir deyişle, kabul edilebilir özellikleri ve kabul edilebilir bir fiyatı olan bir parçayı gördüğünüzde, bunu listenize ekleyin ve bir sonraki tasarım kısmına geçin.

Fakat belirli bir uygulama için yeterli bir MOSFET bulma konusunda nasıl bir davranış sergileriz ?.Pektabi , sisteminizin gereksinimlerini ve MOSFET işlemini karakterize eden çeşitli parametreleri anlamanız gerekir ve ardından tüm bu bilgileri, olası parçaların listesini (ayrıca fiyat ve form faktörünü de dikkate alarak) daraltma sürecine dahil etmeniz gerekir.Biz burada farklı MOSFET’lerin önemli elektriksel parametrelerini açıklayarak bu süreçte kafamızdaki sorunların çözümü adına incelemeye ve yardımcı olmaya çalışacağız.

On-State  Direnci

Daha fazla direnç, daha fazla güç kaybı anlamına gelir, dolayısıyla genellikle daha düşük bir direnç düzeyine sahip cihazları ararız. Bununla birlikte, minyatürleştirme yapmak sizin için önemli bir tasarım hedefi ise, daha düşük bir durum direnci daha büyük bir FET’e karşılık gelir.

Eşik Voltajı

Bir MOSFET, VGS’ye kadar kayda değer bir akım yürütmez; yani, kaynağa uygulanan voltaja göre kapıya uygulanan voltaj, eşik voltajı olarak adlandırılan belirli bir değerin üzerindedir.FET’inizin eşik voltajının, sürücü devrenizin çıkış voltajından daha düşük olduğundan emin olmanız gerekir.

Fiziksel olarak yaygın olarak kabul edilen durumlarda genel olarak olduğu gibi, MOSFET iletimi “açık/kapalı” bir şey değildir.FET, kapı eşik voltajını birkaç milivolt ile aşar aşmaz, maksimum performans elde edemez.

Nispeten düşük sürücü gerilimleri ile sınırlıysanız, performans grafiklerini inceleyebilir ve hangi parçaların düşük VGS’ye daha toleranslı olduğunu tespit etmeye çalışabilirsiniz.

Maksimumlar

Uygun eşik özellikleri ve düşük dirençli bir MOSFET seçerek performansı optimize etmeye çalışmak iyi bir şeydir, ancak cihazı yok etmemeyi veya ciddi şekilde zayıflatmamanızı sağlamak da önemlidir.

Maksimum Drain-Source Voltajı ve Gate-Source Voltajı

Bunlar, drenaj ve kaynak pimleri boyunca, kapı ve kaynak pimleri boyunca güvenli bir şekilde uygulanabilecek en yüksek gerilimlerdir.Drain-Source kaynağı voltajı için kapalı duruma atıfta bulunuyoruz (açık durumdayken drenaj kaynağı voltajı düşük olacak çünkü kanal direnci düşüktür).Maksimum gate-source kaynağı özellikleri pozitif ve negatif voltajlarla verilir, böylece cihaz açık durumda veya kapalı durumda olabilir.

Bunların maksimum drain voltajı ve maksimum gate voltajı olmadıklarını unutmayın.Kaynağın topraklanması gerekmez, dolayısıyla drain kaynağı gerilimi her zaman drain voltajı ile aynı değildir ve gate kaynağı voltajı kapı voltajı olarak her zaman aynı değildir.

mosfetleri anlamak

Maksimum Drain Akımı

Düşük frekanslı parametreler bağlamında, bu, cihazın sürdürebileceği maksimum sürekli akımı ifade eder.(Maksimum geçici akım önemli ölçüde daha yüksektir).Bu özellik düşünebileceğiniz kadar basit değildir, çünkü doğrudan doğruya akım akışına (yani cihazın fiziksel olarak tolere edebileceği akım miktarına) veya miktarına dayanabilir.Örnek olarak , kabul edilemeyecek derecede yüksek bağlantı sıcaklıklarına yol açacak kadar güç kaybı yaratabilecek akım bir akım olduğunu düşünelim.İkinci durumda, gerçek maksimum drain akımı termal koşullara bağlıdır.

Maksimum Toplam Güç Tüketimi

Bu özellik özellikle yararlı değildir, çünkü güç dağıtımı doğrudan bir cihaza zarar vermez.Asıl sorun sıcaklıktır ve güç dağılımı ve sıcaklık arasındaki ilişki oldukça değişkendir ve doğru bir şekilde tahmin edilmesi kolay değildir.Isıyı cihazdan uzaklaştırmaya yardımcı olan herhangi bir şey – termal kanallar, bakırlar, soğutucu maddeler, fanlar – cihaz aşırı ısınmadan daha fazla güç harcamasını mümkün kılabilir.

Sıcaklık Etkileri

Sıcaklıktaki değişiklikler hemen hemen her şeyde değişikliklere yol açar.Resim üzerinde de görebileceğiniz çizimler size, sıcaklığın MOSFET elektriksel parametrelerini nasıl etkileyebileceğine dair bazı örnekler verir.

DÜŞÜK FREKANSLI MOSFETLERİ ANLAMAK SONUÇ:

Bugün Düşük Frekanslı Mosfetleri Anlamak adlı yazımızı sizlerle paylaştık.Bu makalede, cihaz seçiminde etkili bir rol oynayan düşük frekanslı MOSFET özellikleri gözden geçirilmiştir.Daha sonraki yazılarda ise  günümüzde özellikle önemli olan dinamik parametrelere bakacağız, çünkü FET’leri lineer kontrolörler yerine switch-mode kontrolörleri (örn., Regülatörler, LED dimmerler, ses amplifikatörleri gibi) kullanmaktayız.Diğer bir yazıda görüşmek üzere.

İyi Çalışmalar