Gli ultimi MOSFET di Nexperia si rivolgono alle applicazioni Load-switch e Hot-swap

un giorno fa p Robert Keim Un MOSFET idealizzato è un dispositivo meraviglioso. Applichiamo una tensione adeguata a un cancello perfettamente isolato e la corrente scorre liberamente dallo scarico alla sorgente. Una volta che iniziamo a conoscere tutti i piccoli dettagli del funzionamento MOSFET, potremmo quasi provare un po 'di nostalgia per questo modello enormemente semplificato. Resistenza drenaggio-sorgente, resistenza gate, capacità parassite, effetto del corpo, rottura delle valanghe…. Sembra che non ci sia fine alle imperfezioni che complicano la progettazione e l'implementazione dei MOSFET, e in questo articolo esploreremo una nonideality nota come corrente di dispersione da drain-source e IDSS abbreviato. Ci aspettiamo che un MOSFET impedisca il flusso di corrente dal drain alla sorgente quando applichiamo una tensione gate-source che è molto al di sotto della tensione di soglia, e questo è davvero ciò che fa il dispositivo - beh, più o meno. Parte della corrente fluirà anche quando il MOSFET è spento e i produttori trasmettono informazioni su questa "perdita" di corrente segnalando i valori per IDSS. In una nota applicativa sui parametri MOSFET di potenza, Taiwan Semiconductor definisce IDSS come la corrente che scorre da drain a source quando il gate è in cortocircuito verso la sorgente e viene applicata la massima tensione di drain-source del dispositivo. Questa definizione sembra essere abbastanza standard, sebbene il foglio dati per il nuovo PSMNR51-25YLH di Nexperia riferisca l'IDSS con una tensione di drain-source di 20 V, piuttosto che al massimo, che è 25 V. Le perdite dalla fonte di drenaggio aumentano significativamente all'aumentare della temperatura. Nexperia indica che PSMNR51-25YLH mostra buone prestazioni IDSS anche a temperature elevate. La perdita dalla fonte di drenaggio non è desiderabile semplicemente perché porta ad uno spreco di energia. La corrente di dispersione moltiplicata per la tensione di drain-source rappresenta la dissipazione di potenza che si verifica ogni volta che il transistor è inattivo. Tuttavia, le correnti di dispersione della sorgente di drenaggio tendono ad essere molto piccole, e questo mi fa chiedere perché Nexperia enfatizzi un IDSS basso nella sua descrizione del PSMNR51-25YLH. La ridotta lunghezza del canale contribuisce alla perdita della sorgente di drenaggio e, di conseguenza, IDSS è una preoccupazione non banale con i circuiti integrati più recenti, poiché i numerosi transistor a canale corto in un chip VLSI creeranno quantità significative di dissipazione della potenza statica. Il PSMNR51-25YLH, tuttavia, è un FET discreto destinato ad applicazioni di potenza. Pertanto, posso solo supporre che l'importanza dell'IDSS in questo contesto rifletta il desiderio di massimizzare l'efficienza energetica anche in sistemi che non sono vincolati dalla necessità di prolungare la durata della batteria o ridurre la generazione di calore. Il PSMNR51-25YLH supporta tensioni di drain abbastanza elevate e correnti di drain estremamente elevate (380 A), eppure la sua tensione di soglia gate-source è solo di 1,55 V (tipica) e la sua resistenza allo stato inizia ad appiattirsi a circa 5 V . Pertanto, è possibile controllare il FET utilizzando un tipico segnale logico da 3,3 V da un microcontrollore e se si desidera ridurre l'RDS (on) quasi al minimo, tutto ciò che occorre fare è tradurre quel segnale da 3,3 V in 5 V. E mentre siamo in tema di resistenza allo stato, sono rimasto davvero sorpreso quando ho visto le specifiche RDS (on) per questo FET: 0,82 mΩ massimo a VGS = 4,5 V. Meno di un milliohm è una resistenza molto bassa! Una cosa che mi piace di PSMNR51-25YLH è legata non alla parte stessa ma alla scheda tecnica. I problemi termici sono un aspetto critico e facilmente trascurabile della progettazione energetica e la maggior parte degli ingegneri elettrici non dispone delle competenze o delle risorse necessarie per eseguire analisi termiche avanzate. Pertanto, l'assistenza offerta dal produttore è molto apprezzata. Nel caso del PSMNR51-25YLH, il foglio dati include due esempi di layout PCB e fornisce specifiche per la resistenza termica giunzione-ambiente che corrisponde a questi esempi. Queste sono informazioni preziose che aiutano il progettista a stimare la quantità di area di rame richiesta per mantenere temperature accettabili in una data applicazione. (Per ulteriori informazioni su questo argomento, consultare il mio articolo sulla progettazione termica per regolatori lineari.) Immagine caratteristica (modificata) utilizzata per gentile concessione di Nexperia Sono ancora curioso di sapere perché IDSS potrebbe essere considerata una specifica di spicco nel contesto di un transistor come il PSMNR51-25YLH. Se hai qualche pensiero, sentiti libero di condividerli nei commenti.