Das Temperaturverhalten von Power-FETs bei Rückschlagpulsen

Der Schaltungsaufwand für viele Aktor-Ansteuerungen im Kfz-Bereich ist gering gehalten. Ein einziger Power-FET schaltet eine meist induktive Last ein und aus. Das Schaltungsprinzip ist einfach...

Der Schaltungsaufwand für viele Aktor-Ansteuerungen im Kfz-Bereich ist gering gehalten. Ein einziger Power-FET schaltet eine meist induktive Last ein und aus. Das Schaltungsprinzip ist einfach, das Temperaturverhalten des Power-FET während des Rückschlagpulses, der bei der Entmagnetisierung der Last auftritt, ist hingegen schwierig zu verstehen. Da man anhand von Simulationen zu keinem aussagekräftigen Resultat gekommen war, untersuchte Continental den Temperaturverlauf in der Transistorsperrschicht mit Hilfe der dVSD-Messmethode (delta Voltage Source Drain). Hier die wichtigsten Resultate und mögliche Schlussfolgerungen.

Eine typische Kfz-Aktor-Ansteuerung mit einem High-Side-Power-FET ist in Bild 1 dargestellt. Der Graph zeigt, was allgemein bekannt ist: Die Temperatur in der Sperrschicht steigt signifikant während des Rückschlagpulses, weil der Transistor für einige hundert Mikrosekunden im Linearbereich betrieben wird. Bei niedrigen Umgebungstemperaturen kann der Temperaturhub aufgrund der kalten und somit niederohmigen Last durchaus über 100 °C betragen.

Früher waren Power-FETs dafür bekannt, im Linearbereich robust zu arbeiten. Suchten Entwickler einen geeigneten Transistor für Applikationen, in denen energiereiche Rückschlagpulse absorbiert werden mussten, achteten sie in der Vergangenheit deswegen nur auf die Chipabmessungen. Doch die Situation hat sich mit immer feiner werdenden Siliziumstrukturen geändert.