Entwicklung von MOSFET-Schaltungen
Die Bedeutung des sicheren Arbeitsbereichs
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Praktische Maßnahmen für einen sicheren Betrieb
Bei der Auswahl eines MOSFET, insbesondere für Schaltanwendungen, ist die Verlockung groß, das Bauteil mit dem niedrigsten Durchlasswiderstand und dem niedrigsten Wert für die Gate-Ladung zu wählen, das für einen bestimmten Preis erhältlich ist, um die Leistungseffizienz zu maximieren.
Wie in diesem Beitrag zu lesen ist, kann es durch Maßnahmen zur Verringerung des Durchlasswiderstands aber auch zu einer Verkleinerung des sicheren Arbeitsbereichs kommen. Und wenn der sichere Arbeitsbereich des Bauteils nicht berücksichtigt wird und die Übergänge vom Sättigungsbereich in den linearen Bereich im Betrieb nicht analysiert werden, beeinträchtigt dies die System-Robustheit. Um den effektiven sicheren Arbeitsbereich zu erweitern, haben Entwickler die folgenden Möglichkeiten:
- Reduzieren der Umgebungstemperatur, zum Beispiel durch eine Zwangskühlung mit Luft
- Reduzieren der Sperrschichttemperatur durch Montage des MOSFET auf einem Kühlkörper
- Reduzieren der Übergangszeit vom linearen Bereich zum Sättigungsbereich durch Einsatz eines speziellen Gate-Treiber-FET
Die beste Vorgehensweise besteht oft darin, ein Bauteil mit einem großen sicheren Arbeitsbereich zu wählen und dafür einen geringfügig höheren Durchlasswiderstand in Kauf zu nehmen. Am Markt sind MOSFETs erhältlich, die für einen großen sicheren Arbeitsbereich im linearen Betrieb ausgelegt sind und trotzdem bei den anderen Parametern gute Werte aufweisen. Die NextPower-Live-MOSFETs von NXP sind ein Beispiel hierfür, denn sie profitieren von breiten Zellengrenzen und einer großen Source-Metallfläche. Diese MOSFET-Familie zeichnet sich durch einen besonders großen sicheren Arbeitsbereich bei niedrigem Durchlasswiderstand aus.
Literatur
[1] www.springer.com/978-1-4614-0747-8
[2] Filanovsky, I.M.; Allam, A.: Mutual compensation of mobility and threshold voltage temperature effects with applications in CMOS circuits. IEEE Trans Circuits and Syst I: Fundamental Theory and Applications 48:876–884, 2001.
Der Autor
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| Colin Weaving |
|---|
| arbeitete zehn Jahre lang als Design-Ingenieur an Sprachtelekommunikations-systemen, Sicherheitslösungen und Datenerfassungssystemen. Seit mehr als 20 Jahren ist er nun als Applikationsingenieur in der Distribution bei Future Electronics tätig. Derzeit verantwortet er als Technology Director (EMEA) die Design Services und die Component Engineering Group von Future Electronics. |
- Die Bedeutung des sicheren Arbeitsbereichs
- Ausfallursachen im Linearbetrieb
- Praktische Maßnahmen für einen sicheren Betrieb
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