ફીલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટરના પરિમાણો: ડેટા શીટમાં શું લખ્યું છે

પાવર ઇન્વર્ટર અને અન્ય ઘણા ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો આજે ભાગ્યે જ શક્તિશાળી MOSFETs (ફીલ્ડ ઇફેક્ટ) અથવા IGBT ટ્રાંઝિસ્ટર… આ ઉચ્ચ-આવર્તન કન્વર્ટર્સ જેમ કે વેલ્ડીંગ ઇન્વર્ટર અને વિવિધ હોમ પ્રોજેક્ટ્સને લાગુ પડે છે, જેની સ્કીમેટિક્સ ઇન્ટરનેટ પર ભરેલી છે.

હાલમાં ઉત્પાદિત પાવર સેમિકન્ડક્ટરના પરિમાણો 1000 વોલ્ટ સુધીના વોલ્ટેજ પર દસ અને સેંકડો એમ્પીયરના પ્રવાહોને સ્વિચ કરવાની મંજૂરી આપે છે. આધુનિક ઇલેક્ટ્રોનિક્સ માર્કેટમાં આ ઘટકોની પસંદગી ખૂબ વિશાળ છે, અને જરૂરી પરિમાણો સાથે ફિલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર પસંદ કરવું એ આજે ​​કોઈ સમસ્યા નથી, કારણ કે દરેક સ્વાભિમાની ઉત્પાદક ફિલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટરના ચોક્કસ મોડેલ સાથે હોય છે. તકનીકી દસ્તાવેજો, જે હંમેશા ઉત્પાદકની સત્તાવાર વેબસાઇટ અને સત્તાવાર ડીલર બંને પર મળી શકે છે.

નિર્દિષ્ટ પાવર સપ્લાય ઘટકોનો ઉપયોગ કરીને આ અથવા તે ઉપકરણની ડિઝાઇન સાથે આગળ વધતા પહેલા, તમારે હંમેશા જાણવું જોઈએ કે તમે બરાબર શું કામ કરી રહ્યા છો, ખાસ કરીને જ્યારે ચોક્કસ ફીલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાંઝિસ્ટર પસંદ કરો.આ હેતુ માટે, તેઓ માહિતી શીટ્સ તરફ વળે છે. ડેટા શીટ એ ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટક ઉત્પાદકનો સત્તાવાર દસ્તાવેજ છે જેમાં વર્ણન, પરિમાણો, ઉત્પાદન સુવિધાઓ, લાક્ષણિક આકૃતિઓ અને વધુ શામેલ છે.

ચાલો જોઈએ કે ઉત્પાદક ડેટા શીટમાં કયા પરિમાણો સૂચવે છે, તેનો અર્થ શું છે અને તેઓ કયા માટે છે. ચાલો IRFP460LC FET માટે ઉદાહરણ ડેટા શીટ જોઈએ. આ એકદમ લોકપ્રિય HEXFET પાવર ટ્રાંઝિસ્ટર છે.

હેક્સફેટ એવી સ્ફટિક રચના સૂચવે છે જ્યાં હજારો સમાંતર-જોડાયેલા હેક્સાગોનલ MOSFET કોષો એક જ સ્ફટિકમાં ગોઠવાયેલા હોય છે. આ ઉકેલથી ખુલ્લી ચેનલ Rds (ચાલુ) ના પ્રતિકારને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડવાનું શક્ય બન્યું અને મોટા પ્રવાહોને સ્વિચ કરવાનું શક્ય બનાવ્યું. જો કે, ચાલો ઇન્ટરનેશનલ રેક્ટિફાયર (IR) માંથી IRFP460LC ની ડેટા શીટમાં સીધા સૂચિબદ્ધ પરિમાણોની સમીક્ષા કરવા આગળ વધીએ.

જુઓ Fig_IRFP460LC

દસ્તાવેજની શરૂઆતમાં, ટ્રાંઝિસ્ટરની યોજનાકીય છબી આપવામાં આવે છે, તેના ઇલેક્ટ્રોડ્સના હોદ્દા આપવામાં આવે છે: જી-ગેટ (ગેટ), ડી-ડ્રેન (ડ્રેન), એસ-સ્રોત (સ્રોત), અને તેનું મુખ્ય પરિમાણો સૂચવવામાં આવે છે અને સૂચિબદ્ધ વિશિષ્ટ ગુણો છે. આ કિસ્સામાં, આપણે જોઈએ છીએ કે આ N-ચેનલ FET 500 V ના મહત્તમ વોલ્ટેજ માટે રચાયેલ છે, તેની ખુલ્લી ચેનલ પ્રતિકાર 0.27 ઓહ્મ છે, અને તેનો સીમિત પ્રવાહ 20 A છે. ઘટેલો ગેટ ચાર્જ આ ઘટકને ઉચ્ચ સ્તરે ઉપયોગમાં લેવાની મંજૂરી આપે છે. સ્વિચિંગ કંટ્રોલ માટે ઓછી ઉર્જા ખર્ચે ફ્રીક્વન્સી સર્કિટ. નીચે વિવિધ સ્થિતિઓમાં વિવિધ પરિમાણોના મહત્તમ અનુમતિપાત્ર મૂલ્યો સાથેનું કોષ્ટક (ફિગ. 1) છે.

ફિગ. 1

• Id @ Tc = 25 °C; સતત ડ્રેઇન કરંટ Vgs @ 10V — 25 °C ના FET બોડી ટેમ્પરેચર પર મહત્તમ સતત, સતત ડ્રેઇન કરંટ, 20 A છે. 10 V ના ગેટ-સોર્સ વોલ્ટેજ પર.

• Id @ Tc = 100 °C; સતત ડ્રેઇન કરંટ Vgs @ 10V — 100 °C ના FET બોડી ટેમ્પરેચર પર મહત્તમ સતત, સતત ડ્રેઇન કરંટ, 12 A છે. 10 V ના ગેટ-સોર્સ વોલ્ટેજ પર.

• Idm @ Tc = 25 °C; પલ્સ ડ્રેઇન કરંટ — 25 °C ના FET બોડી ટેમ્પરેચર પર મહત્તમ પલ્સ, ટૂંકા ગાળાના ડ્રેઇન કરંટ 80 A છે. સ્વીકાર્ય જંકશન તાપમાનને આધીન. આકૃતિ 11 (આકૃતિ 11) સંબંધિત સંબંધોની સમજૂતી પૂરી પાડે છે.

• Pd @ Tc = 25 °C પાવર ડિસિપેશન — 25 °C ના કેસ તાપમાને, ટ્રાન્ઝિસ્ટર કેસ દ્વારા વિખેરાયેલી મહત્તમ શક્તિ 280 W છે.

• લીનિયર ડિરેટિંગ ફેક્ટર - કેસના તાપમાનમાં દર 1°Cના વધારા માટે, પાવર ડિસીપેશન વધારાના 2.2 વોટ્સ દ્વારા વધે છે.

• Vgs ગેટ-ટુ-સોર્સ વોલ્ટેજ - મહત્તમ ગેટ-ટુ-સોર્સ વોલ્ટેજ +30V કરતાં વધુ અથવા -30V કરતાં ઓછું હોવું જોઈએ નહીં.

• Eas સિંગલ પલ્સ એવલાન્ચ એનર્જી — ગટરમાં એક પલ્સ ની મહત્તમ ઉર્જા 960 mJ છે. અંજીરમાં સમજૂતી આપવામાં આવી છે. 12 (ફિગ. 12).

• Iar હિમપ્રપાત વર્તમાન — મહત્તમ અવરોધક પ્રવાહ 20 A છે.

• કાનની પુનરાવર્તિત હિમપ્રપાત ઉર્જા — ગટરમાં પુનરાવર્તિત કઠોળની મહત્તમ ઉર્જા 28 mJ (દરેક પલ્સ માટે) થી વધુ ન હોવી જોઈએ.

• dv / dt પીક ડાયોડ પુનઃપ્રાપ્તિ dv / dt — ડ્રેઇન વોલ્ટેજના વધારાનો મહત્તમ દર 3.5 V / ns છે.

• Tj, Tstg જંકશન ઓપરેશન અને સ્ટોરેજની તાપમાન શ્રેણી — -55 ° સે થી + 150 ° સે સુધી સુરક્ષિત તાપમાન શ્રેણી.

• સોલ્ડરિંગ તાપમાન, 10 સેકન્ડ માટે - મહત્તમ સોલ્ડરિંગ તાપમાન 300 ° સે છે, અને શરીરથી ઓછામાં ઓછા 1.6 મીમીના અંતરે છે.

• માઉન્ટિંગ ટોર્ક, 6-32 અથવા M3 સ્ક્રૂ — મહત્તમ હાઉસિંગ માઉન્ટિંગ ટોર્ક 1.1 Nm કરતાં વધુ ન હોવો જોઈએ.

નીચે તાપમાન પ્રતિકારનું કોષ્ટક છે (ફિગ. 2.). યોગ્ય રેડિએટર પસંદ કરતી વખતે આ પરિમાણો જરૂરી રહેશે.

ફિગ. 2

• Rjc જંકશન ટુ કેસ (ક્રિસ્ટલ કેસ) 0.45°C/W.

• Rcs બોડી ટુ સિંક, સપાટ, લ્યુબ્રિકેટેડ સપાટી 0.24 ° C/W

• Rja જંકશન-ટુ-એમ્બિયન્ટ હીટસિંક અને આસપાસની પરિસ્થિતિઓ પર આધાર રાખે છે.

નીચેના કોષ્ટકમાં 25 ° સે (ફિગ. 3 જુઓ).

ફિગ

• V (br) dss સોર્સ-ટુ-સોર્સ આઉટપુટ વોલ્ટેજ—સોર્સ-ટુ-સોર્સ વોલ્ટેજ કે જેના પર બ્રેકડાઉન થાય છે તે 500 V છે.

• ΔV (br) dss / ΔTj બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ તાપમાન. ગુણાંક — તાપમાન ગુણાંક, બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ, આ કિસ્સામાં 0.59 V / ° સે.

• આરડીએસ (ઓન) સ્ત્રોત અને સ્ત્રોત વચ્ચે સ્થિર પ્રતિકાર - 25 ° સે તાપમાને ખુલ્લી ચેનલના સ્ત્રોત અને સ્ત્રોત વચ્ચેનો પ્રતિકાર, આ કિસ્સામાં તે 0.27 ઓહ્મ છે. તે તાપમાન પર આધાર રાખે છે, પરંતુ તે પછીથી વધુ.

• Vgs (th) Gres થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ — ટ્રાન્ઝિસ્ટર પર સ્વિચ કરવા માટે થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ. જો ગેટ-સોર્સ વોલ્ટેજ ઓછું હોય (આ કિસ્સામાં 2 - 4 V), તો ટ્રાંઝિસ્ટર બંધ રહેશે.

• gfs ફોરવર્ડ વાહકતા — ગેટ વોલ્ટેજમાં ફેરફાર અને ડ્રેઇન કરંટમાં ફેરફારના ગુણોત્તર સમાન ટ્રાન્સફર લાક્ષણિકતાનો ઢોળાવ. આ કિસ્સામાં, તે 50 V ના ડ્રેઇન-સોર્સ વોલ્ટેજ અને 20 A ના ડ્રેઇન પ્રવાહ પર માપવામાં આવે છે. એમ્પ્સ/વોલ્ટ્સ અથવા સિમેન્સમાં માપવામાં આવે છે.

• Idss સોર્સ-ટુ-સોર્સ લિકેજ કરંટ-ડ્રેન કરંટ સોર્સ-ટુ-સોર્સ વોલ્ટેજ અને તાપમાન પર આધાર રાખે છે. માઇક્રોએમ્પીયર માં માપવામાં આવે છે.

• Igss ગેટ-ટુ-સોર્સ ફોરવર્ડ લિકેજ અને ગેટ-ટુ-સોર્સ રિવર્સ લિકેજ-ગેટ લિકેજ કરંટ. તે નેનોએમ્પીયર માં માપવામાં આવે છે.

• Qg ટોટલ ગેટ ચાર્જ — ટ્રાંઝિસ્ટર ખોલવા માટે ગેટને જાણ કરવી આવશ્યક છે.

• Qgs ગેટ-ટુ-સોર્સ ચાર્જ-ગેટ-ટુ-સોર્સ ક્ષમતા ચાર્જ.

• Qgd ગેટ-ટુ-ડ્રેન («મિલર») ચાર્જને અનુરૂપ ગેટ-ટુ-ડ્રેન ચાર્જ (મિલર કેપેસિટેન્સ)

આ કિસ્સામાં, આ પરિમાણો 400 V ની સમાન સ્ત્રોત-થી-સ્રોત વોલ્ટેજ અને 20 A ના ડ્રેઇન પ્રવાહ પર માપવામાં આવ્યા હતા. આ માપનો ડાયાગ્રામ અને ગ્રાફ બતાવવામાં આવ્યો છે.

• td (ચાલુ) ચાલુ કરો - વિલંબનો સમય — ટ્રાન્ઝિસ્ટર ખોલવાનો સમય.

• tr ઉદય સમય — શરૂઆતના પલ્સનો ઉદય સમય (વધતી ધાર).

• td (બંધ) ટર્ન-ઑફ વિલંબ સમય — ટ્રાંઝિસ્ટર બંધ કરવાનો સમય.

• tf ફોલ ટાઈમ — પલ્સ ફોલ ટાઈમ (ટ્રાન્ઝિસ્ટર બંધ થવું, પડતી ધાર).

આ કિસ્સામાં, માપન 250 V ના સપ્લાય વોલ્ટેજ પર કરવામાં આવે છે, જેમાં 20 A ના ડ્રેઇન પ્રવાહ સાથે, 4.3 ઓહ્મના ગેટ સર્કિટ પ્રતિકાર અને 20 ઓહ્મના ડ્રેઇન સર્કિટ પ્રતિકાર સાથે. સ્કીમેટિક્સ અને આલેખ આકૃતિ 10 a અને b માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે.

• Ld આંતરિક ડ્રેઇન ઇન્ડક્ટન્સ - ડ્રેઇન ઇન્ડક્ટન્સ.

• Ls આંતરિક સ્ત્રોત ઇન્ડક્ટન્સ — સ્ત્રોત ઇન્ડક્ટન્સ.

આ પરિમાણો ટ્રાંઝિસ્ટર કેસના સંસ્કરણ પર આધારિત છે. તેઓ ડ્રાઇવરની ડિઝાઇનમાં મહત્વપૂર્ણ છે, કારણ કે તેઓ કીના સમયના પરિમાણો સાથે સીધા સંબંધિત છે, આ ઉચ્ચ-આવર્તન સર્કિટના વિકાસમાં ખાસ કરીને મહત્વપૂર્ણ છે.

• Ciss ઇનપુટ કેપેસીટન્સ-ઇનપુટ કેપેસીટન્સ પરંપરાગત ગેટ-સ્રોત અને ગેટ-ડ્રેન પરોપજીવી કેપેસિટર્સ દ્વારા રચાય છે.

• કોસ આઉટપુટ કેપેસીટન્સ એ પરંપરાગત સ્ત્રોત-થી-સ્રોત અને સ્ત્રોત-થી-ડ્રેન પરોપજીવી કેપેસિટર્સ દ્વારા રચાયેલ આઉટપુટ કેપેસીટન્સ છે.

• Crss રિવર્સ ટ્રાન્સફર કેપેસીટન્સ — ગેટ-ડ્રેન કેપેસીટન્સ (મિલર કેપેસીટન્સ).

આ માપન 1 MHz ની આવર્તન પર કરવામાં આવ્યું હતું, જેમાં 25 V ના સ્ત્રોત-થી-સોર્સ વોલ્ટેજ હતા. આકૃતિ 5 સ્ત્રોત-થી-સોર્સ વોલ્ટેજ પર આ પરિમાણોની અવલંબન દર્શાવે છે.

નીચેનું કોષ્ટક (જુઓ. ફિગ. 4) સ્ત્રોત અને ડ્રેઇન વચ્ચે પરંપરાગત રીતે સ્થિત સંકલિત આંતરિક ક્ષેત્ર-અસર ટ્રાંઝિસ્ટર ડાયોડની લાક્ષણિકતાઓનું વર્ણન કરે છે.

ફિગ.4

• સતત સ્ત્રોત વર્તમાન (બોડી ડાયોડ) છે - ડાયોડનો મહત્તમ સતત સ્ત્રોત વર્તમાન.

• Ism પલ્સ્ડ સોર્સ કરંટ (બોડી ડાયોડ) — ડાયોડ દ્વારા મહત્તમ અનુમતિપાત્ર પલ્સ કરંટ.

• Vsd ડાયોડ ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ — જ્યારે ગેટ 0 V હોય ત્યારે ડાયોડ પર 25 °C અને 20 A ડ્રેઇન કરંટ પર ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ ડ્રોપ થાય છે.

• trr રિવર્સ રિકવરી ટાઈમ — ડાયોડ રિવર્સ રિકવરી ટાઈમ.

• Qrr રિવર્સ રિકવરી ચાર્જ — ડાયોડ રિકવરી ચાર્જ.

• ટન ફોરવર્ડ ટર્ન-ઓન ટાઈમ - ડાયોડનો ટર્ન-ઓન સમય મુખ્યત્વે ડ્રેઇન અને સ્ત્રોત ઇન્ડક્ટન્સને કારણે છે.

આગળ ડેટા શીટમાં, તાપમાન, વર્તમાન, વોલ્ટેજ અને તેમની વચ્ચે આપેલ પરિમાણોની અવલંબનનો આલેખ આપવામાં આવ્યો છે (ફિગ. 5).

ફિગ.5

20 μs ના પલ્સ અવધિ પર ડ્રેઇન-સ્રોત વોલ્ટેજ અને ગેટ-સોર્સ વોલ્ટેજ પર આધાર રાખીને, ડ્રેઇન વર્તમાન મર્યાદા આપવામાં આવે છે. પ્રથમ આંકડો 25 ° સે તાપમાન માટે છે, બીજો 150 ° સે માટે છે. ચેનલ ખોલવાની નિયંત્રણક્ષમતા પર તાપમાનની અસર સ્પષ્ટ છે.

ફિગ. 6

આકૃતિ 6 ગ્રાફિકલી આ FET ની ટ્રાન્સફર લાક્ષણિકતા દર્શાવે છે. દેખીતી રીતે, ગેટ-સોર્સ વોલ્ટેજ 10 V ની નજીક છે, ટ્રાન્ઝિસ્ટર વધુ સારું ચાલુ થાય છે. અહીં તાપમાનનો પ્રભાવ પણ એકદમ સ્પષ્ટ દેખાય છે.

ફિગ. 7

આકૃતિ 7 તાપમાન પર 20 A ના ડ્રેઇન પ્રવાહ પર ઓપન ચેનલ પ્રતિકારની અવલંબન દર્શાવે છે. દેખીતી રીતે, જેમ જેમ તાપમાન વધે છે, તેમ ચેનલનો પ્રતિકાર પણ થાય છે.

ફિગ. 8

આકૃતિ 8 લાગુ કરેલ સ્ત્રોત-સ્રોત વોલ્ટેજ પર પરોપજીવી કેપેસીટન્સ મૂલ્યોની અવલંબન દર્શાવે છે. તે જોઈ શકાય છે કે સ્ત્રોત-ડ્રેન વોલ્ટેજ 20 V ની થ્રેશોલ્ડને પાર કર્યા પછી પણ, કેપેસિટેન્સ નોંધપાત્ર રીતે બદલાતા નથી.

ફિગ. 9

આકૃતિ 9 ડ્રેઇન પ્રવાહની તીવ્રતા અને તાપમાન પર આંતરિક ડાયોડમાં ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ ડ્રોપની અવલંબન દર્શાવે છે. આકૃતિ 8 ટ્રાન્ઝિસ્ટરના સલામત ઓપરેટિંગ ક્ષેત્રને સમયની લંબાઈ, ડ્રેઇન કરંટ મેગ્નિટ્યુડ અને ડ્રેઇન-સોર્સ વોલ્ટેજના કાર્ય તરીકે બતાવે છે.

ફિગ. 10

આકૃતિ 11 કેસ તાપમાન વિરુદ્ધ મહત્તમ ડ્રેઇન વર્તમાન દર્શાવે છે.

ફિગ. 11

આકૃતિઓ a અને b માપન સર્કિટ દર્શાવે છે અને ગેટ વોલ્ટેજ વધારવાની પ્રક્રિયામાં અને ગેટ કેપેસીટન્સને શૂન્ય પર વિસર્જિત કરવાની પ્રક્રિયામાં ટ્રાંઝિસ્ટરના ઉદઘાટનના સમયની રેખાકૃતિ દર્શાવતો આલેખ દર્શાવે છે.

ફિગ. 12

આકૃતિ 12 ફરજ ચક્રના આધારે પલ્સની અવધિ પર ટ્રાન્ઝિસ્ટર (ક્રિસ્ટલ બોડી) ની સરેરાશ થર્મલ લાક્ષણિકતાની અવલંબનનો આલેખ બતાવે છે.

ફિગ. 13

આકૃતિઓ a અને b માપન સેટઅપ અને જ્યારે ઇન્ડક્ટર ખોલવામાં આવે ત્યારે પલ્સના ટ્રાન્ઝિસ્ટર પર વિનાશક અસરનો ગ્રાફ દર્શાવે છે.

ફિગ. 14

આકૃતિ 14 વિક્ષેપિત વર્તમાન અને તાપમાનના મૂલ્ય પર પલ્સની મહત્તમ અનુમતિપાત્ર ઊર્જાની અવલંબન દર્શાવે છે.

ફિગ. 15

આકૃતિઓ a અને b ગેટ ચાર્જ માપનો ગ્રાફ અને ડાયાગ્રામ દર્શાવે છે.

ફિગ. 16

આકૃતિ 16 ટ્રાન્ઝિસ્ટરના આંતરિક ડાયોડમાં માપન સેટઅપ અને લાક્ષણિક ટ્રાન્ઝિઅન્ટ્સનો ગ્રાફ બતાવે છે.

ફિગ. 17

છેલ્લો આંકડો IRFP460LC ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો કેસ, તેના પરિમાણો, પિન વચ્ચેનું અંતર, તેમની સંખ્યા દર્શાવે છે: 1-ગેટ, 2-ડ્રેન, 3-પૂર્વ.

તેથી, ડેટા શીટ વાંચ્યા પછી, કોઈપણ વિકાસકર્તા ડિઝાઇન કરેલ અથવા સમારકામ કરેલ પાવર કન્વર્ટર માટે યોગ્ય પાવર અથવા વધુ નહીં, ફીલ્ડ ઇફેક્ટ અથવા IGBT ટ્રાન્ઝિસ્ટર પસંદ કરી શકશે. વેલ્ડીંગ ઇન્વર્ટર, આવર્તન કાર્યકર અથવા અન્ય પાવર સ્વિચિંગ કન્વર્ટર.

ફિલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાંઝિસ્ટરના પરિમાણોને જાણીને, તમે સક્ષમ રીતે ડ્રાઇવર વિકસાવી શકો છો, નિયંત્રકને ગોઠવી શકો છો, થર્મલ ગણતરીઓ કરી શકો છો અને વધુ ઇન્સ્ટોલ કર્યા વિના યોગ્ય હીટસિંક પસંદ કરી શકો છો.