1. Τύπος καναλιού
Το πρώτο βήμα για την επιλογή μιας καλής συσκευής τρανζίστορ φαινομένου πεδίου είναι να αποφασίσετε εάν θα χρησιμοποιήσετε ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου N ή καναλιού P. Σε μια τυπική εφαρμογή ισχύος, όταν ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου είναι γειωμένο και το φορτίο συνδέεται με την τάση κορμού, το τρανζίστορ φαινομένου πεδίου αποτελεί έναν πλευρικό διακόπτη χαμηλής τάσης. Σε έναν πλευρικό διακόπτη χαμηλής τάσης, θα πρέπει να χρησιμοποιείται ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου N-καναλιού, λόγω των εκτιμήσεων της τάσης που απαιτείται για την απενεργοποίηση ή την ενεργοποίηση της συσκευής. Όταν το τρανζίστορ εφέ πεδίου είναι συνδεδεμένο στο δίαυλο και στη γείωση φορτίου, θα πρέπει να χρησιμοποιείται ένας πλευρικός διακόπτης υψηλής τάσης. Σε αυτήν την τοπολογία χρησιμοποιούνται συνήθως τρανζίστορ φαινομένου πεδίου καναλιού P, κάτι που οφείλεται επίσης στη συνεκτίμηση της κίνησης τάσης.
2. Ονομαστική τάση
Προσδιορίστε την απαιτούμενη ονομαστική τάση ή τη μέγιστη τάση που μπορεί να αντέξει η συσκευή. Όσο μεγαλύτερη είναι η ονομαστική τάση, τόσο υψηλότερο είναι το κόστος της συσκευής. Σύμφωνα με την πρακτική εμπειρία, η ονομαστική τάση πρέπει να είναι μεγαλύτερη από την τάση της γραμμής κορμού ή την τάση του διαύλου. Αυτό θα παρέχει επαρκή προστασία έτσι ώστε τα FET να μην αποτυγχάνουν.
Όσον αφορά την επιλογή ενός FET, είναι σημαντικό να προσδιορίσετε τη μέγιστη τάση που μπορεί να αντέξει από την αποχέτευση στην πηγή, δηλαδή τη μέγιστη VDS. Είναι σημαντικό να γνωρίζετε ότι η μέγιστη τάση που μπορεί να αντέξει ένα FET ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία. Πρέπει να ελέγξουμε το εύρος διακύμανσης της τάσης σε όλο το εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας. Η ονομαστική τάση πρέπει να έχει αρκετό περιθώριο για να καλύψει αυτό το εύρος διακύμανσης για να διασφαλιστεί ότι το κύκλωμα δεν θα αποτύχει. Άλλοι παράγοντες ασφάλειας που πρέπει να ληφθούν υπόψη περιλαμβάνουν μεταβατικές τάσεις που προκαλούνται από τη μεταγωγή ηλεκτρονικών συσκευών (όπως κινητήρες ή μετασχηματιστές). Η ονομαστική τάση ποικίλλει από εφαρμογή σε εφαρμογή. Συνήθως, 20 V για φορητές συσκευές, 20 έως 30 V για τροφοδοτικά FPGA και 450 έως 600 V για εφαρμογές 85 έως 220 VAC.
3. Ονομαστικό ρεύμα
Το ονομαστικό ρεύμα πρέπει να είναι το μέγιστο ρεύμα που μπορεί να αντέξει το φορτίο σε όλες τις περιπτώσεις. Όπως και στην περίπτωση της τάσης, βεβαιωθείτε ότι το επιλεγμένο τρανζίστορ φαινομένου πεδίου μπορεί να αντέξει αυτό το ονομαστικό ρεύμα, ακόμη και όταν το σύστημα παράγει ρεύματα αιχμής. Οι δύο τρέχουσες περιπτώσεις που εξετάζονται είναι η συνεχής λειτουργία και οι αιχμές παλμού. Στη λειτουργία συνεχούς αγωγιμότητας, το τρανζίστορ φαινομένου πεδίου βρίσκεται σε σταθερή κατάσταση, όταν το ρεύμα διέρχεται συνεχώς μέσα από τη συσκευή. Μια ακίδα παλμού είναι όταν υπάρχει μια μεγάλη εισροή (ή ρεύμα αιχμής) που ρέει μέσα από τη συσκευή. Μόλις καθοριστεί το μέγιστο ρεύμα υπό αυτές τις συνθήκες, είναι απαραίτητο μόνο να επιλέξετε απευθείας τη συσκευή που μπορεί να αντέξει αυτό το μέγιστο ρεύμα.
4. Απώλεια αγωγιμότητας
Στην πράξη, το τρανζίστορ φαινομένου πεδίου δεν είναι η ιδανική συσκευή, επειδή θα υπάρξει απώλεια ηλεκτρικής ενέργειας στην αγώγιμη διαδικασία, η οποία ονομάζεται απώλεια αγωγιμότητας. Τρανζίστορ εφέ πεδίου στο "on" σαν μεταβλητή αντίσταση, από το RDS (ON) της συσκευής προσδιορίζεται, και με τη θερμοκρασία και τις σημαντικές αλλαγές. Η απαγωγή ισχύος της συσκευής μπορεί να υπολογιστεί με Iload2×RDS (ON), και επειδή η αντίσταση ενεργοποίησης ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία, η απαγωγή ισχύος θα ποικίλλει επίσης αναλογικά. Όσο υψηλότερη είναι η τάση VGS που εφαρμόζεται στο τρανζίστορ εφέ πεδίου, τόσο μικρότερο θα είναι το RDS (ON). αντίστροφα, τόσο υψηλότερο θα είναι το RDS (ON). Σημειώστε ότι η αντίσταση RDS (ON) θα αυξηθεί ελαφρώς με το ρεύμα. Μπορείτε να βρείτε διάφορες παραλλαγές ηλεκτρικών παραμέτρων στην αντίσταση RDS (ON) στο φύλλο τεχνικών δεδομένων που παρέχεται από τον κατασκευαστή.
5. Απαγωγή θερμότητας συστήματος
Πρέπει να εξεταστούν δύο διαφορετικά σενάρια, δηλαδή η χειρότερη περίπτωση και η πραγματική περίπτωση. Συνιστάται να χρησιμοποιείται ο υπολογισμός στη χειρότερη περίπτωση, καθώς παρέχει μεγαλύτερο περιθώριο ασφάλειας και διασφαλίζει ότι το σύστημα δεν θα αποτύχει. Υπάρχουν επίσης ορισμένες μετρήσεις που πρέπει να σημειωθούν στο φύλλο δεδομένων FET. η θερμοκρασία διασταύρωσης της συσκευής είναι ίση με τη μέγιστη θερμοκρασία περιβάλλοντος συν το γινόμενο της θερμικής αντίστασης και της απαγωγής ισχύος (θερμοκρασία σύνδεσης=μέγιστη θερμοκρασία περιβάλλοντος συν [θερμική αντίσταση x απαγωγή ισχύος]). Σύμφωνα με αυτή την εξίσωση μπορεί να λυθεί η μέγιστη διασπορά ισχύος του συστήματος, η οποία είναι εξ ορισμού ίση με I2 × RDS (ON). Θέλουμε ήδη να περάσουμε το μέγιστο ρεύμα της συσκευής, μπορείτε να υπολογίσετε το RDS (ON) σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Επιπλέον, η πλακέτα και η διάχυση θερμότητας από το τρανζίστορ πεδίου θα πρέπει να γίνει.
Η κατάρρευση χιονοστιβάδας είναι όταν η αντίστροφη τάση σε μια συσκευή ημιαγωγών υπερβαίνει τη μέγιστη τιμή και σχηματίζεται ένα ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο για να αυξήσει το ρεύμα στη συσκευή. Η αύξηση του μεγέθους της γκοφρέτας θα βελτιώσει την αντίσταση στη χιονοστιβάδα και τελικά θα βελτιώσει την ευρωστία της συσκευής. Επομένως, η επιλογή ενός μεγαλύτερου πακέτου μπορεί να αποτρέψει αποτελεσματικά τη χιονοστιβάδα.
6. Απόδοση εναλλαγής
Υπάρχουν πολλές παράμετροι που επηρεάζουν την απόδοση μεταγωγής, αλλά οι πιο σημαντικές είναι η πύλη/αποχέτευση, η πύλη/πηγή και η χωρητικότητα αποστράγγισης/πηγής. Αυτές οι χωρητικότητες δημιουργούν απώλειες μεταγωγής στη συσκευή επειδή πρέπει να φορτίζονται σε κάθε διακόπτη. Η ταχύτητα μεταγωγής του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου μειώνεται έτσι και η απόδοση της συσκευής μειώνεται. Για τον υπολογισμό της συνολικής απώλειας συσκευής κατά την ενεργοποίηση, υπολογίζονται οι απώλειες κατά την ενεργοποίηση (Eon) και οι απώλειες κατά την απενεργοποίηση (Eoff). Η συνολική ισχύς του διακόπτη FET μπορεί να εκφραστεί με την ακόλουθη εξίσωση: Psw=(Eon συν Eoff)× συχνότητα μεταγωγής. Και η φόρτιση πύλης (Qgd) έχει τη μεγαλύτερη επίδραση στην απόδοση μεταγωγής.
