MOSFET பாதுகாப்பான இயக்க பகுதி அல்லது SOA ஐப் புரிந்துகொள்வது

தீவிர நிலைமைகளின் கீழ், அல்லது தீவிரமான சிதறல் சூழ்நிலைகளில் உங்கள் MOSFET எவ்வளவு சக்தியை பொறுத்துக்கொள்ள முடியும் என்று நீங்கள் யோசிக்கிறீர்கள் அல்லது கவலைப்படுகிறீர்கள் என்றால், சாதனத்தின் SOA புள்ளிவிவரங்கள் நீங்கள் கவனிக்க வேண்டியதுதான்.

இந்த இடுகையில், MOSFET தரவுத்தாள் ஒன்றில் காண்பிக்கப்படுவதால், பாதுகாப்பான இயக்க பகுதி அல்லது SOA பற்றி விரிவாக விவாதிப்போம்.

பின்வருவது MOSFET பாதுகாப்பான இயக்க பகுதி அல்லது SOA வரைபடம், இது பொதுவாக எல்லாவற்றிலும் காணப்படுகிறது டெக்சாஸ் இன்ஸ்ட்ரூமென்ட்ஸ் தகவல் தாள்கள்.

MOSFET SOA என்பது செறிவுப் பகுதியில் இயங்கும்போது FET கையாளக்கூடிய அதிகபட்ச சக்தியைக் குறிக்கும் அளவு என விவரிக்கப்படுகிறது.

SOA வரைபடத்தின் பெரிதாக்கப்பட்ட காட்சியை கீழே உள்ள அடுத்த படத்தில் காணலாம்.

மேலே உள்ள SOA வரைபடத்தில் இந்த வரம்புகள் மற்றும் எல்லைகளை நாம் காண முடிகிறது. மேலும் வரைபடத்தில் மேலும் ஆழமாக பல தனிப்பட்ட துடிப்பு காலத்திற்கான கூடுதல் வரம்புகளைக் காண்கிறோம். வரைபடத்தின் உள்ளே இந்த கோடுகள் கணக்கீடுகள் அல்லது உடல் அளவீடுகள் மூலம் தீர்மானிக்கப்படலாம்.

முந்தைய மற்றும் பழைய தரவுத்தாள்களில், இந்த அளவுருக்கள் கணக்கிடப்பட்ட மதிப்புகளுடன் மதிப்பிடப்பட்டன.

இருப்பினும், இந்த அளவுருக்கள் நடைமுறையில் அளவிடப்படுவது பொதுவாக பரிந்துரைக்கப்படுகிறது. சூத்திரங்களைப் பயன்படுத்தி அவற்றை மதிப்பீடு செய்தால், உண்மையான உலக பயன்பாட்டில் FET ஐ பொறுத்துக்கொள்ளக்கூடியதை விட உண்மையில் பெரிதாக இருக்கும் கற்பனையான மதிப்புகளைப் பெறுவீர்கள். அல்லது FET உண்மையில் சமாளிக்கக்கூடியவற்றுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​அளவுருக்கள் மிகவும் அடக்கமாக இருக்கும் ஒரு நிலைக்கு நீங்கள் (அதிக ஈடுசெய்ய) குறைக்கலாம்.

எனவே எங்கள் பின்வரும் விவாதங்களில் SOA அளவுருக்களைக் கற்றுக்கொள்கிறோம், அவை உண்மையான நடைமுறை முறைகள் மூலம் மதிப்பீடு செய்யப்படுகின்றன, ஆனால் சூத்திரங்கள் அல்லது உருவகப்படுத்துதல்களால் அல்ல.

FET களில் செறிவு முறை மற்றும் நேரியல் பயன்முறை என்ன என்பதைப் புரிந்துகொள்வதன் மூலம் ஆரம்பிக்கலாம்.

நேரியல் பயன்முறை மற்றும் செறிவு முறை

மேலே உள்ள வரைபடத்தைக் குறிப்பிடுவது, நேரியல் பயன்முறையானது, பகுதி என வரையறுக்கப்படுகிறது, இதில் RDS (ஆன்) அல்லது FET இன் வடிகால்-மூல எதிர்ப்பு சீரானது.

இதன் பொருள், FET வழியாக தற்போதைய கடந்து செல்வது FET வழியாக வடிகால்-க்கு-மூல சார்புக்கு நேரடியாக விகிதாசாரமாகும். FET அடிப்படையில் ஒரு நிலையான மின்தடையைப் போலவே செயல்படுவதால் இது பெரும்பாலும் ஓமிக் பகுதி என்றும் அழைக்கப்படுகிறது.

இப்போது, ​​வடிகால்-மூல சார்பு மின்னழுத்தத்தை FET க்கு அதிகரிக்கத் தொடங்கினால், இறுதியில் FET செறிவூட்டல் பகுதி எனப்படும் ஒரு பகுதியில் செயல்படுவதைக் காணலாம். MOSFET செயல்பாடு செறிவூட்டல் பகுதிக்கு கட்டாயப்படுத்தப்பட்டவுடன், தற்போதைய (ஆம்ப்ஸ்) MOSFET வழியாக வடிகால் முழுவதும் மூலமாக நகரும், வடிகால்-க்கு-மூல சார்பு மின்னழுத்த அதிகரிப்புக்கு இனி பதிலளிக்காது.

எனவே நீங்கள் வடிகால்-மின்னழுத்தத்தை எவ்வளவு அதிகரிக்கிறீர்கள் என்பதைப் பொருட்படுத்தாமல், இந்த FET தொடர்ந்து ஒரு நிலையான அதிகபட்ச மின்னோட்டத்தை அதன் வழியாக மாற்றும்.

நீங்கள் மின்னோட்டத்தை கையாளக்கூடிய ஒரே வழி பொதுவாக கேட்-டு-சோர்ஸ் மின்னழுத்தத்தை மாற்றுவதன் மூலம் மட்டுமே.

இருப்பினும், இந்த நிலைமை சற்று குழப்பமானதாகத் தோன்றுகிறது, ஏனெனில் இவை பொதுவாக உங்கள் பாடநூல் நேரியல் மற்றும் செறிவுப் பகுதியின் விளக்கங்கள். இந்த அளவுரு பெரும்பாலும் ஓமிக் பகுதி என்று குறிப்பிடப்படுவதை முன்னர் அறிந்தோம். ஆயினும்கூட ஒரு சில எல்லோரும் இதை நேரியல் பகுதி என்று பெயரிடுகிறார்கள். ஒருவேளை, மனநிலை நன்றாக இருக்கிறது, இது ஒரு நேர் கோடு போல் தெரிகிறது, எனவே இது நேர்கோட்டுடன் இருக்க வேண்டுமா?

ஹாட்-ஸ்வாப் பயன்பாடுகளைப் பற்றி எல்லோரும் விவாதிப்பதை நீங்கள் கவனித்தால், அவர்கள் வெளிப்படுத்தப் போகிறார்கள், நன்றாக, நான் ஒரு நேரியல் பிராந்தியத்தில் வேலை செய்கிறேன். ஆனால் அது அடிப்படையில் தொழில்நுட்ப ரீதியாக பொருத்தமற்றது.

MOSFET SOA ஐப் புரிந்துகொள்வது

இப்போது ஒரு FET செறிவூட்டல் பகுதி என்னவென்று எங்களுக்குத் தெரியும் என்பதால், இப்போது எங்கள் SOA வரைபடத்தை விரிவாக மதிப்பாய்வு செய்யலாம். SOA ஐ 5 தனிப்பட்ட வரம்புகளாக உடைக்கலாம். அவை சரியாக என்ன என்பதைக் கற்றுக்கொள்வோம்.

ஆர்.டி.எஸ் (ஆன்) வரம்பு

சாம்பல் நிறத்தில் இருக்கும் வரைபடத்தின் முதல் வரி, FET இன் RDS (ஆன்) வரம்பைக் குறிக்கிறது. சாதனத்தின் ஆன்-எதிர்ப்பின் காரணமாக FET மூலம் அதிகபட்ச மின்னோட்டத்தை திறம்பட கட்டுப்படுத்தும் பகுதி இது.

வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், இது MOSFET இன் அதிகபட்ச சகிப்புத்தன்மை கொண்ட சந்தி வெப்பநிலையில் இருக்கக்கூடிய MOSFET இன் எதிர்ப்பைக் குறிக்கிறது.

இந்த சாம்பல் கோடு ஒற்றுமையின் நேர்மறையான நிலையான சாய்வைக் கொண்டிருப்பதை நாங்கள் கவனிக்கிறோம், ஏனென்றால் இந்த வரியில் உள்ள ஒவ்வொரு புள்ளியும் ஒரே மாதிரியான ஒன் எதிர்ப்பைக் கொண்டிருக்கின்றன, ஓம் சட்டத்தின்படி, ஆர் ஐ ஐ வகுத்ததை I ஆல் வகுக்கிறது.

தற்போதைய வரம்பு

SOA வரைபடத்தில் அடுத்த வரம்பு வரி தற்போதைய வரம்பைக் குறிக்கிறது. வரைபடத்தில், நீல, பச்சை, வயலட் கோடுகளால் சுட்டிக்காட்டப்பட்ட வெவ்வேறு துடிப்பு மதிப்புகளைக் காணலாம், மேல் கிடைமட்ட கருப்பு கோட்டால் 400 ஆம்ப்ஸில் வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது.

RED வரியின் குறுகிய கிடைமட்ட பிரிவு சாதனத்தின் தொகுப்பு வரம்பை அல்லது FET இன் தொடர்ச்சியான தற்போதைய வரம்பை (DC) சுமார் 200 ஆம்ப்ஸில் குறிக்கிறது.

அதிகபட்ச சக்தி வரம்பு

மூன்றாவது SOA வரம்பு MOSFET இன் அதிகபட்ச சக்தி வரம்புக் கோடு ஆகும், இது ஆரஞ்சு சாய்வுக் கோட்டால் குறிக்கப்படுகிறது.

நாம் கவனிக்கும்போது, ​​இந்த வரி ஒரு நிலையான சாய்வைக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் எதிர்மறையானது. இந்த SOA மின் வரம்பு வரியின் ஒவ்வொரு புள்ளியும் ஒரே நிலையான சக்தியைக் கொண்டிருப்பதால் இது நிலையானது, இது P = IV சூத்திரத்தால் குறிக்கப்படுகிறது.

எனவே, இந்த SOA மடக்கை வளைவில், இது -1 சாய்வை உருவாக்குகிறது. வடிகால்-மூல மின்னழுத்தம் அதிகரிக்கும்போது இங்குள்ள MOSFET வழியாக தற்போதைய ஓட்டம் குறைகிறது என்பதே எதிர்மறை அறிகுறியாகும்.

இந்த நிகழ்வு முதன்மையாக MOSFET இன் எதிர்மறை குணக பண்புகள் காரணமாகும், இது அதன் சந்தி வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது சாதனத்தின் மூலம் மின்னோட்டத்தை கட்டுப்படுத்துகிறது.

வெப்ப உறுதியற்ற தன்மை வரம்பு

அடுத்து, அதன் பாதுகாப்பான இயக்கப் பகுதி முழுவதும் நான்காவது MOSFET வரம்பு மஞ்சள் சாய்வுக் கோட்டால் குறிக்கப்படுகிறது, இது வெப்ப உறுதியற்ற தன்மையைக் குறிக்கிறது.

இது SOA இன் இந்த பகுதி முழுவதும் உள்ளது, இது சாதனத்தின் இயக்க திறனை உண்மையில் அளவிட மிகவும் முக்கியமானது. ஏனென்றால் இந்த வெப்ப உறுதியற்ற பகுதியை எந்தவொரு முறையான வழியிலும் கணிக்க முடியாது.

ஆகையால், FET எங்கு தோல்வியடையக்கூடும் என்பதைக் கண்டறிய இந்த பகுதியில் உள்ள MOSFET ஐ நடைமுறையில் பகுப்பாய்வு செய்ய வேண்டும், மேலும் குறிப்பிட்ட சாதனத்தின் செயல்பாட்டு திறன் என்ன?

இந்த அதிகபட்ச சக்தி வரம்பை நாம் எடுத்து, மஞ்சள் கோட்டின் அடிப்பகுதியில் எல்லா வழிகளிலும் நீட்டினால், இப்போதே நாம் காணலாம், திடீரென்று நாம் கண்டுபிடிப்பது என்ன?

தரவுத்தாள் (ஆரஞ்சு சாய்வால் குறிப்பிடப்படுகிறது) இல் ஊக்குவிக்கப்பட்ட அதிகபட்ச மின் வரம்பு பகுதியுடன் ஒப்பிடும்போது MOSFET தோல்வி வரம்பு மிகக் குறைந்த மட்டத்தில் இருப்பதைக் காண்கிறோம்.

அல்லது நாம் மிகவும் பழமைவாதமாக இருக்கிறோம் என்று வைத்துக்கொள்வோம், மக்களுக்கு சொல்லுங்கள், ஏய் மஞ்சள் கோட்டின் கீழ் பகுதி உண்மையில் FET ஐ அதிகபட்சமாக கையாளக்கூடியது. சரி, இந்த அறிவிப்புடன் நாங்கள் பாதுகாப்பான பக்கத்தில் இருக்கலாம், ஆனால் சாதனத்தின் சக்தி வரம்பு திறனை நாங்கள் அதிக ஈடுசெய்திருக்கலாம், இது நியாயமானதாக இருக்காது, இல்லையா?

அதனால்தான் இந்த வெப்ப உறுதியற்ற பகுதியை சூத்திரங்களுடன் தீர்மானிக்கவோ அல்லது கோரவோ முடியாது, ஆனால் உண்மையில் சோதிக்கப்பட வேண்டும்.

முறிவு மின்னழுத்த வரம்பு

SOA வரைபடத்தில் ஐந்தாவது வரம்பு பகுதி முறிவு மின்னழுத்த வரம்பு ஆகும், இது கருப்பு செங்குத்து கோட்டால் குறிக்கப்படுகிறது. இது FET இன் அதிகபட்ச வடிகால்-மூல மின்னழுத்த கையாளுதல் திறன் ஆகும்.

வரைபடத்தின்படி, சாதனம் 100 வோல்ட் பி.வி.டி.எஸ்.எஸ்ஸைக் கொண்டுள்ளது, இது ஏன் இந்த கருப்பு செங்குத்து கோடு 100 வோல்ட் வடிகால்-மூல அடையாளத்தில் செயல்படுத்தப்படுகிறது என்பதை விளக்குகிறது.

வெப்ப உறுதியற்ற தன்மை பற்றிய முந்தைய கருத்தை இன்னும் கொஞ்சம் விசாரிப்பது ஆர்வமாக இருக்கும். இதை நிறைவேற்ற, 'வெப்பநிலை குணகம்' என்று குறிப்பிடப்படும் ஒரு சொற்றொடரை நாம் கோடிட்டுக் காட்ட வேண்டும்.

MOSFET வெப்பநிலை குணகம்

MOSFET வெப்பநிலை குணகம் MOSFET இன் சந்தி வெப்பநிலையில் ஏற்படும் மாற்றத்தை விட மின்னோட்டத்தின் மாற்றம் என வரையறுக்கப்படுகிறது.

Tc = ∂ID / jTj

ஆகவே, ஒரு MOSFET இன் பரிமாற்ற பண்புகள் வளைவை அதன் தரவுத்தாள் ஒன்றில் ஆராயும்போது, ​​FET இன் வடிகால்-மூல மின்னோட்டத்தை FET இன் அதிகரிக்கும் வாயில்-மூல மின்னழுத்தத்திற்கு எதிராகக் காண்கிறோம், இந்த பண்புகள் 3 இல் மதிப்பீடு செய்யப்படுவதையும் காண்கிறோம் வெவ்வேறு வெப்பநிலை வரம்புகள்.

பூஜ்ஜிய வெப்பநிலை குணகம் (ZTC)

ஆரஞ்சு வட்டத்துடன் குறிப்பிடப்பட்ட புள்ளியைப் பார்த்தால், இதைத்தான் நாம் குறிக்கிறோம் MOSFET இன் பூஜ்ஜிய வெப்பநிலை குணகம் .

இந்த கட்டத்தில் சாதனத்தின் சந்தி வெப்பநிலை அதிகரித்துக்கொண்டே இருந்தாலும், FET மூலம் தற்போதைய பரிமாற்றத்தில் எந்த முன்னேற்றமும் ஏற்படாது.

∂ நான்_டி/ .T_j = 0 , எங்கே நான்_டி MOSFET இன் வடிகால் மின்னோட்டம், டி_j சாதனத்தின் சந்தி வெப்பநிலையைக் குறிக்கிறது

இந்த பூஜ்ஜிய வெப்பநிலை குணகம் (ஆரஞ்சு வட்டம்) க்கு மேல் உள்ள பகுதியைப் பார்த்தால், நாம் எதிர்மறை -55 முதல் 125 டிகிரி செல்சியஸ் வரை செல்லும்போது, ​​FET வழியாக மின்னோட்டம் உண்மையில் குறையத் தொடங்குகிறது.

∂ நான்_டி/ .T_j <0

இந்த நிலைமை MOSFET உண்மையில் வெப்பமடைந்து வருவதைக் குறிக்கிறது, ஆனால் சாதனம் மூலம் சிதறடிக்கப்படும் சக்தி குறைந்து வருகிறது. சாதனத்திற்கான உறுதியற்ற தன்மைக்கு உண்மையில் ஆபத்து இல்லை என்பதை இது குறிக்கிறது, மேலும் சாதனத்தை வெப்பமாக்குவது அனுமதிக்கப்படலாம், மேலும் பிஜேடிகளைப் போலல்லாமல் வெப்ப ஓடும் சூழ்நிலைக்கு எந்த ஆபத்தும் இல்லை.

இருப்பினும், பூஜ்ஜிய வெப்பநிலை குணகம் (ஆரஞ்சு வட்டம்) க்குக் கீழே உள்ள நீரோட்டங்களில், சாதனத்தின் வெப்பநிலையில் அதிகரிப்பு, அதாவது எதிர்மறை -55 முதல் 125 டிகிரி வரை, தற்போதைய பரிமாற்ற திறனை ஏற்படுத்துகிறது. உண்மையில் அதிகரிக்க சாதனம்.

∂ நான்_டி/ .T_j > 0

MOSFET இன் வெப்பநிலை குணகம் பூஜ்ஜியத்தை விட இந்த புள்ளிகளில் அதிகமாக இருப்பதால் இது நிகழ்கிறது. ஆனால், மறுபுறம், மோஸ்ஃபெட் மூலம் மின்னோட்டத்தின் அதிகரிப்பு, மோஸ்ஃபெட்டின் ஆர்.டி.எஸ் (ஆன்) (வடிகால்-மூல எதிர்ப்பு) விகிதாசார அதிகரிப்புக்கு காரணமாகிறது, மேலும் சாதனத்தின் உடல் வெப்பநிலையில் படிப்படியாக உயர்வு ஏற்படுகிறது, இது மேலும் மின்னோட்டத்திற்கு வழிவகுக்கிறது சாதனம் வழியாக மாற்றவும். நேர்மறையான பின்னூட்ட வளையத்தின் இந்த பகுதிக்கு MOSFET வரும்போது, ​​அது MOSFET நடத்தையில் ஒரு உறுதியற்ற தன்மையை உருவாக்கக்கூடும்.

இருப்பினும், மேற்கண்ட நிலைமை ஏற்படுமா இல்லையா என்பதை யாரும் சொல்ல முடியாது, மேலும் MOSFET க்குள் இந்த வகையான உறுதியற்ற தன்மை ஏற்படும்போது முன்னறிவிப்பதற்கான எளிதான வடிவமைப்பு எதுவும் இல்லை.

ஏனென்றால், MOSFET உடன் அதன் செல் அடர்த்தி கட்டமைப்பைப் பொறுத்து ஏராளமான அளவுருக்கள் இருக்கலாம் அல்லது MOSFET உடல் வழியாக வெப்பத்தை சமமாக சிதறடிக்கும் தொகுப்பின் நெகிழ்வுத்தன்மை.

இந்த நிச்சயமற்ற தன்மைகளின் காரணமாக, ஒவ்வொரு குறிப்பிட்ட MOSFET க்கும் வெப்ப ரன்வே அல்லது சுட்டிக்காட்டப்பட்ட பகுதிகளில் ஏதேனும் வெப்ப உறுதியற்ற தன்மை போன்ற காரணிகள் உறுதிப்படுத்தப்பட வேண்டும். இல்லை, அதிகபட்ச மின் இழப்பு சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் MOSFET இன் இந்த பண்புகளை வெறுமனே யூகிக்க முடியாது.

SOA ஏன் மிகவும் முக்கியமானது

சாதனம் செறிவூட்டல் பகுதிகளில் அடிக்கடி இயக்கப்படும் MOSFET பயன்பாடுகளில் SOA புள்ளிவிவரங்கள் விமர்சன ரீதியாக பயனுள்ளதாக இருக்கும்.

இது பயனுள்ளதாக இருக்கும் சூடான இடமாற்று அல்லது கட்டுப்பாட்டு பயன்பாடுகள், அவற்றின் SOA விளக்கப்படங்களைக் குறிப்பிடுவதன் மூலம், MOSFET எவ்வளவு சக்தியை பொறுத்துக்கொள்ள முடியும் என்பதை அறிந்து கொள்வது மிகவும் முக்கியமானது.

மோட்டார் கட்டுப்பாடு, இன்வெர்ட்டர் / மாற்றி அல்லது SMPS தயாரிப்புகளை கையாளும் பெரும்பாலான நுகர்வோருக்கு MOSFET பாதுகாப்பான இயக்க பகுதி மதிப்புகள் மிகவும் பயனுள்ளதாக இருப்பதை நடைமுறையில் நீங்கள் காண்பீர்கள், அங்கு சாதனம் பொதுவாக தீவிர வெப்பநிலை அல்லது அதிக சுமை நிலைகளில் இயக்கப்படுகிறது.

ஆதாரங்கள்: MOSFET பயிற்சி , பாதுகாப்பான இயக்க பகுதி