Полевые транзисторы металл-оксид-полупроводник (МОП-транзисторы) произвели революцию в электронной промышленности, став повсеместными компонентами в широком спектре схем. Хотя их основной функцией является контроль и усиление электрических сигналов, МОП-транзисторы также содержат в себе часто упускаемый из виду, но очень важный элемент: внутренний диод. В этом сообщении блога рассматриваются тонкости корпусных диодов MOSFET, исследуются стратегии минимизации их потерь и повышения общей эффективности схемы.
Понимание потерь в диодах MOSFET
Корпус диода, неотъемлемый паразитный переход в структуре MOSFET, демонстрирует однонаправленный ток, позволяя току проходить от стока к истоку, но не наоборот. Хотя корпусной диод служит ценным целям, он может вызывать потери мощности, которые снижают эффективность схемы.
Потери проводимости: во включенном состоянии полевого МОП-транзистора внутренний диод проводит ток в обратном направлении, выделяя тепло и рассеивая мощность.
Потери при переключении: во время коммутационных переходов МОП-транзистора внутренний диод проводит ток в течение периода обратного восстановления, что приводит к потерям при переключении.
Стратегии минимизации потерь в диодах MOSFET
Выбор подходящих МОП-транзисторов. Выбирайте МОП-транзисторы с низким прямым напряжением на корпусе диода и временем обратного восстановления, чтобы минимизировать потери проводимости и переключения соответственно.
Оптимизация сигналов управления: используйте правильные сигналы управления затвором, чтобы минимизировать время проводимости основного диода во время переключения, уменьшая потери при переключении.
Использование снабберных схем. Реализуйте снабберные схемы, состоящие из резисторов и конденсаторов, для рассеивания энергии, накопленной в паразитных индуктивностях, и уменьшения скачков напряжения, уменьшая потери при переключении.
Параллельные диоды: Рассмотрите возможность параллельного подключения внешних диодов к основному диоду, чтобы разделить ток и уменьшить рассеиваемую мощность, особенно в сильноточных приложениях.
Альтернативная конструкция схемы. В некоторых случаях для дальнейшей минимизации потерь можно рассмотреть альтернативные топологии схемы, которые устраняют необходимость в проводящем пути основного диода.
Преимущества минимизации потерь в корпусе MOSFET-диода
Повышенная эффективность. Уменьшение потерь в корпусных диодах приводит к повышению общей эффективности схемы, что приводит к снижению энергопотребления и экономии энергии.
Снижение тепловыделения: минимизация потерь снижает выделение тепла внутри МОП-транзистора и окружающих компонентов, улучшая тепловые характеристики и продлевая срок службы компонентов.
Повышенная надежность. Более низкие рабочие температуры и снижение нагрузки на компоненты способствуют повышению надежности и долговечности схемы.
Заключение
Диоды в корпусе MOSFET, хотя их часто упускают из виду, могут существенно повлиять на эффективность и производительность схемы. Понимание источников потерь в корпусных диодах и реализация эффективных стратегий их снижения имеют решающее значение для разработки высокоэффективных и надежных электронных систем. Применяя эти методы, инженеры могут оптимизировать производительность схем, минимизировать потребление энергии и продлить срок службы своих электронных конструкций.
Время публикации: 7 июня 2024 г.