Para MOSFETs de energia, existe uma boa regra geral, indicando que quanto mais nova a peça, melhor ela é otimizada para alternar entre aplicativos. Originalmente, os MOSFETs eram usados como elementos de passagem nos reguladores de tensão lineares (sem corrente de base degradando as perdas sem carga ou a eficiência geral) ou amplificadores de áudio da classe AB. Hoje, a força motriz para o desenvolvimento de novas gerações de MOSFET é, obviamente, a onipresença das fontes de alimentação em modo de comutação e a contínua prosperidade em direção ao controle do motor com conversores de frequência. Tudo o que foi alcançado a esse respeito é nada menos que espetacular.
Algumas das características que foram aprimoradas a cada nova geração de MOSFETs de comutação:
- R DS inferior , ativado - porque minimizar as perdas de condução significa maximizar a eficiência geral.
- Menos capacitância parasita - porque menos carga ao redor do portão ajuda a reduzir as perdas de direção e aumenta a velocidade de comutação; menos tempo gasto nas transições de comutação significa menos perdas de comutação.
- Menor tempo de recuperação reversa do diodo interno; vinculado a uma classificação dV / dt mais alta - Isso também ajuda a diminuir as perdas de comutação e também significa que você não pode destruir o MOSFET tão facilmente quando o força a desligar muito, muito rápido.
- Robustez de avalanche - Nas aplicações de comutação, sempre há um indutor envolvido. Cortar a corrente em um indutor significa criar grandes picos de tensão. Se mal desprezado ou totalmente desprendido, os picos serão maiores que a tensão máxima do MOSFET. Uma boa classificação de avalanche significa que você recebe um bônus extra antes que ocorra uma falha catastrófica.
No entanto, existe uma pegada não tão conhecida para aplicações lineares de MOSFETs que se tornou mais acentuada com as novas gerações:
- FBSOA (área operacional segura com viés direto), ou seja, capacidade de manipulação de energia no modo linear de operação.
É certo que esse é um problema com qualquer tipo de MOSFET, antigo e novo, mas os processos mais antigos eram um pouco mais indulgentes. Este é o gráfico que possui a maioria das informações relevantes:
Fonte: APEC, IRF
Para uma alta tensão entre a porta e a fonte, um aumento na temperatura levará a um aumento na resistência e a uma diminuição na corrente de drenagem. Para aplicações de comutação, isso é perfeito: os MOSFETs são direcionados para uma boa saturação com um alto V GS . Pense em MOSFETs paralelos e lembre-se de que um único MOSFET possui muitos MOSFETs minúsculos e paralelos em seu chip. Quando um desses MOSFETs esquentar, ele terá uma resistência aumentada e mais corrente será "absorvida" pelos vizinhos, levando a uma boa distribuição geral sem pontos de acesso. Impressionante.
Para um V GS menor que o valor em que as duas linhas se cruzam, denominada cruzamento de temperatura zero (cf. App'note 1155 da IRF ), no entanto, um aumento da temperatura levará a uma redução no R DS, na e na corrente de drenagem aumentada. É aqui que a fuga térmica bate à sua porta, contrariando a crença popular de que esse é um fenômeno apenas do BJT. Pontos quentes ocorrerão e o seu MOSFET poderá se autodestruir de maneira espetacular, levando consigo alguns dos belos circuitos em sua vizinhança.
Há rumores de que os dispositivos MOSFET laterais mais antigos tinham características de transferência com melhor correspondência entre seus MOSFET internos, paralelos e com chip, em comparação com os novos dispositivos de trincheira otimizados para as características mencionadas acima, importantes para aplicações de comutação. Isso também é apoiado pelo artigo ao qual eu já vinculei , mostrando como os dispositivos mais novos têm um V GS ainda maior para o ponto de cruzamento de temperatura zero.
Para encurtar a história: Existem MOSFETs de energia mais adequados para aplicações lineares ou de comutação. Como as aplicações lineares se tornaram algo como uma aplicação de nicho, por exemplo, para sumidouros de corrente com controle de tensão , é necessário cuidado extra em relação ao gráfico para a área de operação segura com polarização direta ( FB-SOA ). Se não contiver uma linha para operação em CC, é uma dica importante de que o dispositivo provavelmente não funcionará bem em aplicativos lineares.
Aqui está mais um link para um artigo da IRF com uma boa síntese da maioria das coisas que mencionei aqui.