Para los MOSFET de potencia, hay una buena regla general que indica que cuanto más nueva es la pieza, mejor está optimizada para cambiar de aplicación. Originalmente, los MOSFET se usaban como elementos de paso en reguladores de voltaje lineales (sin corriente de base que degrada las pérdidas sin carga o la eficiencia general) o amplificadores de audio de clase AB. Hoy en día, la fuerza impulsora para el desarrollo de nuevas generaciones MOSFET es, por supuesto, la ubicuidad de las fuentes de alimentación en modo conmutado y la continua prosperidad hacia el control del motor con convertidores de frecuencia. Lo que se haya logrado a este respecto es nada menos que espectacular.
Algunas de las características que se mejoraron con cada nueva generación de MOSFET de conmutación:
- Lower R DS, on - Porque minimizar las pérdidas de conducción significa maximizar la eficiencia general.
- Menor capacitancia parasitaria: debido a que una menor carga alrededor de la puerta ayuda a reducir las pérdidas de manejo y aumenta la velocidad de conmutación; Menos tiempo invertido en las transiciones de conmutación significa menos pérdidas de conmutación.
- Menos tiempo de recuperación inversa del diodo interno; vinculado con una clasificación dV / dt más alta: esto también ayuda a reducir las pérdidas de conmutación, y también significa que no puede destruir el MOSFET tan fácilmente cuando lo fuerza a apagarse muy, muy rápido.
- Robustez de avalanchas: en las aplicaciones de conmutación, siempre hay un inductor involucrado. Cortar la corriente a un inductor significa crear grandes picos de voltaje. Si se desabrocha mal o se suelta por completo, los picos serán más altos que la clasificación de voltaje máximo del MOSFET. Una buena calificación de avalancha significa que obtienes un bono extra antes de que ocurra una falla catastrófica.
Sin embargo, hay un problema no tan conocido para las aplicaciones lineales de MOSFET que se ha vuelto más pronunciado con sus nuevas generaciones:
- FBSOA (área de operación segura con polarización directa), es decir, capacidad de manejo de potencia en modo lineal de operación.
Es cierto que este es un problema con cualquier tipo de MOSFET, antiguo y nuevo, pero los procesos más antiguos eran un poco más indulgentes. Este es el gráfico que tiene la mayor parte de la información relevante:
Fuente: APEC, IRF
Para un voltaje alto de puerta a fuente, un aumento en la temperatura conducirá a un aumento en la resistencia de encendido y una disminución en la corriente de drenaje. Para las aplicaciones de conmutación, esto es perfecto: los MOSFET tienen una buena saturación con un V GS alto . Piense en MOSFET paralelos y tenga en cuenta que un solo MOSFET tiene muchos MOSFET pequeños y paralelos en su chip. Cuando uno de estos MOSFET se calienta, tendrá una mayor resistencia y sus vecinos "tomarán" más corriente, lo que conducirá a una buena distribución general sin puntos críticos. Increíble.
Sin embargo, para un V GS inferior al valor en el que se cruzan las dos líneas, denominado cruce de temperatura cero (véase la nota 1155 de la IRF ), un aumento de la temperatura conducirá a una disminución de R DS, encendido y aumento de la corriente de drenaje. Aquí es donde la fuga térmica llamará a su puerta, en contra de la creencia popular de que este es un fenómeno exclusivo de BJT. Ocurrirán puntos calientes, y su MOSFET puede autodestruirse de una manera espectacular, llevándose consigo algunos de los hermosos circuitos de su vecindario.
Se rumorea que los dispositivos MOSFET laterales más antiguos tenían características de transferencia de mejor coincidencia a través de sus MOSFET internos, en paralelo y en chip en comparación con los dispositivos de zanja más nuevos optimizados para las características mencionadas anteriormente importantes para el cambio de aplicaciones. Esto está respaldado por el documento al que ya me he vinculado , que muestra cómo los dispositivos más nuevos tienen un V GS incluso creciente para el punto de cruce de temperatura cero.
Larga historia corta: hay MOSFET de potencia que son más adecuados para aplicaciones lineales o aplicaciones de conmutación. Dado que las aplicaciones lineales se convirtieron en algo así como una aplicación de nicho, por ejemplo, para los sumideros de corriente controlados por voltaje, se necesita precaución adicional hacia el gráfico para el área de operación segura sesgada hacia adelante ( FB-SOA ). Si no contiene una línea para la operación de CC, esta es una pista importante de que el dispositivo probablemente no funcionará bien en aplicaciones lineales.
Aquí hay un enlace más a un documento de IRF con un buen resumen de la mayoría de las cosas que he mencionado aquí.