En tant que fournisseur de MOSFET TO - 220 MOSFET à tension froide, je rencontre souvent des questions de clients concernant la tension directe corps-diode de ces composants. Dans cet article de blog, j'examinerai ce qu'est la tension directe corps - diode des MOSFET TO - 220 MOSFET à tension froide, sa signification et son impact sur les performances des circuits électroniques.
Comprendre les MOSFET et leurs diodes corporelles
Tout d’abord, récapitulons brièvement ce que sont les MOSFET. Les transistors à effet de champ métal-oxyde-semi-conducteur (MOSFET) sont largement utilisés dans les circuits électroniques en raison de leur impédance d'entrée élevée, de leurs vitesses de commutation rapides et de leur faible consommation d'énergie. Le boîtier TO-220 est un boîtier traversant populaire pour les MOSFET de puissance, connu pour ses bonnes performances thermiques et sa facilité de montage.
Un MOSFET possède une diode corporelle intégrée, également connue sous le nom de diode parasite. Cette diode est formée par la structure de jonction p-n au sein du MOSFET. Dans un MOSFET à canal N, la diode du corps est connectée entre la source et le drain, avec l'anode à la source et la cathode au drain. Pour un MOSFET à canal P, la polarité est inversée.
Qu'est-ce que la tension directe corps-diode ?
La tension directe corps - diode ($V_{F}$) est la chute de tension aux bornes de la diode corps lorsqu'elle est polarisée en direct. Lorsqu'une tension positive est appliquée aux bornes de la diode de telle sorte que l'anode soit à un potentiel plus élevé que la cathode, le courant commence à circuler à travers la diode. La relation entre le courant direct ($I_{F}$) et la tension directe est décrite par la courbe caractéristique de la diode.
Pour les MOSFET TO - 220 Cool Voltage MOSFET, la tension directe corps - diode est un paramètre important. Elle varie généralement de quelques centaines de millivolts à plus d'un volt, en fonction de facteurs tels que la conception du MOSFET, le matériau utilisé et le courant direct circulant à travers la diode.
Facteurs affectant le corps - Tension directe de la diode
1. Température
La tension directe corps-diode dépend fortement de la température. À mesure que la température augmente, la tension directe de la diode corporelle diminue. En effet, la concentration intrinsèque de porteurs dans le matériau semi-conducteur augmente avec la température, ce qui réduit la barrière de potentiel à travers la jonction p-n. Par exemple, dans certains MOSFET, la tension directe peut diminuer à un rythme d'environ 2 à 2,5 mV/°C.
2. Courant direct
Le $V_{F}$ varie également en fonction du courant direct. Généralement, à mesure que le courant direct augmente, la tension directe aux bornes de la diode corporelle augmente. Cela est dû à la résistance à l’intérieur de la diode et à la chute de tension à ses bornes provoquée par le flux de courant. La relation entre $I_{F}$ et $V_{F}$ est non linéaire et est souvent caractérisée par la fiche technique de la diode. Différents MOSFET à tension froide TO - 220 peuvent avoir des courbes $V_{F}$ et $I_{F}$ différentes, ce qui est crucial pour les concepteurs de circuits afin de sélectionner le MOSFET approprié pour leurs applications.
3. Structure et matériau de l'appareil
La structure interne du MOSFET et le matériau semi-conducteur utilisé jouent également un rôle important dans la détermination de la tension directe corps-diode. Par exemple, les MOSFET fabriqués avec différents niveaux de dopage et couches épitaxiales peuvent avoir différentes valeurs $V_{F}$. De plus, le choix du matériau semi-conducteur, tel que le silicium ou le carbure de silicium, peut entraîner des différences substantielles dans les performances corps-diode. Les MOSFET en carbure de silicium ont généralement des tensions directes de diode inférieures et des caractéristiques de récupération inverse plus rapides par rapport à leurs homologues en silicium.
Importance du corps - Tension directe de diode dans les circuits
1. Dissipation de puissance
Dans les circuits électroniques où la diode du corps conduit le courant, la chute de tension directe entraîne une dissipation de puissance. La puissance dissipée dans la diode du corps ($P_{D}$) peut être calculée à l'aide de la formule $P_{D}=V_{F}\times I_{F}$, où $V_{F}$ est la tension directe corps-diode et $I_{F}$ est le courant direct traversant la diode. Une valeur $V_{F}$ plus élevée entraîne une dissipation de puissance accrue, ce qui peut entraîner une surchauffe de l'appareil. Il s'agit d'une considération essentielle dans les applications à haute puissance, car une chaleur excessive peut dégrader les performances et la fiabilité du MOSFET.
2. Inverse – Caractéristiques de récupération
La tension directe corps-diode est également liée aux caractéristiques de récupération inverse du MOSFET. Lorsque le MOSFET passe de l'état passant à l'état éteint, la diode du corps doit passer de son état polarisé en direct à l'état de blocage. Le temps de récupération inverse et la charge sont affectés par la tension directe et le courant pendant la conduction. Un $V_{F}$ inférieur se traduit généralement par des temps de récupération inverse plus rapides et des frais de récupération inverse inférieurs, ce qui peut réduire les pertes de commutation dans le circuit.
3. Efficacité des circuits
Dans les circuits de conversion de puissance tels que les convertisseurs DC-DC et les circuits onduleurs, la tension directe corps-diode a un impact sur l'efficacité globale du circuit. Des valeurs $V_{F}$ inférieures signifient que moins d'énergie est gaspillée à travers la diode du corps, ce qui conduit à une efficacité de circuit plus élevée. Ceci est particulièrement important dans les applications où l'efficacité énergétique est une exigence clé, comme dans les systèmes d'énergie renouvelable et les appareils alimentés par batterie.
Applications des MOSFET TO - 220 MOSFET à tension froide et rôle du corps - Tension directe de la diode
1. Alimentations
Dans les alimentations à découpage, les MOSFET sont utilisés pour contrôler le flux d'énergie. La diode corporelle du MOSFET conduit pendant le temps mort entre la commutation des MOSFET côté haut et côté bas. Une faible tension directe corps-diode peut réduire les pertes de puissance pendant cette période, améliorant ainsi l’efficacité globale de l’alimentation. Par exemple, dans un convertisseur abaisseur, la diode du corps du MOSFET côté bas est conductrice lorsque le MOSFET côté haut est éteint. Une valeur $V_{F}$ inférieure peut minimiser la puissance dissipée dans la diode du corps, ce qui permet d'obtenir un convertisseur plus efficace.
2. Contrôle du moteur
Dans les circuits de commande de moteur, les MOSFET sont utilisés pour piloter les enroulements du moteur. La diode du corps peut conduire pendant la période de roue libre lorsque le courant du moteur change de direction. Un faible $V_{F}$ contribue à réduire les pertes de puissance au cours de ce processus, empêchant la surchauffe des MOSFET et augmentant la fiabilité du système. Par exemple, dans un contrôleur de moteur à courant continu sans balais, le corps - les diodes des MOSFET dans le pont inverseur sont conducteurs pendant le processus de commutation, et une tension directe plus faible peut conduire à de meilleures performances.
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Références
- "Manuel MOSFET", redresseur international
- "Électronique de puissance : convertisseurs, applications et conception", Ned Mohan, Tore M. Undeland, William P. Robbins
