ตัวอย่างเช่นJ108 JFET ถูกระบุว่าเป็น "N-Channel Switch" และแผ่นข้อมูลกล่าวถึง RDS ในการต่อต้านในขณะที่J201 JFET ถูกระบุว่าเป็น "แอมพลิฟายเออร์วัตถุประสงค์ทั่วไปของ N-Channel" (และการต้านทานบนจะต้อง อนุมานจากเส้นโค้ง IDS หรือไม่)
มีวิธีแตกต่างกันในการออกแบบและผลิตหรือไม่ โดยทั่วไปแล้วประเภทหนึ่งสามารถใช้ในแอปพลิเคชันอื่น แต่ไม่ใช่ในทางกลับกันได้หรือไม่?
ที่เกี่ยวข้องสำหรับ BJTs: อะไรคือความแตกต่างระหว่างสัญญาณขนาดเล็กสองขั้วทางแยกสัญญาณ (BJTs) ออกวางตลาดเป็นสวิทช์กับแอมป์?
คำตอบ:
มีตัวเลือกต่าง ๆ ที่สามารถทำได้ในการออกแบบของทรานซิสเตอร์โดยมีการแลกเปลี่ยนบางอย่างที่ดีกว่าสำหรับการสลับแอปพลิเคชันและอื่น ๆ สำหรับการใช้งาน "เชิงเส้น"
สวิตช์มีวัตถุประสงค์เพื่อใช้เวลาส่วนใหญ่ในการเปิดหรือปิดอย่างเต็มที่ ดังนั้นสถานะเปิดและปิดจึงมีความสำคัญเนื่องจากกราฟการตอบสนองของรัฐในระหว่างนั้นไม่เกี่ยวข้องกันเกินไป
สำหรับการใช้งานส่วนใหญ่กระแสรั่วไหลออกนอกสถานะของทรานซิสเตอร์ส่วนใหญ่จะต่ำพอที่จะไม่สำคัญ สำหรับการสลับแอปพลิเคชันหนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดคือวิธี "เปิด" เป็นตามปริมาณโดย Rdson ใน FETs และความอิ่มตัวของแรงดันและกระแสในไบโพลาร์ นี่คือเหตุผลที่การสลับ FETs จะมีสเปคของ Rdson ไม่เพียง แต่จะแสดงให้เห็นว่าพวกเขากำลังใช้งานได้ดีเพียงใด แต่เนื่องจากนี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับนักออกแบบของวงจรที่จะรู้ว่าแรงดันไฟฟ้าจะลดลง
ทรานซิสเตอร์ที่ใช้เป็นแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้งานทั่วไปทำงานในภูมิภาค "เชิงเส้น" พวกเขาอาจไม่ได้มีลักษณะเชิงเส้นตรงมากเท่านี้ แต่เป็นชื่อที่ใช้ในอุตสาหกรรมเพื่อแสดงช่วงที่อยู่ระหว่างที่ทรานซิสเตอร์ไม่ได้เปิดหรือปิดจนสุด ในความเป็นจริงสำหรับการใช้แอมพลิฟายเออร์คุณไม่ต้องการกดขีด จำกัด ใด ๆ เลย Rdson นั้นไม่เกี่ยวข้องกันเนื่องจากคุณวางแผนที่จะไม่อยู่ในสถานะนั้น อย่างไรก็ตามคุณต้องการทราบว่าอุปกรณ์ตอบสนองต่อแรงดันเกตและแรงดันเกทแบบต่าง ๆ และผสมผสานกันอย่างไรเนื่องจากคุณวางแผนที่จะใช้มันต่อเนื่องกันอย่างกว้างขวาง
นักออกแบบทรานซิสเตอร์สามารถทำให้การตอบสนองที่เป็นสัดส่วนกับแรงดันเกตได้มากขึ้นเมื่อเทียบกับความต้านทานที่มีประสิทธิภาพเต็มที่ นี่คือเหตุผลที่ทรานซิสเตอร์บางตัวได้รับการเลื่อนตำแหน่งเป็นสวิตช์เมื่อเทียบกับการทำงานแบบเชิงเส้น จากนั้นเอกสารข้อมูลยังมุ่งเน้นไปที่รายละเอียดที่เกี่ยวข้องมากที่สุดกับผู้ออกแบบวงจรเพื่อการใช้งานที่ต้องการ
สำหรับเพาเวอร์มอสเฟตมีกฎง่ายๆที่บ่งบอกว่าชิ้นส่วนที่ใหม่กว่าดีกว่าสำหรับการสลับแอพพลิเคชั่น ในขั้นต้น MOSFET ถูกใช้เป็นองค์ประกอบส่งผ่านในตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเชิงเส้น (ไม่มีกระแสฐานลดระดับการสูญเสียไม่มีโหลดหรือประสิทธิภาพโดยรวม) หรือเครื่องขยายเสียงคลาส AB ทุกวันนี้แรงผลักดันในการพัฒนา MOSFET รุ่นใหม่คือแน่นอนว่าอุปกรณ์จ่ายกระแสไฟสลับโหมดที่แพร่หลายและการเติบโตอย่างต่อเนื่องไปสู่การควบคุมมอเตอร์ด้วยเครื่องแปลงความถี่ สิ่งที่ได้รับความสำเร็จในเรื่องนี้คืออะไรไม่น้อยไปกว่าความงดงาม
คุณลักษณะบางอย่างที่ได้รับการปรับปรุงด้วยการสลับ MOSFET ทุกรุ่น:
อย่างไรก็ตามมี gotcha ที่ไม่เป็นที่รู้จักสำหรับการใช้งานเชิงเส้นของ MOSFET ที่เด่นชัดมากขึ้นสำหรับคนรุ่นใหม่:
เป็นที่ยอมรับว่านี่เป็นปัญหาของ MOSFET ทุกประเภททั้งเก่าและใหม่ แต่กระบวนการเก่านั้นก็ให้อภัยได้มากกว่าเดิมเล็กน้อย นี่คือกราฟที่มีข้อมูลที่เกี่ยวข้องส่วนใหญ่:
ที่มา: APEC, IRF
สำหรับแรงดันไฟฟ้าระหว่างเกตและแหล่งกำเนิดสูงการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความต้านทานแบบต่อเนื่องและการลดลงของกระแสไหลออก สำหรับแอพพลิเคชั่นสวิตชิ่งนี่เป็นเพียงความสมบูรณ์แบบ: MOSFET ถูกขับเคลื่อนด้วยความอิ่มตัวที่ดีด้วย V GSสูง คิดถึง MOSFET แบบขนานและจำไว้ว่า MOSFET ตัวเดียวมี MOSFET ขนาดเล็กจำนวนมากที่ขนานกันบนชิป เมื่อหนึ่งในมอสเฟตเหล่านี้ได้รับความร้อนมันจะมีความต้านทานเพิ่มขึ้นและกระแสจะถูก "ยึด" โดยเพื่อนบ้านทำให้เกิดการกระจายโดยรวมที่ดีโดยไม่มีฮอตสปอต น่ากลัว
สำหรับ V GSต่ำกว่าค่าที่เส้นสองเส้นตัดกันเรียกว่าcrossover อุณหภูมิเป็นศูนย์ (cf. App'note 1155 ของ IRF ) อย่างไรก็ตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะนำไปสู่ R DS ที่ลดลงเปิดและในกระแสไฟที่เพิ่มขึ้น นี่คือที่ซึ่งความร้อนที่วิ่งหนีจะกระทบกับประตูของคุณตรงกันข้ามกับความเชื่อที่เป็นที่นิยมว่านี่เป็นปรากฏการณ์ BJT เท่านั้น ฮอตสปอตจะเกิดขึ้นและ MOSFET ของคุณอาจทำลายตัวเองในแบบที่น่าตื่นเต้นโดยใช้วงจรที่สวยงามในละแวกใกล้เคียง
มีข่าวลือว่าอุปกรณ์ MOSFET ที่เก่ากว่าและด้านข้างมีคุณสมบัติการถ่ายโอนที่จับคู่ได้ดีกว่าใน MOSFET ภายในขนานและบนชิปเมื่อเทียบกับอุปกรณ์สลักแบบใหม่ที่ปรับให้เหมาะกับคุณสมบัติที่กล่าวถึงข้างต้นซึ่งสำคัญสำหรับการสลับแอปพลิเคชัน นี้ได้รับการสนับสนุนเพิ่มเติมขึ้นมาจากกระดาษที่ฉันได้เชื่อมโยงกับแสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์รุ่นใหม่มีเพิ่มขึ้นแม้ V GSสำหรับจุดศูนย์ครอสโอเวอร์อุณหภูมิ
เรื่องสั้นสั้น: มี MOSFET พลังงานที่เหมาะสำหรับการใช้งานเชิงเส้นหรือการสลับแอปพลิเคชัน เนื่องจากแอพพลิเคชั่นเชิงเส้นกลายเป็นแอพพลิเคชั่นเฉพาะอย่างเช่นสำหรับอ่างล้างมือที่มีการควบคุมแรงดันไฟฟ้าดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีความระมัดระวังเป็นพิเศษต่อกราฟสำหรับพื้นที่ปฏิบัติการที่ปลอดภัยแบบไปข้างหน้า ( FB-SOA ) หากไม่มีเส้นสำหรับการทำงานแบบ DC นี่เป็นคำใบ้สำคัญที่อุปกรณ์ดังกล่าวอาจทำงานได้ไม่ดีในแอพพลิเคชั่นแบบเชิงเส้น
นี่คืออีกหนึ่งลิงก์ไปยังกระดาษโดย IRFพร้อมสรุปที่ดีของสิ่งที่ฉันได้กล่าวถึงที่นี่