Модель измерения заряда переключения МОП-транзистора | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 1 июня, печатный экземпляр отправим 5 июня.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №20 (258) май 2019 г.

Дата публикации: 16.05.2019

Статья просмотрена: < 10 раз

Библиографическое описание:

Калинушкин Д. О. Модель измерения заряда переключения МОП-транзистора // Молодой ученый. — 2019. — №20. — URL https://moluch.ru/archive/258/59081/ (дата обращения: 20.05.2019).

Препринт статьи



Статья посвящена разработке модели измерения заряда переключения МОП-транзисторов, с дальнейшим использованием при создании стенда измерения параметров полевых транзисторов.

Ключевые слова: МОП-транзистор, заряд затвор — исток, заряд затвор — сток, ток стока, временные интервалы.

Современный рынок электроники — это сложнейшая система взаимоотношений производителей и потребителей, продавцов и покупателей. Одной из больших проблем является появление на нем подделок МДП-транзисторов. Поэтому актуальной задачей является входной контроль основных параметров этих полупроводниковых приборов. Таким параметром является заряд переключения.

Полный заряд затвора имеет две составляющих: заряд затвор — исток и заряд затвор — сток (часто называемый зарядом Миллера). Ток стока может быть получен от источника напряжения величиной 0,8хVds с последовательным резистором соответствующей величины. Импульс, подаваемый на затвор, должен быть достаточной длительности, чтобы гарантировать полное включение полевого транзистора. Он может быть получен от генератора, работающего при малом коэффициенте заполнения [2]. На рис. 1 показана схема измерения заряда переключения и форма сигнала при проведении анализа.

Рис. 1. Схема измерения заряда переключения ПТ

Из соотношения Θ = i, были получены следующие формулы для расчета заряда (1):

, , , (1)

где Qg полный заряд затвора, Qgs заряд затвор-исток, Qgd заряд затвор-сток.

Значение Qg определяется по уровню напряжения равному 10В, а значение Qgd вычисляется как разница между временными интервалами, так называемой “полки”. Заряд затвор-исток (Qgs) равен разнице между значением Qg и Qgd [1].

Для проверки работоспособности построенной модели была выбрана программа Proteus 7.10. В качестве исследуемой модели транзистора был выбран IRF630, характеристики которого представлены в табл. 1.

Таблица 1

Параметры транзистора IRF630

Параметр

Рекомендованное значение, nC

Qg

До 37

Qgs

7,2

Qgd

11

На рис. 2 представлена модель измерения заряда переключения МДП-транзистора. Моделируется работа АЦП на микросхеме AD7322, которая пересылает данные по SPI шине. На затвор подается постоянный ток 1,5 mA, а на сток напряжение равное 100 В. В качестве исследуемого транзистора был выбран IRF630

Рис. 2. Схема измерения заряда переключения полевого транзистора

На рис. 3 представлена временная диаграмма заряда переключения транзистора IRF630.

document

Рис. 3. График заряда переключения IR630

По построенному графику определяются доверительные временные интервалы, после чего измеренные значения подставляются в формулы и вычисляются заряда затвор-исток, заряд затвор-сток и полный заряд затвора. Полученные результаты представлены в табл.2 и входят в доверительные интервалы, соответствующие значениям из рабочей документации (в таблице указаны максимальные значения).

Таблица 2

Экспериментальные идокументационные параметры IRF530

Параметр

Рекомендованное значение, nC

Измеренное значение, nC

Qg

До 37

9

Qgs

7,2

7,2

Qgd

11

1,8

Вывод

Исследование показало, что с помощью модели можно измерять заряд переключения полевого транзистора. Главными достоинствами можно назвать простоту автоматизации измерений и использование при контроле входных параметров МОП-транзисторов на производстве. Другим достоинством можно назвать возможность выявления недоработок самих моделей транзисторов в SPICE — системах.

Литература:

  1. А. И. Колпаков В лабиринте силовой электроники (Сборник статей) — СПб: «Издательство Буковского», 2000. — 96 с.: ил.
  2. Измерение характеристик МОП-транзистора. International Rectifier. AN-975B.


Задать вопрос