1. Kanaltyp
Der erste Schritt bei der Auswahl eines guten Feldeffekttransistors besteht darin, zu entscheiden, ob ein N-Kanal- oder ein P-Kanal-Feldeffekttransistor verwendet werden soll. Wenn in einer typischen Leistungsanwendung ein Feldeffekttransistor geerdet ist und die Last mit der Stammspannung verbunden ist, bildet der Feldeffekttransistor einen niederspannungsseitigen Schalter. In einem Schalter auf der Niederspannungsseite sollte ein N-Kanal-Feldeffekttransistor verwendet werden, aufgrund von Überlegungen zur Spannung, die erforderlich ist, um die Vorrichtung aus- oder einzuschalten. Wenn der Feldeffekttransistor mit dem Bus und der Lastmasse verbunden ist, sollte ein hochspannungsseitiger Schalter verwendet werden. Üblicherweise werden in dieser Topologie P-Kanal-Feldeffekttransistoren verwendet, was auch der Berücksichtigung der Spannungsansteuerung geschuldet ist.
2. Nennspannung
Bestimmen Sie die erforderliche Nennspannung oder die maximale Spannung, der das Gerät standhalten kann. Je größer die Nennspannung, desto höher die Kosten des Geräts. Die Bemessungsspannung sollte erfahrungsgemäß größer sein als die Stammleitungs- oder Busspannung. Dies bietet ausreichend Schutz, damit die FETs nicht ausfallen.
Hinsichtlich der Auswahl eines FET ist es wichtig, die maximale Spannung zu bestimmen, der von Drain zu Source standgehalten werden kann, dh die maximale VDS. Es ist wichtig zu wissen, dass die maximale Spannung, der ein FET standhalten kann, mit der Temperatur variiert. Wir müssen den Bereich der Spannungsschwankung über den gesamten Betriebstemperaturbereich testen. Die Nennspannung muss genügend Spielraum haben, um diesen Schwankungsbereich abzudecken, um sicherzustellen, dass die Schaltung nicht ausfällt. Andere zu berücksichtigende Sicherheitsfaktoren umfassen Spannungstransienten, die durch Schaltelektronik (wie Motoren oder Transformatoren) induziert werden. Die Nennspannung variiert von Anwendung zu Anwendung; typischerweise 20 V für tragbare Geräte, 20 bis 30 V für FPGA-Stromversorgungen und 450 bis 600 V für 85 bis 220 VAC-Anwendungen.
3. Nennstrom
Der Nennstrom sollte in allen Fällen der maximale Strom sein, dem die Last standhalten kann. Achten Sie ähnlich wie bei der Spannung darauf, dass der gewählte Feldeffekttransistor diesen Nennstrom aushält, auch wenn das System Stromspitzen erzeugt. Die beiden betrachteten Stromfälle sind Dauerbetrieb und Impulsspitzen. Im kontinuierlichen Leitungsmodus befindet sich der Feldeffekttransistor im stationären Zustand, wenn kontinuierlich Strom durch das Gerät fließt. Eine Impulsspitze liegt vor, wenn ein großer Einschaltstrom (oder Spitzenstrom) durch das Gerät fließt. Sobald der maximale Strom unter diesen Bedingungen bestimmt ist, muss nur direkt das Gerät ausgewählt werden, das diesem maximalen Strom standhalten kann.
4. Leitungsverlust
In der Praxis ist der Feldeffekttransistor nicht das ideale Gerät, da beim Leitfähigkeitsprozess ein elektrischer Energieverlust auftritt, der als Leitungsverlust bezeichnet wird. Feldeffekttransistor im "Ein" wie ein variabler Widerstand, durch den RDS (ON) des Geräts bestimmt wird, und mit der Temperatur und signifikanten Änderungen. Die Verlustleistung des Geräts kann durch Iload2×RDS (ON) berechnet werden, und da der Einschaltwiderstand mit der Temperatur variiert, ändert sich auch die Verlustleistung proportional. Je höher die an den Feldeffekttransistor angelegte Spannung VGS ist, desto kleiner wird RDS (ON) sein; umgekehrt, desto höher wird RDS (ON) sein. Beachten Sie, dass der RDS (ON)-Widerstand mit dem Strom leicht ansteigt. Verschiedene elektrische Parametervariationen zum RDS (ON)-Widerstand sind dem technischen Datenblatt des Herstellers zu entnehmen.
5. Wärmeableitung des Systems
Es müssen zwei unterschiedliche Szenarien betrachtet werden, nämlich der Worst Case und der Real Case. Es wird empfohlen, die Worst-Case-Berechnung zu verwenden, da sie einen größeren Sicherheitsspielraum bietet und sicherstellt, dass das System nicht ausfällt. Auf dem FET-Datenblatt sind auch einige Messungen zu beachten; Die Sperrschichttemperatur des Geräts ist gleich der maximalen Umgebungstemperatur plus dem Produkt aus Wärmewiderstand und Verlustleistung (Sperrschichttemperatur=maximale Umgebungstemperatur plus [Wärmewiderstand x Verlustleistung]). Gemäß dieser Gleichung kann die maximale Verlustleistung des Systems berechnet werden, die per Definition gleich I2 × RDS (ON) ist. Wir möchten bereits den maximalen Strom des Geräts passieren, Sie können den RDS (ON) bei verschiedenen Temperaturen berechnen. Außerdem sollte die Wärmeabfuhr der Platine und ihres Feldeffekttransistors erfolgen.
Ein Lawinendurchbruch tritt auf, wenn die Sperrspannung an einem Halbleiterbauelement den Maximalwert überschreitet und ein starkes elektrisches Feld gebildet wird, um den Strom im Bauelement zu erhöhen. Eine Erhöhung der Wafergröße verbessert die Lawinenresistenz und verbessert letztendlich die Robustheit der Vorrichtung. Daher kann die Wahl eines größeren Pakets Lawinen effektiv verhindern.
6. Schaltleistung
Es gibt viele Parameter, die die Schaltleistung beeinflussen, aber die wichtigsten sind Gate/Drain, Gate/Source und Drain/Source-Kapazität. Diese Kapazitäten erzeugen im Gerät Schaltverluste, da sie bei jedem Schalter aufgeladen werden müssen. Dadurch wird die Schaltgeschwindigkeit des Feldeffekttransistors verringert und der Bauelementwirkungsgrad sinkt. Um den gesamten Geräteverlust beim Schalten zu berechnen, werden der Verlust beim Einschalten (Eon) und der Verlust beim Ausschalten (Eoff) berechnet. Die Gesamtleistung des FET-Schalters kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: Psw=(Eon plus Eoff) × Schaltfrequenz. Und die Gate-Ladung (Qgd) hat den größten Einfluss auf die Schaltleistung.
