Tensione di soglia di un Mosfet

Riporto fedelmente quanto dice il datasheet del componente che ho in esame. Il discorso è ovviamente generale.

Parliamo della Vgs_th. I valori riportati sono 3.5

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PeSte
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PeSte ha scritto:

Magari aspetta altre conferme, non sono molto sicuro dell'espressione che ti ho scritto sopra, voglio verificarla. In ogni caso devi capire prima in che regione di funzionamento il datasheet esprime quei dati sopra.

A presto

Artemis

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Artemis

il rapporto è ovviamente unitario. questo cosa comporta? potremmo essere in zona lineare e non in saturazione?

Ste

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Ogni problema complicato ha una soluzione semplice...per lo piu` sbagliata
[cit. Franco, i.h.e. 20.01.2007]
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PeSte

PeSte ha scritto:

No aspetta per "valore di Vgs/Vds" non intendevo il valore del rapporto ma proprio il valore di Vgs "o" di Vds (visto che sono uguali). Lo slash era per sottintendere l'aut aut :)

Se non conosci Vgs non sai se sei sopra soglia o sotto soglia. Di conseguenza non sai se stai in off o in on, e nel caso tu sia in on non sai in quale delle 3 regioni sei (lineare, triodo o saturazione). Una volta conosciuto Vgs conosci anche Vds quindi conosci il confine tra regione triodo e saturazione da:

Id = k*Vds^2

la parabola interseca le varie curve a Vgs costante, quindi capisci dove ti trovi imponendo una Vgs.

A presto

Artemis

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Artemis

ops...ok. il fatto è che, rispetto al datasheet, io non lavoro con Vgs=Vds. I valori te lo posso dare io Vgs=2.7V Vds=350V

è il centro del mio problema. A 2.7V non credo di poter dire con certezza che Id è nulla e poiché ho una Vds di tutto rispetto, i conti sulla dissipazione sono importanti.

Intanto grazie Ste

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PeSte

PeSte ha scritto:

Allora sei sicuramente sotto soglia. Adesso bisogna ricavare la Idoff. Se potessi dirmi anche il modello del mosfet così magari scarico il datasheet sarebbe meglio.

La Id è presente e diversa da 0, su questo non ci piove. Quanto al massimo il tuo fet? Tutt'al più si potrebbe fare così:

Idoff * 350 V = Pdiss

Pmax >= Pdiss

Idoff < Pmax/350

così poniamo un limite e cerchiamo qualche valore che ci assicuri che sopra quella corrente il mos non va.

Ho verificato sul libro "Dispositivi a semiconduttore" di Simon Sze e considera questa equazione (per la conduzione sottosoglia):

Idoff ~ e^q(Vgs_th -Vth)/kt

in pratica è totalmente diversa da quella proposta da me in precedenza, e ti consiglierei di lasciar perdere l'altra. In ogni caso non posso darti la certezza che questa valga anche per mosfet di potenza, perché qui parla di piccolo segnale, anche se riporta che l'equazione è generica e dovrebbe andar bene per tutti il generico mosfet. Inserendo i valori che mi hai fornito dovrebbe venire una quarantina di fA.

Su un articolo ho letto che nei mosfet di potenza si lavora spesso sotto soglia per sfruttare i vantaggi dell'alta impedenza fra drain e source.

A presto

Artemis

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Artemis

07N60S5 di Infineon

Ste

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PeSte

Puoi andare tranquillissimo. Ascolta, quando sei in conduzione sotto soglia la corrente è circa 0, il canale non è formato o per meglio specificare è parzialmente formato ed il fenomeno di conduzione è causato dalla diffusione e non dal drift.

Se guardi sul datasheet la voce: "zero gate voltage drain current" è al massimo 100 uA che moltiplicati per 350 V nel caso peggiore ti vengono fuori 35 mW con una Vds di 600 V a 150 °C (temperatura di giunzione). Nel caso invece di "Gate threshold voltage" hai il mosfet connesso a diodo e nel punto di lavoro Id = 350 uA ottieni una tensione di soglia che può variare da 3.5V a 5.5V.

Se guardi a pagina 5 del datasheet la Id in funzione di Vds, puoi vedere che i 350 uA valgono per tensioni molto molto ridotte, ma... in ogni caso sei sopra soglia! Sotto soglia la corrente è necessariamente inferiore (proprio come dicevi tu nel primo post). Quindi tutt'al più potresti ottenere nel caso peggiore 122 mW. E' difficile che sotto soglia tu possa arrivare a 237 mA e dissipare 83 W.

Una cosa però devi tenere in conto: per quanto tempo passerà questa corrente? Devi calcolare il deltaT introdotto dalla potenza dissipata e verificare se l'innalzamento di quest'ultima fa salire sopra i 40-50°C, perché poi da lì in poi la potenza che il fet riesce a sopportare decresce e di conseguenza potrebbe andare a finire male.

A presto

Artemis

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Artemis

Artemis wrote: [...]

uh? no, scusa, niente di personale, ma, per esperienze passate, se qualcuno mi dice così io mi metto spalle al muro ;-)

si, avevo visto, il mio dubbio era che tale corrente è data a Vgs=0. Non ci sono dati per 0 connesso a diodo e nel punto di lavoro Id = 350 uA ottieni una

ne sono felice

scusa ma non ti seguo, cosa vuol dire che "è difficile"?

anche una vita

cioè? rischio un effetto valanga?

Ste

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PeSte

PeSte ha scritto:

E fai bene :)

E' difficile perché se già con tensioni minime sopra soglia ottieni 350 uA, sotto soglia non puoi ottenere 237 mA (una corrente quasi 3 ordini di grandezza in più), considerando anche che la sola Rds per Vgs = 0 fa scorrere correnti di 100 uA (nel peggiore dei casi).

No, effetto valanga no perché il mosfet è come se avesse una protezione a retroazione. Più si riscalda più aumenta la Rds, più aumenta la Rds più la corrente diminuisce, più la corrente diminuisce più la temperatura scende. Questo però non significa che una deriva termica non può fonderlo eh... significa soltanto che non si innescano effetti a valanga incontrollati. Comunque ripeto, a mio parere non dovresti avere problemi. Però queste cose che ti ho scritto, non vanno bene se usi il mosfet per commutazioni mediamente rapide... lì il calcolo della potenza dinamica è diverso.

A presto

Artemis

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Artemis

Artemis wrote: [...]

mmh...usandlo come interruttore la corrente la decide il carico, non il MOS....

Ste

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PeSte

PeSte ha scritto:

La potenza dinamica dipenderà dalla frequenza, se poi vai a pilotare elementi induttivi o capacitivi avrai da fare altri conti, non basta sommare per quanto tempo la corrente è in off e per quanto tempo la corrente è in on e calcolare la potenza, intendevo questo.

A presto

Artemis

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Artemis

scusa ma non ti seguo. non si stava parlando di potenza dinamica, ma della dissipazione dovuta alla Rds_on.

Nel tuo ragionamento asserisci che la Rds decide la corrente del ramo, la mia osservazione va nella direzione opposta visto che ho un carico sul drain che è ben più importante dei pochi ohm (o decimi) del MOS.

Ste

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PeSte

scusa ma non ti seguo. non si stava parlando di potenza dinamica, ma della dissipazione dovuta alla Rds_on.

Nel tuo ragionamento asserisci che la Rds decide la corrente del ramo, la mia osservazione va nella direzione opposta visto che ho un carico sul drain che è ben più importante dei pochi ohm (o decimi) del MOS.

Ste

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PeSte

PeSte ha scritto:

Dovuta semai alla Rds_off, siamo sotto soglia. Non ci siamo capiti. Quando ho parlato di potenza dinamica intendevo dire che se devi accendere e spegnere di frequente il mosfet, la potenza dissipata devi calcolarla come lo si fa con i circuiti a logica CMOS, tenendo però conto che hai un carico, che hai un power mos e non carichi porte logiche e/o mosfet.

Nel mio ragionamento intendevo quello che ho scritto sopra, e aggiungo che all'inizio chiedevi lumi sulla potenza dissipata su un mosfet, ai capi del quale hai 350 V e si trova in off, dunque da questo posso capire solo che l'impedenza mostrata dal mosfet in off è molto più alta del carico e il problema si accentra sulla potenza dissipata sul componente attivo in questione.

Ciao

Artemis

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Artemis

No, anche se la realta` non e` tanto diversa :). Il motivo per cui non funziona e` che anche in saturazione la corrente dipende dalla tensione drain source.

A meno di non essere molto sfigati, e se il transistore non e` molto caldo, probabilmente non sei tanto lontano dalle condizioni che hai pensato, ma tirerei giu` un po' di piu` la tensione Vgs :)

--
Franco

Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
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Franco

Franco wrote: [...]

confortante ;-)

equivalente dell'effetto early? esite un parametro simile alla tensione di early che mi permetta di stimare la pendenza delle curve?

ok, metterò nelle specirfiche di progetto: abbassare la tensione di off ad un valore pari a "un po' di più" :-D

grazie

Ste

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PeSte

sulla dissipazione per commutazione il discorso è ok. sulla Rds c'è stato un missunderstanding: per me parlare di Rds sottintende (sbaglierò io) il parlare di Rds_on...e quella aumenta con la temperatura e, in condizioni di on, non è lei a decidere la corrente, questo mi preoccupava.

Se parliamo di Rds_off (ammesso che si possa), o comunque parliamo di impedenza molto elevata data dal transistor interdetto allora si, se il valore di questa impedenza aumenta con la temperatura la corrente diminuisce.

certo certo. Ho portato avanti il ragionamento metà per iscritto e metà a mente...perché questo povero mosfet, ogni tanto, lo devo pure chiudere ;-)

Ho fatto venerdì una prova pratica con un circuitino di pilotaggio a 2.7V e la tensione di rete sul mos...non ho misurato variazioni apprezzabili di temperatura sul dispositivo. Oggi provo a vedere se riesco a misurare la corrente di drain in queste condizioni....sperando di non brinare niente ;-)

Grazie per i chiarimenti

Ste

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PeSte

PeSte ha scritto:

Ah ecco, qui avevo capito male io. Credevo che dovessi utilizzarlo soltanto sotto soglia, ovvero 0V < Vgs < 2.7V e sfruttare dunque solo la regione di alta impedenza, sparandogli 350 V. Ora ho capito che lo utilizzi anche in ON... in che regione? Saturazione? Perché nel primissimo post che hai inviato c'era qualcosa che non mi era chiara, poi Franco ti ha risposto anche sulla saturazione ed ho pensato: "siamo sotto soglia ma entrambi parlano di saturazione... c'è qualcosa che non ho capito!". Credo che nel mosfet in questione su debba considerare ampiamente l'effetto "early" (mi piace chiamarlo così, anche se riguarda i bjt), ovvero la dipendenza della Id dalla Vds. Infatti maggiore è la Vds maggiore sarà la corrente poiché hai:

Id = K(Vgs-Vth)^2 + lambda*Vds

l'unica dipendenza che hai è quella espressa dalla modulazione di canale (lambda*Vds). La lambda non è altro che l'inverso della tensione di early.

Ottimo! A questo punto se hai un multimetro che lo consente (guarda prima sul manuale fino a che tensione può sopportare), ponilo fra Vcc e drain, e misura la corrente (imposta prima del collegamento, la misura di corrente). Anche se sembra strano chiedersi perché guardare il manuale per vedere se il multimetro sopporta quella tensione, se poi alla fine è solo una misura di corrente, conviene farlo, perché inspiegabilmente sul mio multimetro non posso più fare misure di corrente. Sono andato sul manuale e con molta sorpresa ho trovato che non potevo sottoporlo a più di 60 V per una misura di corrente, e ora se lo vedi, quando passano 2 mA ti dice che passano 3-4 A. E' impazzito insomma :) E forse la causa è proprio stata quella di averlo sottoposto alla tensione di rete durante alcune misure di corrente.

A presto

Artemis

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Artemis

no, lo uso come interruttore (io la chiamo "zona lineare")...ma ho problemi di pilotaggio e non posso portare la Vgs a zero per interdirlo...ecco perché è nato il discorso

c'era sotto la mia ipotesi che nelle condizioni in cui viene riportata la Vgs_th sul datasheet il mos sia in saturazione

si, questo è un fatto che inizialmente ho trascurato, anche perché non riesco a valutare la pendenza delle curve, sembrano tutte orizzontali

[...]

vedrò...per misurare centinaia di microampere non so se ne vengo fuori col multimetro...penso che tenterò prima con uno shunt+oscilloscopio, poi ho la carta del TA...vedremo...

probabile

Ste

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PeSte

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