전자기초 트랜지스터 5

MOSFET의 기생 용량과 온도 특성

 

MOSFET의 정전 용량에 대하여

파워 MOSFET에는 구조상 그림 1과 같은 기생 용량이 존재합니다.

MOSFET의 G (게이트) 단자와 다른 전극간은 산화막으로 절연되어 있으며, DS (드레인・소스) 간에는 PN 접합이 형성되어 있으며, 다이오드가 내장된 구조입니다. C_gs, C_gd는 산화막의 정전 용량에 의해 C_ds는 내장 다이오드의 접합 용량에 의해 용량이 결정됩니다.

일반적으로 MOSFET의 사양서에 기재되어 있는 것은 표 1의 C_iss/C_oss/C_rss의 3종류입니다.

용량 특성은 그림 2와 같이 DS (드레인・소스)간 전압 V_DS에 대한 의존성이 있습니다. V_DS를 크게 하면 용량치는 작아지는 경향이 있습니다.

 

온도 특성
실측예를 그림 3 (1)∼(3)으로 나타냅니다.
용량 특성의 온도 의존성은 거의 차가 없습니다.

 

MOSFET의 스위칭과 그 온도 특성에 대하여

MOSFET의 스위칭 타임에 대하여
MOSFET는 게이트 전압을 ON / OFF한 후에 MOSFET가 ON / OFF합니다.이런한 지연 시간이 스위칭 타임입니다.
스위칭 타임에는 표 1과 같은 종류가 있으며, 일반적으로t_d(on) / t_r / t_d(off) / t_f 가 사양서에 기재되어 있습니다.
로옴에서는 그림 2의 회로에서의 측정치로부터 사양서의 typ.치를 결정하고 있습니다.

온도 특성
실측예를 그림 3 (1)∼(4)로 나타냅니다.
온도 상승에 따라 스위칭 타임이 조금 증가하는 경향이 있으나, 100℃ 상승 시에 10% 정도의 증가이므로 스위칭 특성의 온도 의존성은 거의 없습니다.

 

MOSFET 의 V_GS(th)(임계치) 에 대하여

MOSFET 의 V_GS(th)에 대하여
MOSFET 를 ON 시킬 때, GS（게이트・소스）간에 필요한 전압을 V_GS(th)(임계치) 라고 합니다.
즉, 임계치 이상의 전압을 인가하면 MOSFET 는 ON 상태가 됩니다.
그렇다면 MOSFET 가 ON 상태라는 것은 몇 A 의 전류가 흐를 수 있을 때인가? 라고 하면, 각 소자 별로 사양서의 전기적 특성란에 기재되어 있습니다.

표1은 사양서의 전기적 특성란의 예입니다. 이 경우, V_DS=10V 를 인가할 때, I_D를 1mA 흐르게 하기 위해 필요한 게이트 임계치 전압 V_GS(th)는 1.0V∼2.5V 가 됩니다.

표1 : 사양서의 전기 특성란

 

I_D-V_GS특성과 온도 특성

그림1, 2 는 I_D-V_GS특성과 임계치 온도 특성의 실측 예입니다.
그림1 과 같이 많은 전류가 흐르도록 하기 위해서는 큰 게이트 전압이 필요합니다.
표1 에 기재되어 있는 기종은 사양서 상의 임계치가 2.5V 이하이지만, 4V 구동품으로 되어 있습니다.
충분하게 ON 할 수 있는 게이트 전압을 인가하여 사용하십시오.

그림2 와 같이 온도에 비례하여 임계치는 저하합니다.
임계치 전압의 변화를 통해 소자의 채널 온도를 계산할 수도 있습니다.