Wydajne sterowanie zasilaniem w projektach z ograniczoną przestrzenią

Tranzystory Trench MOSFET

Wspomniana wcześniej redukcja rozmiaru oraz redukcja wartości RDS(on) są możliwe dzięki budowie tranzystora Trench MOSFET (ilustracja 2).

Ilustracja 2: Przekrój przedstawia strukturę tranzystora Trench MOSFET z prądem płynącym pionowo między źródłem a drenem, gdy urządzenie jest w stanie włączonym. Linią przerywaną zaznaczono obszar kanału. (Źródło ilustracji: Art Pini)

Podobnie jak inne tranzystory MOSFET, tranzystory Trench MOSFET posiadają dren, bramkę i źródło, z tym że na skutek efektu pola rowek (trench) tworzy się w pionie, równolegle do rowka bramki. W rezultacie prąd płynie w kierunku pionowym, od źródła do drenu. W porównaniu do płaskiego urządzenia, które jest rozłożone poziomo i zajmuje dużą powierzchnię, ta konstrukcja jest bardzo zwarta, co umożliwia uzyskanie bardzo dużej liczby przyległych komórek w matrycy krzemowej. Wszystkie one są połączone równolegle w celu zmniejszenia wartości RDS(on) i zwiększenia prądu drenu.

Grupa tranzystorów MOSFET DFN0603 firmy Nexperia

W serii DFN0603 firmy Nexperia znajduje się pięć urządzeń - cztery tranzystory MOSFET z kanałem N i jeden tranzystor MOSFET z kanałem P (ilustracja 3), których wartości graniczne VDS wynoszą od 20 do 60V. We wszystkich zastosowano tę samą obudowę fizyczną, dla której maksymalna moc rozpraszana wynosi 300mW.

Ilustracja 3: specyfikacje pięciu tranzystorów MOSFET DFN0603 o ultraniskim poborze mocy, przeznaczonych do zastosowań mobilnych i przenośnych. (Źródło ilustracji: Nexperia)

Gdzie:

VDS = maksymalne napięcie dren-źródło, w woltach.

VGS = maksymalne napięcie bramka-źródło, w woltach.

ID = maksymalne natężenie prądu w amperach.

VGSth = minimalne i maksymalne napięcie progowe bramka-źródło. Jest to napięcie wymagane na zaciskach bramki i źródła, aby rozpocząć włączanie tranzystora MOSFET. Wartości minimalne i maksymalne uwzględniają zmienność procesu.

ESD = poziom zabezpieczenia przed wyładowaniami elektrostatycznymi (ESD) w kilowoltach (kV), o ile takowe zostało przewidziane.

RDS(on) = rezystancja dren-źródło w miliomach (mΩ) przy wskazanym napięciu bramka-źródło.

Podobnymi tranzystorami 20V MOSFET z kanałem N są tranzystory PMX100UNEZ i PMX100UNZ. Główną różnicą jest to, że tranzystor MOSFET PMX100UNEZ, w przeciwieństwie do PMX100UNZ, posiada zabezpieczenie przed wyładowaniami elektrostatycznymi do 2kV. Drugi z wymienionych modeli charakteryzuje się wyższym maksymalnym napięciem bramka-źródło. Osiągają one rezystancję dren-źródło na poziomie 130mΩ i 122mΩ przy napięciu bramka-źródło wynoszącym 4,5V i maksymalnym prądzie drenu wynoszącym odpowiednio 1,4A i 1,3A.

Tranzystor MOSFET z kanałem P PMX400UPZ charakteryzuje się maksymalnym napięciem dren-źródło na poziomie 20V. W porównaniu do tranzystorów z kanałem N, charakteryzuje się on nieco niższymi maksymalnym prądem drenu wynoszącym 0,9A i rezystancją dren-źródło wynoszącą 334mΩ przy napięciu bramka-źródło 4,5V.

Tranzystor MOSFET z kanałem N PMX300UNEZ ma maksymalne znamionowe napięcie dren-źródło 30V. Ponieważ wszystkie tranzystory MOSFET DFN0603 mają maksymalną moc znamionową 300mW, zwiększenie napięcia dren-źródło oznacza, że maksymalny prąd drenu jest niższy, i wynosi w tym przypadku 0,82A. Rezystancja dren-źródło przy napięciu bramka-źródło równym 4,5V wynosi 190mΩ.

Tranzystor MOSFET z kanałem N PMX700ENZ charakteryzuje się wyższym napięciem dren-źródło równym 60V. Jego maksymalny prąd drenu wynosi 0,3 A, a rezystancja dren-źródło przy napięciu sterującym bramka-źródło równym 4,5V wynosi 760mΩ.

Wszystkie tranzystory DFN0603 charakteryzują się maksymalną znamionową mocą rozpraszaną wynoszącą 300mW oraz zakresem temperatur roboczych od -55˚C do +150˚C.