Существует ли эффективный способ прямого измерения емкости затвора мощного полевого транзистора, как, например, IRF530N?
То, как работает моя схема, может указывать на то, что эффективная емкость затвора, возможно, в два или более раз выше значения, указанного в техническом описании, что может снизить стабильность моего операционного усилителя путем снижения частоты операционного усилителя + полюс.
Вот схема схемы на случай, если это поможет, но меня действительно просто интересует общий случай тестового прибора, который я могу подключить, вставить туда произвольный МОП-транзистор TO-220 и рассчитать эффективную емкость по трассе прицела или что-то в этом роде. как это.
Есть ли практический способ сделать полезное измерение входной емкости MOSFET на стенде?
Отчет о результатах
Оба ответа предоставили ключевые идеи. Оглядываясь назад, я думаю, что кратким ответом на мой прямой вопрос будет: «Как мне измерить емкость затвора? При разных комбинациях напряжения затвора и стока! » :)
Что представляет собой большую проницательность для меня: МОП-транзистор не имеет единой емкости. Я думаю , что вам нужно , по крайней мере две диаграммы , чтобы сделать достойный старт в описании диапазонов, и есть по крайней мере одно условие , где емкость может быть путь больше , чем цитируемого значение.
Что касается моей схемы, я сделал некоторые улучшения путем переключения вне IRF530N с IRFZ24N , имеющей менее половины цитируемого значением. Но хотя это преодолело первую нестабильность, последующие тесты показали полное колебание при более высоких токах.
Мой вывод заключается в том, что мне нужно добавить управляющий каскад между операционным усилителем и MOSFET, представляя очень низкое эффективное сопротивление входной емкости MOSFET и управляя полюсом, который он создает намного выше частоты операционного усилителя 0 дБ. В первоначальном посте не упоминалось, что мне требуется довольно приличная скорость, скажем, шаговый отклик в 1 мкс, поэтому применение жесткой компенсации к операционному усилителю для достижения стабильности не является приемлемым вариантом; это просто пожертвовало бы слишком большой пропускной способностью.
Ответы:
Этот ответ не касается того, как измерить FET , потому что в этом нет никакой реальной ценности. Поскольку емкость является таким важным параметром полевого транзистора, производители предоставляют данные по емкости в каждой таблице данных, которая является определяющей почти в каждой ситуации. (Если вы найдете таблицу, которая не предоставляет полные данные о емкости, не используйте эту часть.) Учитывая данные в таблице, попытка измерить емкость затвора самостоятельно - это все равно, что попытаться сфотографировать Йосемити. в то время как Ансель Адамс там, чтобы вручить вам эту фотографию, которую он сделал.Ciss
Стоит понять характеристики , что они означают и как на них влияет топология схемы.Ciss
Факты о , что вы уже знаетеCiss
Интерпретация этих, казалось бы, простых, но тонких фактов может быть хитрой и запутанной.
Дикие и необоснованные претензии в отношении - для нетерпеливыхCiss
Эффективное значение , как это проявляется, зависит от топологии схемы, или как и то , что полевой транзистор подключен.Ciss
Когда полевой транзистор подключен в цепи с полным сопротивлением в источнике, но без сопротивления в стоке, а это означает, что сток подключен к практически идеальному напряжению, минимизируется. C gs практически исчезнет, а его значение будет разделено на FET-пропускную способность g fs . Это оставляет C gd доминировать над кажущимся значением C iss . Вы скептически относитесь к этой претензии? Хорошо, но не волнуйтесь, позже будет показано, что это правда.Ciss Cgs gfs Cgd Ciss
Когда полевой транзистор подключен в цепи с импедансом в стоке и нулевым импедансом в источнике, максимизируется. Полное значение C gs будет очевидным, плюс C gd будет умножено на g fs (и импеданс стока). Таким образом, C gd будет доминировать над C iss (снова), но на этот раз, в зависимости от природы сопротивления в цепи стока, может быть невероятно массивным. Привет плато Миллера!Ciss Cgs Cgd gfs Cgd Ciss
Конечно, второе утверждение описывает наиболее распространенный вариант использования жестко переключаемых полевых транзисторов и о чем говорит Дейв Твид в своем ответе. Это настолько распространенный вариант использования, что производители повсеместно публикуют его графики Gate Charge вместе со схемами, используемыми для его тестирования и оценки. В конечном итоге это наихудший из возможных максимальных значений для .Ciss
Хорошая новость для вас заключается в том, что если вы точно нарисовали свою схему, вам не нужно беспокоиться о плато Миллера , потому что у вас есть случай первой заявки с минимальным значением .Ciss
Некоторые количественные детали
Давайте выведем уравнение для полевого транзистора, подключенного как в вашей схеме. Используя модель переменного тока с малым сигналом для MOSFET, такую как 6-элементная модель Sze:Ciss
смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab
Здесь я отбросил элементы для , C bs (объемная емкость) и R ds (сток до источника), потому что они здесь не нужны и просто усложняют ситуацию. Найти для Z г :Cds Cbs Rds Zg
=гфсRсмысл+1VgIg gfsRsense+1s(Cgd(gfsRsense+1)+Cgs) sCgsRsensegfsRsense+1+1CgssCgdRsenseCgd(gfsRsense+1)+Cgs+1
Давайте посмотрим на ответ. Я буду использовать здесь диаграмму Николса, потому что она покажет отклик разомкнутого и замкнутого контура одновременно.
источник
Емкость затвора полевого МОП-транзистора - более сложная тема, чем многие понимают. Это очень сильно зависит от условий эксплуатации устройства. Это имеет смысл - емкость, о которой мы говорим, имеет сам затвор как одну пластину, которая является фиксированной физической структурой, но другая «пластина» - это не только соседние структуры истока, стока и подложки, но и текущие носители заряда в канале исток-сток, и их концентрация значительно варьируется.
Итак, чтобы полностью охарактеризовать емкость нагрузки, которую видит ваш операционный усилитель, вам необходимо протестировать MOSFET, как показано на рисунке 13, с подходящими напряжениями смещения на затворе и стоке.
источник
Вы можете заземлить источник, подключить сток к требуемому напряжению смещения (с большим конденсатором - может быть, 1 мкФ, керамика) через сток-исток) и непосредственно измерить емкость затвора с помощью счетчика с питанием от батареи или моста LCR. В спецификации Vishay указано около 0,7 нФ при 30 В и 1 нФ при 2 В Vds (для Ciss).
Если у вас нет C-метра, то на затвор через подходящий резистор (возможно, 1 кОм) можно подать прямоугольную волну с достаточно малым значением (возможно, 0,5 вольт), и вы можете наблюдать время зарядки / разрядки до 1 / e с помощью прицел (датчик x10), затем вычтите емкость датчика прицела.
источник