Статья посвящена разработке модели измерения заряда переключения МОП-транзисторов, с дальнейшим использованием при создании стенда измерения параметров полевых транзисторов.
Ключевые слова: МОП-транзистор, заряд затвор — исток, заряд затвор — сток, ток стока, временные интервалы.
Современный рынок электроники — это сложнейшая система взаимоотношений производителей и потребителей, продавцов и покупателей. Одной из больших проблем является появление на нем подделок МДП-транзисторов. Поэтому актуальной задачей является входной контроль основных параметров этих полупроводниковых приборов. Таким параметром является заряд переключения.
Полный заряд затвора имеет две составляющих: заряд затвор — исток и заряд затвор — сток (часто называемый зарядом Миллера). Ток стока может быть получен от источника напряжения величиной 0,8хVds с последовательным резистором соответствующей величины. Импульс, подаваемый на затвор, должен быть достаточной длительности, чтобы гарантировать полное включение полевого транзистора. Он может быть получен от генератора, работающего при малом коэффициенте заполнения [2]. На рис. 1 показана схема измерения заряда переключения и форма сигнала при проведении анализа.
Рис. 1. Схема измерения заряда переключения ПТ
Из соотношения Θ = i, были получены следующие формулы для расчета заряда (1):
, 
, 
, (1)
где Qg — полный заряд затвора, Qgs — заряд затвор-исток, Qgd — заряд затвор-сток.
Значение Qg определяется по уровню напряжения равному 10В, а значение Qgd вычисляется как разница между временными интервалами, так называемой “полки”. Заряд затвор-исток (Qgs) равен разнице между значением Qg и Qgd [1].
Для проверки работоспособности построенной модели была выбрана программа Proteus 7.10. В качестве исследуемой модели транзистора был выбран IRF630, характеристики которого представлены в табл. 1.
Таблица 1
Параметры транзистора IRF630
|
Параметр |
Рекомендованное значение, nC |
|
Qg |
До 37 |
|
Qgs |
7,2 |
|
Qgd |
11 |
На рис. 2 представлена модель измерения заряда переключения МДП-транзистора. Моделируется работа АЦП на микросхеме AD7322, которая пересылает данные по SPI шине. На затвор подается постоянный ток 1,5 mA, а на сток напряжение равное 100 В. В качестве исследуемого транзистора был выбран IRF630
Рис. 2. Схема измерения заряда переключения полевого транзистора
На рис. 3 представлена временная диаграмма заряда переключения транзистора IRF630.
Рис. 3. График заряда переключения IR630
По построенному графику определяются доверительные временные интервалы, после чего измеренные значения подставляются в формулы и вычисляются заряда затвор-исток, заряд затвор-сток и полный заряд затвора. Полученные результаты представлены в табл.2 и входят в доверительные интервалы, соответствующие значениям из рабочей документации (в таблице указаны максимальные значения).
Таблица 2
Экспериментальные идокументационные параметры IRF530
|
Параметр |
Рекомендованное значение, nC |
Измеренное значение, nC |
|
Qg |
До 37 |
9 |
|
Qgs |
7,2 |
7,2 |
|
Qgd |
11 |
1,8 |
Вывод
Исследование показало, что с помощью модели можно измерять заряд переключения полевого транзистора. Главными достоинствами можно назвать простоту автоматизации измерений и использование при контроле входных параметров МОП-транзисторов на производстве. Другим достоинством можно назвать возможность выявления недоработок самих моделей транзисторов в SPICE — системах.
Литература:
- А. И. Колпаков В лабиринте силовой электроники (Сборник статей) — СПб: «Издательство Буковского», 2000. — 96 с.: ил.
- Измерение характеристик МОП-транзистора. International Rectifier. AN-975B.
