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2018.07.12 Si 파워 디바이스

MOSFET란? – 스위칭 특성과 그 온도 특성

Si 트랜지스터란?

앞에서는 MOSFET의 기생 용량에 대해 설명하였습니다. 이번에는 스위칭 특성에 대해 설명하고자 합니다.

MOSFET의 스위칭 특성

전력 변환 시, MOSFET는 기본적으로 스위치로서 사용됩니다. MOSFET의 스위칭 특성은 일반적으로 Turn-on 지연 시간 : Td(on), 상승 시간 : tr, Turn-off 지연 시간 : Td(off), 하강 시간 : tf가 제시되어 있는 경우가 많습니다. 하기 그림은 저 ON 저항과 고속 스위칭을 특징으로 하는 Nch 600V 4A MOSFET인 R6004KNX의 데이터시트에서 발췌한 것입니다. 이러한 파라미터의 호칭 및 기호는 제조사에 따라 달라지는 경우가 있습니다. 예를 들어 Turn-on (off) 지연 시간을 Turn-on (off) 딜레이 타임, 상승 (하강) 시간을 턴 온 (턴 오프) 시간 및 Rise time (Fall time) 등으로 표기하기도 합니다.

Si_2-3_tbl

이러한 스위칭에 관한 파라미터는 측정 회로의 신호원 임피던스와 드레인 부하 저항 RL에 크게 영향을 받습니다. 따라서, 기본적으로 측정 조건이 규정되고, 측정 회로가 제시되어 있는 것입니다. 일반적으로는 상기 예와 같이 VDD, VGS, ID, RL, RG의 조건이 데이터시트에 명시되어 있습니다. 제시되어 있는 측정 회로에 규정 조건을 적용합니다.

또한, 시간의 파라미터이므로, 그 파라미터가 「어디에서 어디까지의 시간」인지도 규정되어 있습니다.

  >Turn-on 지연 시간 : VGS의 상승 10%에서, VDS의 하강 10%까지의 시간
  >상승 시간 : VDS의 하강 10%에서 90%까지의 시간

  >Turn-off 지연 시간 : VGS의 하강 90%에서, VDS의 상승 90%까지의 시간
  >하강 시간 : VDS의 상승 90%에서 10%까지의 시간

여기에서 VDS의 「Turn-on / off」라는 표현은 파형을 보면 반대라고 생각될 수도 있지만, 출력은 반전이므로 이렇게 표기됩니다. 예를 들어 turn-on 시간은 「VGS가 10%까지 상승한 후, MOSFET가 10% ON되기까지의 시간」으로 해석하면 됩니다.

스위칭 특성의 온도 특성

이러한 스위칭 시간은, 온도 상승에 따라 조금 증가하는 경향이 있지만, 100℃ 상승에서 10% 정도 증가하므로, 온도 의존성은 거의 없다고 생각해도 됩니다. 하기는 실측 예이므로 참조하여 주십시오.

Si_2-3_temp

다음 장에서는, ID-VGS 특성에 대해 설명할 예정입니다.

키 포인트

・MOSFET의 스위칭 특성은, 일반적으로 Turn-on 지연 시간, 상승 시간, Turn-off 지연 시간, 하강 시간이 제시된다.

・스위칭 특성은 측정 조건과 측정 회로에 크게 영향을 받으므로, 제시 조건을 확인한다.

・스위칭 특성은 온도 변화의 영향을 거의 받지 않는다.

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