MOSFET란? – 스위칭 특성과 그 온도 특성

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 : T_d(on）, 상승 시간 : t_r, Turn-off 지연 시간 : T_d(off）, 하강 시간 : t_f가 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.

이러한 스위칭에 관한 파라미터는 측정 회로의 신호원 임피던스와 드레인 부하 저항 R_L에 크게 영향을 받습니다. 따라서, 기본적으로 측정 조건이 규정되고, 측정 회로가 제시되어 있는 것입니다. 일반적으로는 상기 예와 같이 V_DD, V_GS, I_D, R_L, R_G의 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 : V_GS의 상승 10%에서, V_DS의 하강 10%까지의 시간
  >상승 시간 : V_DS의 하강 10%에서 90%까지의 시간

  >Turn-off 지연 시간 : V_GS의 하강 90%에서, V_DS의 상승 90%까지의 시간
  >하강 시간 : V_DS의 상승 90%에서 10%까지의 시간

여기에서 V_DS의 「Turn-on / off」라는 표현은 파형을 보면 반대라고 생각될 수도 있지만, 출력은 반전이므로 이렇게 표기됩니다. 예를 들어 turn-on 시간은 「V_GS가 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.

다음 장에서는, ID-VGS 특성에 대해 설명할 예정입니다.

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