فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر کے پیرامیٹرز: ڈیٹا شیٹ میں کیا لکھا ہے۔
پاور انورٹرز اور بہت سے دوسرے الیکٹرانک آلات آج شاذ و نادر ہی طاقتور MOSFETs (فیلڈ ایفیکٹ) کے استعمال کے بغیر یا آئی جی بی ٹی ٹرانجسٹر… اس کا اطلاق ہائی فریکوئنسی کنورٹرز جیسے ویلڈنگ انورٹرز، اور مختلف گھریلو پروجیکٹس پر ہوتا ہے، جن کی اسکیمیٹکس انٹرنیٹ پر بھری ہوئی ہیں۔
فی الحال تیار کردہ پاور سیمی کنڈکٹرز کے پیرامیٹرز دسیوں اور سینکڑوں ایمپیئرز کے کرنٹ کو 1000 وولٹ تک وولٹیج پر سوئچ کرنے کی اجازت دیتے ہیں۔ جدید الیکٹرانکس مارکیٹ میں ان پرزوں کا انتخاب کافی وسیع ہے، اور ضروری پیرامیٹرز کے ساتھ فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر کا انتخاب کرنا آج کوئی مسئلہ نہیں ہے، کیونکہ ہر خود احترام صنعت کار فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر کے مخصوص ماڈل کے ساتھ ہوتا ہے۔ تکنیکی دستاویزات، جو ہمیشہ مینوفیکچرر کی آفیشل ویب سائٹ اور آفیشل ڈیلرز دونوں پر مل سکتی ہیں۔
مخصوص پاور سپلائی اجزاء کا استعمال کرتے ہوئے اس یا اس ڈیوائس کے ڈیزائن کے ساتھ آگے بڑھنے سے پہلے، آپ کو ہمیشہ یہ جان لینا چاہیے کہ آپ بالکل کس چیز سے نمٹ رہے ہیں، خاص طور پر جب کسی مخصوص فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر کا انتخاب کریں۔اس مقصد کے لیے وہ معلوماتی ورقوں کا رخ کرتے ہیں۔ ایک ڈیٹا شیٹ الیکٹرانک اجزاء کے مینوفیکچرر کی طرف سے ایک سرکاری دستاویز ہے جس میں وضاحتیں، پیرامیٹرز، مصنوعات کی خصوصیات، عام خاکے، اور مزید شامل ہیں۔
آئیے دیکھتے ہیں کہ مینوفیکچرر ڈیٹا شیٹ میں کن پیرامیٹرز کی نشاندہی کرتا ہے، ان کا کیا مطلب ہے اور وہ کس لیے ہیں۔ آئیے IRFP460LC FET کے لیے ڈیٹا شیٹ کی مثال دیکھیں۔ یہ کافی مقبول HEXFET پاور ٹرانجسٹر ہے۔
HEXFET کا مطلب ایک ایسا کرسٹل ڈھانچہ ہے جہاں ہزاروں متوازی جڑے ہیکساگونل MOSFET سیلز کو ایک کرسٹل میں منظم کیا جاتا ہے۔ اس حل نے اوپن چینل Rds (آن) کی مزاحمت کو نمایاں طور پر کم کرنا ممکن بنایا اور بڑے کرنٹ کو تبدیل کرنا ممکن بنایا۔ تاہم، آئیے انٹرنیشنل ریکٹیفائر (IR) سے براہ راست IRFP460LC کی ڈیٹا شیٹ میں درج پیرامیٹرز کا جائزہ لیتے ہیں۔
دیکھیں تصویر_IRFP460LC
دستاویز کے بالکل شروع میں، ٹرانجسٹر کی ایک اسکیمیٹک تصویر دی گئی ہے، اس کے الیکٹروڈ کے نام دیے گئے ہیں: جی گیٹ (گیٹ)، ڈی ڈرین (ڈرین)، ایس سورس (ذریعہ)، اور اس کا مرکزی پیرامیٹرز کی نشاندہی کی گئی ہے اور درج کردہ ممتاز خصوصیات ہیں۔ اس صورت میں، ہم دیکھتے ہیں کہ یہ N-چینل FET زیادہ سے زیادہ 500 V کے وولٹیج کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، اس کے کھلے چینل کی مزاحمت 0.27 Ohm ہے، اور اس کا محدود کرنٹ 20 A ہے۔ کم گیٹ چارج اس جزو کو زیادہ سے زیادہ استعمال کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ سوئچنگ کنٹرول کے لیے کم توانائی کے اخراجات پر فریکوئنسی سرکٹس۔ ذیل میں ایک جدول ہے (تصویر 1) مختلف طریقوں میں مختلف پیرامیٹرز کی زیادہ سے زیادہ قابل اجازت اقدار کے ساتھ۔
-
ID @ Tc = 25 °C؛ مسلسل ڈرین کرنٹ Vgs @ 10V — 25 °C کے FET جسمانی درجہ حرارت پر زیادہ سے زیادہ مسلسل، مسلسل ڈرین کرنٹ، 20 A ہے۔ 10 V کے گیٹ سورس وولٹیج پر۔
-
ID @ Tc = 100 °C؛ مسلسل ڈرین کرنٹ Vgs @ 10V — زیادہ سے زیادہ مسلسل، مسلسل ڈرین کرنٹ، 100 °C کے FET جسمانی درجہ حرارت پر، 12 A ہے۔ 10 V کے گیٹ سورس وولٹیج پر۔
-
IDm @ Tc = 25 °C؛ پلس ڈرین کرنٹ — زیادہ سے زیادہ نبض، قلیل مدتی ڈرین کرنٹ، 25 °C کے FET جسمانی درجہ حرارت پر 80 A ہے۔ قابل قبول جنکشن درجہ حرارت کے تابع۔ Figure 11 (Figure 11) متعلقہ رشتوں کی وضاحت فراہم کرتا ہے۔
-
Pd @ Tc = 25 °C پاور ڈسپیپشن — ٹرانزسٹر کیس کے ذریعہ 25 °C کے کیس ٹمپریچر پر زیادہ سے زیادہ پاور 280 W ہے۔
-
لکیری ڈیریٹنگ فیکٹر - کیس کے درجہ حرارت میں ہر 1°C اضافے کے لیے، بجلی کی کھپت میں اضافی 2.2 واٹ اضافہ ہوتا ہے۔
-
Vgs گیٹ ٹو سورس وولٹیج - زیادہ سے زیادہ گیٹ ٹو سورس وولٹیج +30V سے زیادہ یا -30V سے کم نہیں ہونا چاہیے۔
-
Eas Single Pulse Avalanche Energy — گٹر میں ایک پلس کی زیادہ سے زیادہ توانائی 960 mJ ہے۔ ایک وضاحت انجیر میں دی گئی ہے۔ 12 (تصویر 12)۔
-
Iar Avalanche Current — زیادہ سے زیادہ رکاوٹ پیدا کرنے والا کرنٹ 20 A ہے۔
-
کان کی دہرائی جانے والی برفانی تودہ توانائی - گٹر میں دہرائی جانے والی دالوں کی زیادہ سے زیادہ توانائی 28 ایم جے (ہر نبض کے لیے) سے زیادہ نہیں ہوگی۔
-
dv/dt Peak Diode Recovery dv/dt — ڈرین وولٹیج کے بڑھنے کی زیادہ سے زیادہ شرح 3.5 V/ns ہے۔
-
Tj, Tstg جنکشن آپریشن اور اسٹوریج کی درجہ حرارت کی حد — محفوظ درجہ حرارت کی حد -55 ° C سے + 150 ° C تک۔
-
سولڈرنگ کا درجہ حرارت، 10 سیکنڈ کے لیے — سولڈرنگ کا زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت 300 ° C ہے، اور جسم سے کم از کم 1.6 ملی میٹر کے فاصلے پر۔
-
بڑھتے ہوئے ٹارک، 6-32 یا M3 سکرو — زیادہ سے زیادہ ہاؤسنگ ماؤنٹنگ ٹارک 1.1 Nm سے زیادہ نہیں ہونا چاہیے۔
ذیل میں درجہ حرارت کی مزاحمت کا ایک جدول ہے (تصویر 2۔) مناسب ریڈی ایٹر کا انتخاب کرتے وقت یہ پیرامیٹرز ضروری ہوں گے۔
-
Rjc جنکشن ٹو کیس (کرسٹل کیس) 0.45 ° C/W۔
-
Rcs جسم ڈوبنے کے لئے، فلیٹ، چکنا سطح 0.24 ° C / W
-
Rja جنکشن ٹو ایمبیئنٹ ہیٹ سنک اور محیطی حالات پر منحصر ہے۔
درج ذیل جدول میں FET کی تمام ضروری برقی خصوصیات 25 ° C کے مرنے والے درجہ حرارت پر موجود ہیں (تصویر 3 دیکھیں)۔
-
V (br) dss سورس ٹو سورس آؤٹ پٹ وولٹیج — سورس ٹو سورس وولٹیج جس پر بریک ڈاؤن ہوتا ہے 500 V ہے۔
-
ΔV (br) dss / ΔTj بریک ڈاؤن وولٹیج درجہ حرارت۔ گتانک — درجہ حرارت کا گتانک، بریک ڈاؤن وولٹیج، اس صورت میں 0.59 V / ° C۔
-
آر ڈی ایس (آن) ماخذ اور ماخذ کے درمیان جامد مزاحمت - 25 ° C کے درجہ حرارت پر کھلے چینل کے ذریعہ اور ماخذ کے درمیان مزاحمت، اس صورت میں یہ 0.27 اوہم ہے۔ یہ درجہ حرارت پر منحصر ہے، لیکن بعد میں اس پر مزید.
-
Vgs (th) Gres تھریشولڈ وولٹیج - ٹرانجسٹر کو سوئچ کرنے کے لیے تھریشولڈ وولٹیج۔ اگر گیٹ سورس وولٹیج کم ہے (اس صورت میں 2 - 4 V)، تو ٹرانزسٹر بند رہے گا۔
-
gfs فارورڈ کنڈکٹنس - منتقلی کی خصوصیت کی ڈھلوان نالی کرنٹ میں تبدیلی اور گیٹ وولٹیج میں تبدیلی کے تناسب کے برابر ہے۔ اس صورت میں، یہ 50 V کے ڈرین سورس وولٹیج اور 20 A کے ڈرین کرنٹ پر ماپا جاتا ہے۔
-
آئی ڈی ایس سورس ٹو سورس لیکیج کرنٹ ڈرین کرنٹ سورس ٹو سورس وولٹیج اور درجہ حرارت پر منحصر ہے۔ مائیکرو ایمپیرس میں ماپا جاتا ہے۔
-
آئی جی ایس ایس گیٹ ٹو سورس فارورڈ لیکیج اور گیٹ ٹو سورس ریورس لیکیج گیٹ لیکیج کرنٹ۔ یہ nanoamperes میں ماپا جاتا ہے۔
-
کیو جی ٹوٹل گیٹ چارج — وہ چارج جس کی اطلاع ٹرانزسٹر کھولنے کے لیے گیٹ کو دی جانی چاہیے۔
-
Qgs گیٹ ٹو سورس چارج گیٹ ٹو سورس کیپسٹی چارج۔
-
Qgd گیٹ ٹو ڈرین («ملر») چارج سے متعلقہ گیٹ ٹو ڈرین چارج (ملر کی گنجائش)
اس صورت میں، ان پیرامیٹرز کو ماخذ سے ماخذ وولٹیج 400 V کے برابر اور 20 A کے ڈرین کرنٹ پر ناپا گیا۔ ان پیمائشوں کا خاکہ اور گراف دکھایا گیا ہے۔
-
td (آن) ٹرن آن ڈیلے ٹائم - ٹرانجسٹر کھولنے کا وقت۔
-
ٹی آر رائز ٹائم - کھلنے والی نبض کا عروج کا وقت (بڑھتا ہوا کنارے)۔
-
td (آف) ٹرن آف ڈیلے ٹائم - ٹرانجسٹر کو بند کرنے کا وقت۔
-
tf گرنے کا وقت - پلس گرنے کا وقت (ٹرانزسٹر بند ہونا، گرتے ہوئے کنارے)۔
اس صورت میں، پیمائش 250 V کے سپلائی وولٹیج پر کی جاتی ہے، 20 A کے ڈرین کرنٹ کے ساتھ، گیٹ سرکٹ ریزسٹنس 4.3 Ohm اور ڈرین سرکٹ ریزسٹنس 20 Ohm کے ساتھ۔ اسکیمیٹکس اور گراف کو اعداد و شمار 10 a اور b میں دکھایا گیا ہے۔
-
Ld اندرونی ڈرین انڈکٹنس - ڈرین انڈکٹنس۔
-
Ls اندرونی سورس انڈکٹینس — سورس انڈکٹنس۔
یہ پیرامیٹرز ٹرانجسٹر کیس کے ورژن پر منحصر ہیں۔ وہ ڈرائیور کے ڈیزائن میں اہم ہیں، کیونکہ وہ کلید کے ٹائمنگ پیرامیٹرز سے براہ راست تعلق رکھتے ہیں، یہ خاص طور پر ہائی فریکوئنسی سرکٹس کی ترقی میں اہم ہے۔
-
Ciss Input Capacitance-input capacitance جو روایتی گیٹ سورس اور گیٹ ڈرین طفیلی capacitors کے ذریعے تشکیل پاتا ہے۔
-
Coss آؤٹ پٹ کیپیسیٹینس آؤٹ پٹ کیپیسیٹینس ہے جو روایتی سورس ٹو سورس اور سورس ٹو ڈرین پرجیوی کیپسیٹرز کے ذریعے تشکیل دیا جاتا ہے۔
-
Crss ریورس ٹرانسفر کیپیسیٹینس - گیٹ ڈرین کیپیسیٹینس (ملر کیپیسیٹینس)۔
یہ پیمائشیں 1 میگاہرٹز کی فریکوئنسی پر کی گئی تھیں، جس میں سورس ٹو سورس وولٹیج 25 V ہے۔ شکل 5 ان پیرامیٹرز کا سورس ٹو سورس وولٹیج پر انحصار کو ظاہر کرتا ہے۔
مندرجہ ذیل جدول (تصویر 4 دیکھیں) ایک مربوط اندرونی فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر ڈائیوڈ کی خصوصیات بیان کرتا ہے جو روایتی طور پر ماخذ اور نالی کے درمیان واقع ہے۔
-
کونٹینیوئس سورس کرنٹ ہے (باڈی ڈائیوڈ) — ڈایڈڈ کا زیادہ سے زیادہ مسلسل سورس کرنٹ۔
-
آئی ایس ایم پلسڈ سورس کرنٹ (باڈی ڈائیوڈ) - ڈایڈڈ کے ذریعے زیادہ سے زیادہ قابل اجازت پلس کرنٹ۔
-
Vsd ڈائیوڈ فارورڈ وولٹیج — جب گیٹ 0 V ہو تو 25 ° C اور 20 A ڈرین کرنٹ پر فارورڈ وولٹیج ڈایوڈ میں گرتا ہے۔
-
trr ریورس ریکوری ٹائم - ڈائیوڈ ریورس ریکوری ٹائم۔
-
Qrr ریورس ریکوری چارج - ڈایڈڈ ریکوری چارج۔
-
ٹن فارورڈ ٹرن آن ٹائم - ڈائیوڈ کا ٹرن آن ٹائم بنیادی طور پر ڈرین اور سورس انڈکٹنس کی وجہ سے ہوتا ہے۔
مزید ڈیٹا شیٹ میں، درجہ حرارت، کرنٹ، وولٹیج اور ان کے درمیان دیئے گئے پیرامیٹرز کے انحصار کے گراف دیے گئے ہیں (تصویر 5)۔
20 μs کی نبض کے دورانیہ پر ڈرین سورس وولٹیج اور گیٹ سورس وولٹیج پر منحصر، ڈرین کرنٹ کی حدیں دی جاتی ہیں۔ پہلا اعداد و شمار 25 ° C کے درجہ حرارت کے لئے ہے، دوسرا 150 ° C کے لئے ہے۔ چینل کے کھلنے کی کنٹرولیبلٹی پر درجہ حرارت کا اثر واضح ہے۔
تصویر 6 گرافک طور پر اس FET کی منتقلی کی خصوصیت کو ظاہر کرتی ہے۔ ظاہر ہے، گیٹ سورس وولٹیج 10 V کے جتنا قریب ہوگا، ٹرانزسٹر اتنا ہی بہتر ہو گا۔ یہاں درجہ حرارت کا اثر بھی واضح طور پر نظر آتا ہے۔
شکل 7 درجہ حرارت پر 20 A کے ڈرین کرنٹ پر کھلے چینل کی مزاحمت کا انحصار ظاہر کرتا ہے۔ ظاہر ہے، جیسے جیسے درجہ حرارت بڑھتا ہے، اسی طرح چینل کی مزاحمت بھی ہوتی ہے۔
شکل 8 اطلاق شدہ سورس سورس وولٹیج پر طفیلی اہلیت کی قدروں کا انحصار ظاہر کرتا ہے۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ سورس ڈرین وولٹیج کے 20 V کی دہلیز کو عبور کرنے کے بعد بھی، capacitances نمایاں طور پر تبدیل نہیں ہوتے ہیں۔
شکل 9 ڈرین کرنٹ کی شدت اور درجہ حرارت پر اندرونی ڈائیوڈ میں فارورڈ وولٹیج ڈراپ کا انحصار ظاہر کرتا ہے۔ شکل 8 ٹرانزسٹر کے محفوظ آپریٹنگ ریجن کو وقت کی لمبائی، ڈرین کرنٹ میگنیٹیوڈ، اور ڈرین سورس وولٹیج کے فنکشن کے طور پر دکھاتا ہے۔
شکل 11 زیادہ سے زیادہ ڈرین کرنٹ بمقابلہ کیس کا درجہ حرارت دکھاتا ہے۔
اعداد و شمار a اور b پیمائش کرنے والے سرکٹ اور ایک گراف کو دکھاتے ہیں جو گیٹ وولٹیج کو بڑھانے کے عمل میں اور گیٹ کیپیسیٹینس کو صفر پر خارج کرنے کے عمل میں ٹرانجسٹر کے کھلنے کے وقت کا خاکہ دکھاتے ہیں۔
شکل 12 ڈیوٹی سائیکل کے لحاظ سے نبض کی مدت پر ٹرانجسٹر (کرسٹل باڈی) کی اوسط تھرمل خصوصیت کے انحصار کے گراف دکھاتا ہے۔
اعداد و شمار a اور b پیمائش کے سیٹ اپ اور انڈکٹر کے کھلنے پر نبض کے ٹرانجسٹر پر تباہ کن اثر کا گراف دکھاتے ہیں۔
چترا 14 نبض کی زیادہ سے زیادہ قابل اجازت توانائی کا انحصار روکے ہوئے کرنٹ کی قدر اور درجہ حرارت پر ظاہر کرتا ہے۔
اعداد و شمار a اور b گیٹ چارج کی پیمائش کا گراف اور خاکہ دکھاتے ہیں۔
شکل 16 ٹرانزسٹر کے اندرونی ڈایڈڈ میں ایک پیمائش کا سیٹ اپ اور مخصوص عارضیوں کا گراف دکھاتا ہے۔
آخری اعداد و شمار IRFP460LC ٹرانجسٹر کا کیس، اس کے طول و عرض، پنوں کے درمیان فاصلہ، ان کی نمبرنگ: 1-گیٹ، 2-ڈرین، 3-مشرق دکھاتا ہے۔
لہذا، ڈیٹا شیٹ کو پڑھنے کے بعد، کوئی بھی ڈویلپر ڈیزائن یا مرمت شدہ پاور کنورٹر کے لیے مناسب پاور یا زیادہ نہیں، فیلڈ ایفیکٹ یا IGBT ٹرانزسٹر کا انتخاب کر سکے گا۔ ویلڈنگ انورٹر, تعدد کارکن یا دیگر پاور سوئچنگ کنورٹر۔
فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر کے پیرامیٹرز کو جان کر، آپ قابلیت کے ساتھ ڈرائیور تیار کر سکتے ہیں، کنٹرولر کو ترتیب دے سکتے ہیں، تھرمل کیلکولیشن کر سکتے ہیں اور بہت زیادہ انسٹال کیے بغیر مناسب ہیٹ سنک کا انتخاب کر سکتے ہیں۔