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2010年8月23日 (月)

MOS FET Cissを考える

MOS FET Cissとは
MOSFETのゲート入力容量で、ゲート駆動時のスイッチングスピードの目安に使われてきました。しかしながら実際のスイッチングスピードとどう関係があるのか調べてみました。
ハード的には
Mos_fet右図はRenesasのMOS-FETの特性例です。上側がPcH下側がNchですが、P-chだけで見ましても、400pFと2500pFの差がありますが、Tdonの早さは 10ns〜25nsと3倍以下の差です。これは主にデーターシートを作成する測定では理想状態でドライブするので、ドライブ回路が理想的な定数になっているからだと考えます。ですからCiss 400pFで動いていた回路にFETをCiss 2500pFのものに置き換えて同じように規格通りの結果が得られるかというと、それは難しいと考えます。仮にゲート容量が5倍になればゲートドライブの立ち上がりも5倍の時定数がかかってしまうことが考えられます。これほどになればゲート電圧をオシロスコープで見れば判るかと思いますね。
 しかしながら、Cissが多い素子は内部に溜まった電荷を放出する OFF 時の動作にどうしても遅くなってしまいます。データーシートからもCissが増えるに従ってTdoffや Tf が多くなっているのが判ります。 FETは多数キャリア(電子)の流れを制御するので、比較的遅延時間が短いのですが OFF 時の動作は注意深くチェックする必要があります。プッシュプルで動作させる場合はOFF動作が遅くなるため、どうしても両方のFETがONする時間が出来てしまいます。これを避けるためにドライブを工夫するのですが、Duty的に短時間で耐損失に問題なければこのほうがスイッチングスピードが上がるので、用途によってはよしとしています。しかしながら効率を重視する場合や、損失的に問題が出る時には、両方のFETをONするタイミングを遅くして両方OFFにする「デッドタイム」を設けることです。
ソフト的には
MOS-FETは多くの種類があるため、どれを使ったらよいのか迷う場合が多いですが、高い耐電圧を求めるとどうしてもON抵抗が高くなってしまったり、P-chのFETの種類が少なかったりします。高耐圧のFETは海外各社でも生産されていますので、海外メーカーも含めて検討する必要がありますね。
 最近ではゲート容量(Ciss)でなくゲート電荷量(Qg)で記載されているデーターシートが増えてきました。Qg表記の有利な点についてはゲート電荷量のはなしで...


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