Piotr Wyderski <p...@n...mil> wrote:

> Ja pracuję w tym zakresie napięć, więc możliwości przyrządu odpowiadają
> potrzebom. :-)

Co ty robisz z takimi napięciami? :)

> Jak zawsze. W tym przypadku granicą jest wytrzymałość krzemu na
> przebicie. Wysokie napięcie pracy oznacza konieczność stworzenia
> grubszego kanału, a to wprost przenosi się na jego rezystancję.
> Żeby zmniejszyć rezystancję dren-źródło trzeba połączyć równolegle
> wiele elementarnych komórek -- ale wtedy pojemność bramki też rośnie.
> Co sobie zaoszczędzisz na R_DS_ON, stracisz na ładunku bramki i stratach
> przełączania. Nie ma idealnego kompromisu, stąd mnogość MOSFETów na
> rynku. :-)

No tak :) Czyli w tym 900V jest po prostu większa pojemność bramki?

>> Ok, czyli jeśli zapewni się pracę kluczowaną i właściwe chłodzenie, to
>> można liczyć na prąd zbliżony do continuous drain current?
>
> Tak, ale napisałem Ci już, co to znaczy właściwe chłodzenie. :-)
> Albo chłodzenie ewaporacyjne, albo radiator chłodzony wodą albo
> rurka ciepła. Popatrz na specyfikację mocy strat dużych tranzystorów:
> 400-900W, w obudowie TO247 albo TO3P. Całe 3.2cm^2 powierzchni
> chłodzącej. Na pewno poradzisz sobie ze strumieniem mocy 200W/cm^2?

No tak...

A jeśli ten "continuous current" zainterpretować jako maksymalny prąd
nieimpulsowy, ale niekoniecznie ciągły? Np. 2 sekundy tego prądu i 18
sekund na odpoczynek. 40W mocy średniej już się odprowadzi. Byle tylko
radiator przyjął te 400W przez 1/10 czasu i zakumulował :)

> Żelazko ma 2kW i powierzchnię stopy ze 100x większą. W ramach wprawki
> proponuję schłodzić żelazko, a dopiero potem próbować z tranzystorami. :-)

Przepływowy podgrzewacz wody ma ok. 4kW, jest chłodzony wodą ;)

> Opisałem Ci to już innymi słowami. To, co nazywasz MOSFETem to tak
> naprawdę układ scalony złożony z kilkuset tysięcy elementarnych
> tranzystorów połączonych równolegle.

Mega. Ta technologia tworzenia tranzystorów z pojedynczych "komórek" na
wspólnym podłożu jakoś się nazywa? Kiedy to wymyślili?

> Granicą jest wytrzymałość materiału, w pewnym momencie komórka się
> przetapia i zwiera dren ze źródłem. RIP. To jest właśnie hot spot --
> niewielki obszar o temperaturze znacznie odbiegającej od średniej, który
> zabił Ci tranzystor przy prądzie znacznie poniżej wartości maksymalnej.

Hmm. A to zwarcie drenu ze źródłem nie jest na bardzo małym obszarze? Nie
powinno się momentalnie przepalić i pozwolić reszcie tranzystora pracować?

> To tak w dramatycznym uroszczeniu -- w praktyce równania cieplne są
> bardzo nieliniowe, hot spot nie ma większego związku z podziałem
> tranzystora na komórki, lecz jest wynikiem niejednorodności
> domieszkowania w większych obszarach itp.

Czyli nawet w tranzystorze niepodzielonym na komórki mogą być hotspoty,
które wynikają z niedoskonałości krzemu?

> Ale intuicja powinna być jasna.

Tak, już jest jasne.

Swoją drogą, moge spytać skąd masz taką wiedzę na temat półprzewodników?
Gdzie tego uczą? :)

>> Gdybym zmniejszył rezystory (powiedzmy do 1k pull-up i 50R pull-down
>> przez BC817) i użył IRF540, to czas pracy w triodowym zakresie przy
>> włączaniu tranzystora będzie na tyle krótki, że będzie OK?
>
> Nie zgaduj, policz, to jest proste. Z definicji prądu wynika, że
> do przeładowania jednego nanokulomba w nanosekundę potrzeba prądu
> jednego ampera. Jeżeli tranzystor ma Qg=406nC (tyle ma mój o R_DS_ON
> 750 mikroomów, z którym obecnie pracuję), to mając driver o wydolności
> 4A przez obszar triodowy przejdziesz w 100ns. Prąd potężny, a szału nie
> ma...
>
> Z pojemności nie licz, bo bramka nie jest kondensatorem.
> Charakterystyka ładowania jest wybitnie nieliniowa, o kształcie
> rozciągniętej litery Z.

No to liczymy. Jest IRFZ44N, Qg=63nC przy Id=25A (swoją drogą ma podane
też Qgs=14nC przy Vds=44V; czemu to jest dużo mniejsze, skoro ładujemy
bramkę względem źródła?), driver ma wydolność I=12V/1k=0.012A, czyli
przejście zajmie 5.25us. Zauważalnie dłużej, niż liczone z pojemności :)

Patrzę teraz na "Maximum safe operating area" i wychodzi, że powinno być
OK. Nawet dla 100us przy Vds=12V wychodzi maksymalny dopuszczalny Id=100A
(czyli kosmiczny, ale zauważalnie większy niż moje 3.5A)...

>> Z pojemności bramki (1700pF), rezystora 1k i zasilania 12V wychodzi mi, że
>> bramka osiągnie 5V (odczytane z wykresu dla 3.5A + pewien margines) po
>> 900ns. Chyba będzie OK? Dla IRFZ44N jest nawet lepiej (1470pF, 4.5V,
>> 700ns).
>
> Qg=63nC, prąd ładowania 12mA (wariant optymistyczny) => przeładujesz w
> bramkę w 5.25us.

O właśnie :) Tak to jest jak się odpisuje przed przeczytaniem, policzyłeś
to samo :)

> Szału nie ma, ale do pracy kluczowanej z prądem 1/10 maksymalnego raz na
> kilka sekund wystarczy. Ale w zasilaczu impulsowym by Ci ten tranzystor
> odparował. :-)

W sumie -- czemu by odparował skoro mieści się w safe operating area?
Jakbym go nie kluczował raz na sekunde tylko raz na milisekundę? Wtedy
safe operating area się nie liczy, bo jest podane tylko dla "single pulse"
(i to "raz na sekundę" jeszcze się zalicza do pojedynczego impulsu)?

> Ostatecznie wszystko sprowadza się do ładunku, więc najlepiej z niego
> liczyć. Dodatkowo obliczenia są wyjątkowo proste, "na paluszkach", a nie
> przez całkowanie mocno pogiętych krzywych.

Tak... widzę właśnie, jedno dzielenie.

> W wariancie ultra high-rel daje się cztery MOSFETy. Dwie równoległe
> gałęzie po dwa szeregowe tranzystory. Każda gałąź sterowana z własnego
> drivera. Układ jest odporny na dowolną awarię pojedynczego MOSFETa.

Chyba że się więcej niż jeden usmaży? :)

Jak myślałem kiedyś, jak coś takiego zabezpieczyć (choć nie konkretnie ten
układ) to wymyśliłem, żeby wrzucić na wejście bezpiecznik i w momencie
wykrycia awarii tranzystora procesor zwierał zasilanie tyrystorem (bez
ograniczenia prądowego albo z takim, które przekroczy prąd bezpiecznika) i
niech ten bezpiecznik sobie ładnie odparuje. Nie wiem na ile ma to sens.
Tak czy inaczej tu czegoś takiego nie chcę ;)

> Sztuczka znana od co najmniej lat 60., tylko w wariancie z tyrystorami.
> Ale te węże chyba aż tak cenne nie są? :-)

Wiesz, to jednorazowa "produkcja", więc cena nie gra aż takiej roli. I tak
to ja płacę (obiecałem zrobić inkubator w zamian za pierwszego wyklutego
węża, zamiast liczyć się co do złotówki za części i wszystko inne) :) Po
prostu jak już się podejmuję to chcę, żeby działało. Bardzo źle bym się
czuł, gdyby na skutek mojego błędu coś się stało z tymi wężami.

> Projektować można, papier wszystko przyjmie, tylko potem fizyka nie chce
> założeń uszanować. W rzeczywistości proces wygląda dokładnie odwrotnie:
> określa się zgrubne założenia, konstrukcji produkuje miliard sztuk, po
> czym każdą z osobna się mierzy i odkrywa, co się udało wyprodukować.

Aaa, takie buty :) Jak z procesorami. Jedne będą i5, drugie będą i7, a
jeszcze inne oznaczy się i3, nic się nie marnuje :)

W sumie ma to sens.

Swoją drogą, w Polsce w ogóle ktokolwiek jeszcze zajmuje się produkcją
półprzewodników? Kiedyś było CEMI, ale już dawno nie ma... wiem że jest
Wilk Elektronik (ci od marki Goodram) ale nie wiem, czy nie zlecają
produkcji (zdziwiłbym się, gdyby opłacało im się robić kości samemu,
ale może?).

> Te kosteczki o dużej becie i małych szumach nazwiemy BC549C, o dużym
> napięciu przebicia BC547A, a średnio udane dostaną literkę B. Niektórych
> parametrów nie opłaca się mierzyć dokładniej niż jakiś próg akceptacji,
> więc się w datasheet wpisuje ten próg. I nie ma znaczenia, że
> rzeczywisty element jest 1000x lepszy, i to powtarzalnie. Chcesz mieć
> lepszą specyfikację (nie lepsze struktury!), to zapłać za koszt
> testowania i ogólne zawracania fabryce tyłka.

Teraz jasne. Dzięki!

> Tu masz to znacznie lepiej opisane, niż ja bym umiał. I z
> obrazkami/zdjęciami.
>
> http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-1155.p
df

Wytłumaczyłeś dobrze -- na tyle, że zrozumiałem :)

Otworzyłem AN, przerzuciłem na czytnik. Jadę na urlop, to będzie co
czytać, jak się jezioro znudzi :)

Bardzo podoba mi się zdanie: "This type of visual pattern is more
attractive when observed on the surface of the moon, instead of on the
surface of parts that are trying to land there."

--
https://www.youtube.com/watch?v=9lSzL1DqQn0