In der Welt der Elektrotechnik können Zahlen manchmal lügen. Dies gilt insbesondere für Mosfets.
Die erste Seite eines Datenblattes ist ein gutes Beispiel dafür. Hersteller wählen oft gezielt die Zahlen für spezifische Testparameter aus, bei denen sie im Vergleich zur Konkurrenz besser abschneiden. Die veröffentlichten Daten helfen uns, die wesentlichen Eigenschaften des Teils zu verstehen, nach dem wir suchen – sie helfen uns aber kaum zu entscheiden, welches Teil wie letzten Endes wirklich benötigen. Um die Teile besser zu verstehen und die beste Entscheidung für das System, das Sie gerade bauen, zu treffen, zahlt es sich aus, sich näher mit den Angaben im Datenblatt zu beschäftigen.
Wenn Sie sich die parametrischen Daten ansehen, haben Sie am Ende möglicherweise 5 bis 10 unterschiedliche Teile, die scheinbar alle die Anforderungen Ihres Systems erfüllen. Scheinbar haben alle Teile dieselbe Leistungsfähigkeit. Wie kann man also die richtige Kaufentscheidung treffen? An dieser Stelle wird das SOAR-Diagramm wichtig. Möglicherweise wird für alle Teile behauptet, dass sie über dieselben Eigenschaften in Bezug auf Spannung und Stromstärke verfügen. Wenn man sich das Datenblatt aber näher ansieht, kann man aber unter Umständen feststellen, dass es deutliche Leistungsunterschiede gibt. Ich habe die SOA-Daten speziell für diesen Artikel ausgewählt, es gibt jedoch noch viel mehr, das Sie in einem Datenblatt entdecken können und das Ihnen helfen kann, das richtige Teil auszuwählen. Beispielsweise wie sich Rds(on) mit der Temperatur verändert oder wie stark Sie das Teil für eine spezifische Ausgangseinstellung für die Stromstärke und Spannung festziehen müssen.
Was ist das SOAR-Diagramm („Safe operating area”)? Der Safe Operating Area (SOA) ist der sichere Arbeitsbereich – definiert mithilfe von Spannung und Stromstärke – der angibt, wie lange ein Teil unter bestimmten Betriebsbedingungen eingesetzt werden kann, bevor er Schaden nimmt. Der SOA basiert auf einer Kombination von Faktoren, von der Art des Substrats bis hin zur Fähigkeit der Wärmeableitung der Verpackung. Bei den meisten Mosfets ist es extrem selten eine Ausführung zu finden, die für länger als eine Mikrosekunde gleichzeitig der maximalen Spannung und der maximalen Stromstärke, die im Datenblatt angegeben sind, standhält. Selbst eine Mikrosekunde ist oft noch großzügig bemessen. Normalerweise wird ein Teil am oberen Ende seines Betriebsbereichs schnell versagen, es ist dann nur für Bursts nützlich. Es gibt auch einen Spitzenstrom, dem ein Teil standhalten kann, dieser unterscheidet sich aber von einem Burst während des Betriebs, da er zum sicheren Arbeitsbereich gehört.
Ich möchte heute einen genauen Blick auf zwei verschiedene Teile werfen. Bei beiden handelt es sich um Mosfets mit 650 Volt und 32 Ampere. Gemäß der Datenblätter sollten beide Teile für dasselbe System geeignet sein. Wenn wir uns die SOA-Diagramme für dieselben Verpackungstypen und dieselbe Nennleistung von 100 Volt ansehen, können wir feststellen, wie lange sie überleben, wenn wir 10 Ampere durchschicken. Wenn man den Graph betrachtet, kann man erkennen, dass der linke Teil (STI40N65M2 von STMicroelectronics) entwickelt wurde, um für etwas weniger als eine Millisekunde zu überleben. Der rechte Teil (IPP60R099P6XKSA1 von Infineon) kann, unter genau denselben Bedingungen, 10 Millisekunden überleben. Beide Teile haben auf der ersten Seite ihrer Datenblätter dieselben technischen Daten, der rechte Teil wird in entscheidenden Situationen aber bessere Ergebnisse liefern als der linke. Er ist auch um 0,10 USD billiger. Es zahlt sich daher aus, einen genaueren Blick in die Statistiken zu werfen.
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Die Auswahl der Teile macht einen Unterschied. Sie sollten sich daher die Zeit nehmen, sich im Detail mit den Datenblättern zu beschäftigen, um die richtigen Teile für Ihr System zu finden. Nach der ersten Seite weiterzulesen kann alles verändern.