パワーMOSFETの選び方について出来るだけ分かりやすく教えてください

質問

パワーMOSFETの選び方について出来るだけ分かりやすく教えてください。特にどのような点に気をつければ熱で破損することを避けることができるかなどを教えていただければとても助かります。よろしくお願いします。

回答No.2

anachrockt

パワーMOSFETの選び方は、
１．ドレイン－ソース間電圧VDSmax：最大印加電圧はVDSmax仕様値の0.8～0.9以下
２．ドレイン電流IDmax：最大電流はIDmax仕様値の0.7～0.8以下
３．許容損失PDmax：最大損失はPDmax仕様値の0.5以下
４．接合部温度TJmax：最大素子温度はTJmax仕様値の0.8以下
となるように選びます。

全うに設計されたパワーMOSFETが熱で破損するとゆうのは初耳です。
煙が出ても半田が溶けてもパワーMOSFETは壊れず、安全規格取得の為には壊れてくれないと困ってしまいます。
そこで、壊す為の工夫が腕の見せ所になっています。

ここにパワーMOSFETの一例をあげますが、
http://www.onsemi.jp/pub_link/Collateral/NTMFS4833N.PDF
熱で破損することが多いのは、ドライブ不足です。
p.2で、オン抵抗"Drain.to.Source On Resistance"を規定するゲート－ソース間電圧"VGS = 10 V to 11.5 V"以上加えないと、オン抵抗が高くなり、熱で破損します。
壊れる原因は設計不良です。
またドライブ電力の問題もあります。
p.5で"Figure 7.Capacitance Variation"を見ればわかるように、VGS > 0V のとき、Ciss、Crssとも急増しています。
VGS = 0Vだと問題ありませんが、パワーMOSFETをオンさせようとしてVGS > 0Vにするとコンデンサを充電する為のドライブ電力が急増します。
したがって、パワーMOSFETの選び方とゆうよりもドライブ回路の設計法が大事でしょう。

お礼

ありがとうございます。

回答No.1

KEN_2

範囲が広いのでごく基本的な事項と参照資料の見るポイントを紹介します。
耐電圧Vds・ドレイン電流（DC；Id・パルス；Ip）・許容損失Pdなど絶対最大定格 (Ta = 25°C)で、使用目的から『ディレーティングの考え方と方法』を元に1.5倍から2倍か10℃程度のディレーティングを考えます。
下記のデータシートの「絶対最大定格」を参照してください。
MOSFET　製品一覧表
http://www.semicon.toshiba.co.jp/list/index.php?code=tr-mosfet&lang=ja

>特にどのような点に気をつければ熱で破損することを避けることができるかなどを・・・
特にパワーMOSFETに限らず、パワーデバイスの発熱部品に付いては熱抵抗特性を検討する必要があります。
熱抵抗特性のチャネル・ケース間熱抵抗（℃ / W）を参考に放熱板の熱抵抗を考慮して適切な放熱板を考慮します。
放熱板を使用しない場合のチャネル・外気間熱抵抗は40（℃ / W）程度あるので、パッケージ自体の許容損失Pdでディレーティングを考えます。
熱抵抗とは
http://as76.net/emv/hounetu.php

パワーMOSFETの選び方でPds(ON)の低い種類を選ぶとPdの損失が低く抑えられ発熱を減らせられるのと、良くある問題でゲートドライブ電圧不足でVdsのオン領域まで駆動しないで発熱を増加させているケースを見掛けます。

＊理論と実験結果で得られる教訓も多く存在しますので、色々とチャレンジしてみてください。
以下の関連情報も参照してください。
信頼性情報の関連情報
http://www.semicon.toshiba.co.jp/product/reliability/index.html

お礼

ありがとうございます。