www.mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mosfet Spannung & RDSon


Autor: Anselm 68 (anselm68)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,

um der "grossen" Wärmeentwicklung eines Triac bei 40A aus dem Weg zu 
gehen dachte ich daran die Netzspannung via PWM zu zerhackstückeln.
Bisher dachte ich immer dass MosFET einen kleineren RDSon haben, jedoch 
bin ich bei Farnell nicht fündig geworden. Die "tollen" MosFET können 
alle nicht genug Spannung :(
Heisst: Spannung >500V RDSon >40mOhm
Bei Triac rechne ich mit 40A ~40W Abwärme -> äqivalenter RDSon 25mOhm

Hat jemand einen Tip?

Autor: TSE (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Fet's kann man im Schaltbetrieb leicht paralell schalten
evlt wär das ne möglichkeit die Verlustleistung aufzuteilen

Autor: Иван S. (ivan)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Anselm 68 schrieb:
> Hat jemand einen Tip?

Hallo Anselm, der 2SK3845 von Toshiba könnte passen. Den hat auch 
Farnell!

Iwan

Autor: mhh (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Niedriger RDSon ergibt sich aus kleineren Strukturen, die der 
Spannungsfestigkeit ins Gehege kommen, mal einfach ausgedrückt.

Autor: Anselm 68 (anselm68)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Ivan

Da bin ich auch drauf reingefallen, ein Fehler in der DB von Farnell ...
Im Datenblatt stehen 60V anstatt 600 von Farnell :(

Autor: TSE (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mosfet sperren übrigens keine negativen Spannungen also ungeeignet für 
wechselspannung

Autor: Anselm 68 (anselm68)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Diskussion darüber wie es geht habe ich hier gefunden:
http://www.progforum.com/showthread.php?t=3343
Nun fehlt mir nur der verlustlarme Halbleiter.

Anselm

Autor: TSE (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Du willst 40A bei 230V schalten...
das sind 9.2KW
für solche Leistungen nimmt man eig IGBT's

Autor: Anselm 68 (anselm68)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
IGBT habe die Angabe UCEsat um die 2 Volt, macht bei 40Ampere 80W.
Damit habe ich auch nichts gewonnen...

Schade, war eigentlich eine gute Idee.

Gruß Anselm

Autor: Michael O. (mischu)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Summe allen Übels ist konstant.

Man muss wissen, welches Bauteil sich wofür besonders eignet.

MOSFET:
- Bei niedrigen Spannungen sehr geringe Rds,ON Widerstände
- Hohe Schaltgeschwindigkeiten möglich
- Geringe An- und Ausschaltverluste
- Spannungsgesteuert (Gate)
- Antiparallele Diode (Bulk)
- Leitverluste proportional zum Quadrat des Stromes
(Pvd = I²*Rds,ON)

Transistor:
- Hohe Spannungsfestigkeiten möglich
- Hohe Schaltgeschwindigkeiten möglich
- Stromgesteuert (Basis)
- Leitverluste proportional zum Strom und Kollektor-Emitter Spannung
(Pvd = I * Uce)

Triac:
- Hohe Spannungsfestigkeiten möglich
- Niedrige Schaltgeschwindigkeiten (Selbsthaltend)
- Stromgesteuert (Gate)
- Leitverluste proportional zum Strom
(Pvd = I * Uak)

Autor: Michael O. (mischu)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Tipp für den Triac ist:

Möglichst wenig kühlen - dadurch sinkt die Durchlassspannung :)
Ist ein wenig gefährlich, denn dann ist warm schnell zu warm.

Autor: Jens G. (jensig)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Möglichst wenig kühlen - dadurch sinkt die Durchlassspannung :)
>Ist ein wenig gefährlich, denn dann ist warm schnell zu warm.
wenn es dem dann zu warm wurde, dann hat er dauerhaft eine besonders 
niedrige Durchlaßspannung ;-)
Ansonsten würde ich einfach mehrere Mosis parallel schalten - es muß 
dann aber der Treiber entsprechend ausgelegt sein wegen der Gate-C's

Autor: Anselm 68 (anselm68)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Klar, wenn denn die Mosis bei 5 A so viel weniger RDSon hätten wie bei 
40, aber so gross ist die RDSon-Differenz ja nicht.

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  Michael O. (mischu)

>Die Summe allen Übels ist konstant.
>Man muss wissen, welches Bauteil sich wofür besonders eignet.

Ich war mal so frei diesen guten Ansatz in den Artikel zu packen.

http://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor...

MfG
Falk

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das hätte ich dann aber noch angepasst, Falk.

z.B.:

>Antiparallele Diode (Bodydiode) ist in nahezu allen MOSFETs unvermeidlich,...

Warum nahezu? Das suggeriert, dass sie vermeitlich ist aber genau das 
ist ja nicht der Fall, mit der Bulkdiode muss man ja, aufbaubedingt des 
MOSFETs, immer leben.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nein. (Power-)MOSFETs kann man auch ohne diese Diode herstellen. Ist 
aber nicht konkurrenfähig, da aufwändiger. Da bei den meisten 
Anwendungen diese Diode nicht stört oder gar ausgenutzt wird... gibbet 
sie nicht am freien Markt.
Diode: siehe FRED


An deiner Stelle würde ich nach einem passenden IGBT suchen.

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Nein. (Power-)MOSFETs kann man auch ohne diese Diode herstellen.

Na das würde mich mal interessieren wie man das macht. Kanal kein 
Halbleiter? Also bei nem N-Kanal Enhancement hat man doch nen 
N-P-N-Übergang. Wie will man denn nen MOSFET herstellen ohne diese Diode 
zu haben?

Autor: martin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
freu dich doch über den wirkungsgrad von 99,6%. Den wirste mit mosfets 
wahrschelinich nicht hinkriegen.

Autor: yalu (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Michael schrieb:
> Wie will man denn nen MOSFET herstellen ohne diese Diode zu haben?

Du hast recht, die Diode ist immer drin. Allerdings liegt sie zunächst
nicht zwischen S und D, sondern zwischen B und D. Eine zweite Dioden-
strecke geht von B nach S. Ist das Spannungspotential an B niedriger als
an D und S, sperren beide Dioden. Ist gleichzeitig Ugb kleiner als die
Threshold-Spannung, sperrt der Mosfet tatsächlich in beide Richtungen.

Bei diskreten Leistungsmosfets ist B aber nicht aus dem Gehäuse heraus-
geführt, sondern mit S verbunden. Dadurch wird die BS-Diode kurzge-
schlossen, und die BD-Diode erscheint als SD-Diode. Da man nun das
B-Potential nicht mehr frei wählen kann, sperrt der Mosfet nur noch in
eine Richtung.

S. auch

  http://irf.custhelp.com/cgi-bin/irf.cfg/php/enduse...

Darin steht:

  "The body diodes in HEXFET® MOSFETs are intrinsic in the silicon, they
  are not added features. Within current technology you cannot produce a
  power MOSFET without the diode which is a parasitic by-product."

Das hängt m.W. mit dem vertikalen Aufbau und der Zusammensetzung aus
vielen kleinen, parallelgschalteten Einzelmosfets zusammen.

Es gibt (bzw. gab) diskrete Mosfets für kleine Leistungen, bei denen B
als vierter Anschluss herausgeführt ist. Ich meine, irgendjemand hat
hier im Forum einmal einen Typ mit Datenblatt gepostet, kann den Beitrag
aber nicht mehr finden. Diese Mosfets sind aber vermutlich nur noch im
Antiquariat zu finden.

Wer trotzdem mit vierbeinigen Mosfets experimentieren möchte, kann dazu
einen CD4007 nehmen. Dieses IC enthält 6 Mosfets mit teilweise separat
zugänglichem Bulk-Anschluss.

Autor: Ben (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ich denke auch es geht nur mit dem triac. bei genug mosfets in 
parallelschaltung kommt man zwar auch bei 600V sehr weit runter mit dem 
Rds(on), allerdings braucht man halt noch einen brückengleichrichter 
weil die dinger nur an gleichspannung laufen. der macht den kleinen 
Rds(on) dann wieder zunichte.

bei hochspannungs-gleichstrom-übertragung (HGÜ) werden übrigens auch 
optisch gesteuerte thyristoren eingesetzt. so verkehrt kann der ansatz 
also nicht sein.

die kühlung kannst du ja geregelt aufbauen. nimmst einen kleinen lüfter, 
der triac bekommt kühlrippen an die der lüfter dranpasst und dann wird 
die temperator direkt irgendwo am triac (nicht am kühlkörper) gemessen 
und auf 100 grad oder wieviel sicher ist gehalten. die 40 watt halte ich 
für kontrollierbar und die hohe temperatur sollte kein problem sein wenn 
keine übermäßig lastspitzen zu erwarten sind. was ich nicht weiß ob sich 
dabei so viel einsparen läßt, daß es sich trotz des zusätzlichen lüfters 
noch lohnt.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
yalu schrieb:
> Michael schrieb:
>> Wie will man denn nen MOSFET herstellen ohne diese Diode zu haben?
>
> Du hast recht, die Diode ist immer drin. Allerdings liegt sie zunächst
> nicht zwischen S und D, sondern zwischen B und D. Eine zweite Dioden-
> strecke geht von B nach S. Ist das Spannungspotential an B niedriger als
> an D und S, sperren beide Dioden. Ist gleichzeitig Ugb kleiner als die
> Threshold-Spannung, sperrt der Mosfet tatsächlich in beide Richtungen.
>
> Bei diskreten Leistungsmosfets ist B aber nicht aus dem Gehäuse heraus-
> geführt, sondern mit S verbunden. Dadurch wird die BS-Diode kurzge-
> schlossen, und die BD-Diode erscheint als SD-Diode. Da man nun das
> B-Potential nicht mehr frei wählen kann, sperrt der Mosfet nur noch in
> eine Richtung.
>

Soweit ich das im Kopf habe, liegt es daran das die gängigen 
Leistungs-MOSFETs alle in DMOS-Technik hergestellt werden und dort 
eben wie schon beschrieben, der Bulk-Anschluß nicht rausgeführt werden 
kann.

Genaueres weiß ich aus dem Kopf auch nicht. Was ich nicht kaufen kann, 
interessiert mich sehr viel weniger.

Weiterer Nachteil der DMOS-Technik ist, daß der Source-Anschluß 
gleichzeitig die Rückführung für das Gate ist. Induktivitäten der 
Source-Leitung wirken sich also auch auf das Gate aus. Bei den 
RF-MOSFETs wie Mitsubishi ist die Source übrigens in der Mitte, bei 
Leistungs-MOSFETs rechts. Wenn man sich TO-220 ansieht. Dort ist die 
Source auch am Kühlkörper! Also viel weniger wirksame Induktivität.

Autor: Anselm 68 (anselm68)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Schöner Artikel Falk ;)

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hm, wenn ich mich recht entsinne, Uni ist schon ein paar Tage her, dann 
ist Bulk immer mit Source verbunden weil das Potential von Bulk bei 
n-Kanal Transistoren immer kleiner oder gleich und bei p-Kanal 
Transistoren immer größer oder gleich dem Source-Potential sein muss. 
Ist dem nicht so geht die Funktion des MOSFETs flöten (das jetzt hier 
herzuleiten wäre aber zu umfangreich und würde den Rahmen des Threads 
sprengen, das Thema füllt ganze Vorlesungen). Und deshalb muss man auch 
immer mit der Diode leben, nicht nur "nahezu" ;). Man könnte natürlich 
Bulk separat herausführen (auch bei DMOS-Technologie) aber das macht von 
daher keinen Sinn weil es in gefühlten 99.99% aller Fälle genügt Bulk 
auf Source-Potential zu bringen und warum mit einem Pin mehr leben wenn 
man diese Verbindung schon im Gehäuse machen kann?

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  Michael (Gast)

>sprengen, das Thema füllt ganze Vorlesungen). Und deshalb muss man auch
>immer mit der Diode leben, nicht nur "nahezu" ;).

Ich meine mich trübe zu erinnern, dass KleinsignalFETs durchaus auch 
ohne sie Diode gebaut werden, nicht nur können (Vertikalstruktur vs. 
Lateralstruktur). Aber wirklich sicher bin ich da nicht. Die Prüfung war 
eine der wenigen, die ich zweimal schreiben durfte ;-)

>daher keinen Sinn weil es in gefühlten 99.99% aller Fälle genügt Bulk
>auf Source-Potential zu bringen und warum mit einem Pin mehr leben wenn
>man diese Verbindung schon im Gehäuse machen kann?

Sicher, aber es gibt AFAIK FETs mit seperatem Bulk, gerade im richtigen 
HF-Bereich.

MFG
Falk

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Du hast immer beide Dioden, der Grund hierfür ist der Aufbau.
z.B.

Drain: N-Dotiert

Kanal: P-Dotiert

Source: N-Dortiert

Damit hast du zwei PN-Übergänge, einmal von Drain zum Kanalgebiet und 
einmal vom Kanalgebiet zum Source. Und die PN-Übergänge (ugs. auch Diode 
genannt) hat JEDER MOSFET, aufbaubedingt. Ob man da jetzt einer 
Vertikale (in die Tiefe) oder Laterale (nebeneinander) Struktur hat ist 
völlig wurscht. Das interessiert PN-Übergänge recht wenig ;)

Der Vorteil, wenn man Bulk separat hat, ist, dass man Bulk, im Falle 
eines N-Channel Enhancement, auf ein niedrigeres Potental legen kann als 
Source ist und dann kann man mit so einem FET auch Wechselspannung 
schalten. Bulk muss halt dann nur auf geringerem Potential sein als 
Source. Das könnte in HF interessant sein (ich hab mit HF nicht viel zu 
tun wobei bei mir HF alles ist, dass größer als 500kHz ist ^^)

Autor: Anselm (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wer auf der Suche nach so einem MosFet ist....

Ich habe heute auf Grund der ST-Newsletter mal wieder die Homepage 
durchsucht. Folgendes Bauteil fiel mir sofort ins Auge:
http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/...
650V  96A  22mOhm RDS(on)
Derzeit nur angekündigt....

Anselm

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dauerhafte 93A durch die Anschlussdrähtchen? Naja, ob das so gut ist, 
bezweifle ich. Laut Datenblatt haben die nur 0,4mm² Querschnitt.

Autor: static_LED (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
oder einen ESBT:

STE70IE120
1200V
70A
14mR
150kHz

http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/19...

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.