Hi Forum, heute habe ich kurz vor Feierabend einen interessanten Effekt beobachtet. Ich habe einige MOSFETs ausgemessen, da wir Qualitätsprobleme mit einigen Chargen vermuten. Also habe ich eben schnell auf dem Steckbrett eine Schaltung aufgebaut, bei der die Gatespannung auf 0 V oder auf eine einstellbare Spannung geschaltet werden kann. In den Drain präge ich einen Konstantstrom von 100 mA ein aus dem Labornetzteil (U_DS_max = 30 V). Mit dem Multimeter messe ich den Spannungsabfall U_DS als Funktion der Gatespannung. Im Schaltbetrieb verhalten sich die Transistoren wie erwartet: Bei U_GS = 0...4 V sperren sie und ich messe die volle Netzteilspannung am Drain. Beo U_GS >> 4 V schalten sie durch und U_DS beträgt etwa 500 mV +/- 25 mV. Das ist auch soweit OK, da sie einen R_DS_on von typ. 5 Ohm haben. Soweit, so gut. Was mir aber aufgefallen ist, dass wenn ich die Gatespannung langsam erhöhe, es zu einer Schwingung am Drain kommt, mit einer Amplitude von bis zu 200 V! Stuzig geworden bin ich dadurch, dass das Netzteil, was ja eigentlich 100 mA liefern sollte, in diesem Fall einen Overload ins negative angezeigt hat. Es wurde also offensichtlich Strom ins Netzteil zurückgespeist. Die Gatespannung habe ich aus einer externen Referenzspannungsquelle abgeleitet, deren OPV max. 10 mA bei 10 V abzugeben vermag. Die Schwingungen konnte ich auf den Scope sehen. Woher sie aber kommen sollen, entzieht sich derzeit meinem Verständnis. Mir ist klar, dass der fliegende Aufbau parasitäre Kapazitäten und Induktivitäten aufweist, aber so eine starke Schwingneigung hätte ich nur von Röhren erwartet. Meine Erklärungsversuche: * Rückwirkung der Drainspannung auf den Kanal und die Thresholdspannung: Durch die zusammenbrechende Drainspannung erhöht sich geringfügig die Thresholdspannung, Transistor will wieder sperren und fängt an zu schwingen. * Lokale Hotspots im Substrat? * Erdstrahlen? Was meint ihr dazu? Wie gesagt, war kurz vor Feierabend und konnte das nicht näher untersuchen. Beste Grüße, Marek P.S. den Typen des Transistors nenne ich absichtlich nicht, da es sich um einen etwas seltenen Exoten handelt und wir Qualitätsprobleme (an welcher Stelle auch immer?) vermuten. Er ist aber ausreichend spannungsfest.
Wenn der MOSFET sperrt und du an die DS-Strecke einen Konstantstrom einprägen willst, zerstörst du den MOSFET, wenn du über die maximale Uds Spannung kommst, oder wie machst du das?
Hi, das Labornetzteil ist auf 30 V und 100 mA eingestellt. MOSFET sperrt: 30 V fallen ab MOSFET leitet: 100 mA werden eingeprägt, es fällt dann R_DS_on * 100 mA = 500 mV ab. Das ist OK soweit. Mich verwirrt nur dieser metastabile Zustand beim Übergang von Sperren zu Leiten und eben diese hohe Amplitude der Schwingung. Denn wenn das so ist, könnte man den gar nicht im Linear-Betrieb fahren :-( Keine Sorge, so schnell geht der nicht kaputt, der hat im Regelbetrieb gaaanz andere Spannungen zu verkraften. Beste Grüße, Marek
Ich sehe gerade, dass du das ja auch schon im Eingangspost erwähnt hast. Wenn da 200V entstehen, muss da meiner Meinung nach mindestens noch eine Induktivität im Spiel sein. Möglicherweise ist das die Induktivität der Zuleitungen zum Gate oder zum Drain.
Da schwingt nicht der Mosfet sondern Dein Messaufbau. Das erklärt vielleicht Eure "Qualitätsprobleme"...
Habedere, Wie sieht dein Aufbau aus? Vorallem die Querschnitte. Ich denke auch, dass sich da eine Induktivität(en) im Aufbau negativ auswirkt. Kann es sein, dass es dir über den Aufbau (Masseschleifen, erhöhter Spannungsabfall beim Einschalten des FETs) die GS - Spannung "verstellt"? Gerade die Thresholdspannung sollte schnell überschritten werden (Gatestrom nicht begrenzt), da sich hier die parasitäten Kapazitäten des Fets umladen. Das Hinauszögern der Umladephase, in verbindung mit den Leitungsinduktivitäten kann schon dein Problem sein! Ich denke, dass der Messaufbau zustande kam, weil sie Qualitätsprobleme in der Serie hatten, und nicht umgekehrt ;-). Kannst du näheres zum Fehlerbild in erzählen? Evtl. lässt sich dein Messaufbau noch verbessern. Grüßle!
Genau, die Oszillationen kommen garantiert durch den luschigen, fliegenden Testaufbau (4 mm-Laborleitungen halt). Ich muss das morgen mal sauber aufstellen. Die Platine läuft in Serie seit einigen Jahren, aber mit einer neuen Transistor-Charge gabs Probleme. Also dachte ich, mache ich einen groben Vergleichsaufbau um bewährte und problematische Transistoren im gleichen Arbeitspunkt zu vergleichen. Per Zufall hab ich dann diese Selbsterregung beim Durchfahren der Gatespannung 'entdeckt'. Die Transistoren dienen dazu, einen Hochspannungspuls zu erzeugen. Dabei werden sie am Gate mit einem Puls von x µs angesteuert, die Gatespannung beträgt dabei 6 bis 8 V. Anstiegszeiten muss ich mir morgen mal genauer aufm Scope anschaun. Die neuen Transistoren konnten mit dieser Ansteuerung keinen zuverlässigen HV-Puls erzeugen und sind rasch ausgefallen. Wie gesagt, kam kurz vor Feierabend rein. Muss ich morgen mal weiter verfolgen. Gute Nacht, Marek
Angehängte Dateien:
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mosfet-oszillator.png
27 KB
Durch die Induktivität der Zuleitungen und die parasitären Kapazitäten im Mosfet entsteht ein wunderschöner Oszillator :)
Jau, sehr schön, so sah es auch auf dem Scope aus. Wenigstens ein Problem, das reproduzierbar ist. Jetzt gehts an die 'Qualitätsprobleme' löl Beste Grüße, Marek
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