mosfet als schalter bei induktiver last

Der Strom eilt vor beim Kondensator,

bei Induktivitaeten tut er sich verspaeten.

Michael W. schrieb:
> Ist das ein kapazitiver Effekt

Bei einer Spule ?

Wohl eher ein induktiver.

Gegen-EMK, der Zündfunke weil der Strom weiterfliessen will und de Spule 
dabei jede Spannung erzeigt, die nötig ist, BIS der Strom weiterfliesst.

Notfalls in die Wicklungskapazität der Spule unter deutlicher 
Spannungsüberhöhung (Güte der Spule, bei 20 also 20-fache Spannung).

Nein, man lässt Freilaufdioedn nicht weg, auch wenn man sie nicht 
verstanden hat.

es ist eine LT Spice Datei.

MaWin schrieb:
> Michael W. schrieb:
>> Ist das ein kapazitiver Effekt
>
> Bei einer Spule ?
>
> Wohl eher ein induktiver.
>
> Gegen-EMK, der Zündfunke weil der Strom weiterfliessen will und de Spule
> dabei jede Spannung erzeigt, die nötig ist, BIS der Strom weiterfliesst.
>
> Notfalls in die Wicklungskapazität der Spule unter deutlicher
> Spannungsüberhöhung (Güte der Spule, bei 20 also 20-fache Spannung).
>
> Nein, man lässt Freilaufdioedn nicht weg, auch wenn man sie nicht
> verstanden hat.

Das ist eine von den Antworten die nur wenig hilfreich sind. Sorry, aber 
du hast gelesen was ich schrieb?

Max H. schrieb:
> Michael W. schrieb:
>> es ist eine LT Spice Datei.
> Ein einfaches "Nein" hätte auch gereicht.

Hier die Bilder.
LT Spice hat hier fast jeder. Habe ich halt geglaubt.

LG, Michael

Michael W. schrieb:
> Der Strom wird erst negativ und geht erst dann gegen Null.

Der Strom versucht beim Abschalten einfach weiter zu fließen. Wenn er 
das nicht kann, versucht er dies durch Erhöhung der Spannung zu 
erreichen.
Die Spannung ist bei einer Induktivität proportional zur Änderung des 
Stromes. Das ist die Grundcharakteristik einer Induktivität.

Zur Not kann man solche grundlegenden Zusammenhänge auch bei Wikipedia 
nachlesen.
http://de.wikipedia.org/wiki/Induktivit%C3%A4t

Werner schrieb:
> Michael W. schrieb:
>> Der Strom wird erst negativ und geht erst dann gegen Null.
>
> Der Strom versucht beim Abschalten einfach weiter zu fließen. Wenn er
> das nicht kann, versucht er dies durch Erhöhung der Spannung zu
> erreichen.
> Die Spannung ist bei einer Induktivität proportional zur Änderung des
> Stromes. Das ist die Grundcharakteristik einer Induktivität.
>
> Zur Not kann man solche grundlegenden Zusammenhänge auch bei Wikipedia
> nachlesen.
> http://de.wikipedia.org/wiki/Induktivit%C3%A4t

Danke für den Hinweis, aber das weiß ich.

Ich dachte meine Frage sei klar formuliert: Es geht mir darum, dass er 
in den gerade "geöffneten" MOSFET hineinfließt und dann sogar negativ 
wird.

Michael W. schrieb:

> Woher kommt der Effekt, dass der Strom im Ausschaltzeitpunkt
> negativ wird? Ich habe die Freilaufdiode absichtlich
> weggelassen (!) , da ich wissen will, woher das kommt. Ist
> das ein kapazitiver Effekt? Der Strom wird erst negativ und
> geht erst dann gegen Null.

Ich bin verblüfft.

Du hast einen Serienschwingkreis in der Schaltung und wunderst
Dich, dass der Kreis nach einer Anregung mit einem Sprung
schwingt? Man erkennt doch deutlich die gedämpfte Schwingung.

Michael W. schrieb:

> Ich dachte meine Frage sei klar formuliert: Es geht mir darum,
> dass er [der Strom] in den gerade "geöffneten" MOSFET

Du meinst den gesperrten FET, ja? Wie ich verstanden habe, hast
Du den Strom ja abgeschaltet.

> [in den gerade "geöffneten" MOSFET] hineinfließt und dann sogar
> negativ wird.

Hmm. Nee.

Nach meinem Verständnis wird der Spulenstrom dargestellt, nicht
der Strom durch den FET. Der Strom fließt natürlich in den
Kondensator. Warum auch nicht? --> Reihenschwingkreis.

Wenn C1 die Drain-Source-Kapazität sein soll, gilt mein Argument
sinngemäß: "I" ist beim gesperrten FET nicht der Strom durch den
Kanal (das geht ja schlecht), sondern der Verschiebungsstrom
durch die Isolation in/an/auf dem Chip.

Mark Space schrieb:

> ich denke es trägt zum Verständnis bei, wenn Du zusätzlich den
> Spulenstrom darstellst.

Ähh.

Über dem Diagramm mit dem schönen blauen Graphen steht in schöner
blauer Schrift "I(L1)".

Preisfrage: Was bedeutet das?

Possetitjel schrieb:
> Michael W. schrieb:
>
>> Woher kommt der Effekt, dass der Strom im Ausschaltzeitpunkt
>> negativ wird? Ich habe die Freilaufdiode absichtlich
>> weggelassen (!) , da ich wissen will, woher das kommt. Ist
>> das ein kapazitiver Effekt? Der Strom wird erst negativ und
>> geht erst dann gegen Null.
>
> Ich bin verblüfft.
>
> Du hast einen Serienschwingkreis in der Schaltung und wunderst
> Dich, dass der Kreis nach einer Anregung mit einem Sprung
> schwingt? Man erkennt doch deutlich die gedämpfte Schwingung.


OK-ich habe die falsche Schaltung gepostet. Das C habe ich erst im 
Nachhinein dazu gegeben. Jetzt mit richtiger Schaltung.

Der Strom fließt nach dem öffnen des MOSFETs weiterhin in diesen hinein.
Ich möchte wissen, was das genau ist, und wie man es korrekt modelliert. 
Das Bild zeigt, dass hier noch ein anderer Effekt mitspielen muss. Es 
ist ja keine reine abklingende Schwingung, sondern man sieht bei -700mA 
eine starke Änderung, ab der es wieder hinauf geht.

Achim S. hat es hier zusammengefasst:
Beitrag "Re: Gedämpft Harmonische bei Schqltvorgang."

Wenn du in deiner Simulaton kein halbwegs realistisches (inkl. 
parasitärer C und L) Mosfetmodel sondern einen idealen Schalter 
verwendest wird dieser Strom nicht auftreten. Dafür läuft die Spannung 
ans Limit.

Michael W. schrieb:
> Der Strom fließt nach dem öffnen des MOSFETs weiterhin in diesen hinein.
> Ich möchte wissen, was das genau ist

Der MOSFET selbst hat ja auch eine Kapazität.

mycelA schrieb:
> Achim S. hat es hier zusammengefasst:
> Beitrag "Re: Gedämpft Harmonische bei Schqltvorgang."
>
> Wenn du in deiner Simulaton kein halbwegs realistisches (inkl.
> parasitärer C und L) Mosfetmodel sondern einen idealen Schalter
> verwendest wird dieser Strom nicht auftreten. Dafür läuft die Spannung
> ans Limit.

Ich habe LT Spice. Der Mosfet wird hier wohl nicht als simpler Schalter 
modelliert.
Bei einem Schalter mit Kapazität hätte ich nicht diesen "nichlinearen" 
Verlauf und den "Umkippeffekt bei -700mA. Es wäre einfach eine gedämpfte 
Schwingung.

Die ganze Frage ist aufgekommen, da ich ein reales Messergebnis habe, 
welches genauso aussieht wie bei LTSpice. Ich wollte es hier 
nachsimulieren.

Der schöne neben Effekt von Power mosfets sind die parasitären 
Kapazitäten Welle sich direkt ausbilden weil man Spannungs feste MOSFETs 
haben mochte. Noch viel schöner ist das doch die doofen zwischen Source 
und Drain bildet und somit einen direkten durchschlag Schutz bietet.
Trotzdem solltet man induktiv belasteten MOSFETs d zusätzliche Schutz 
dosen gönnen.
Google mal snubber Netzwerk.
Oder schau dir Motor Treiber an.
Schau mal das du dir nen Tietze und schenk Buch ausleihst gibt es bei 
jeder bibo uni Fach hoch schule
Etechnikern ist Nehm bisschen teurer aber jeden Cent wert oder nen 
gebrauchten kaufen.

mahwe schrieb:
> Der schöne neben Effekt von Power mosfets sind die parasitären
> Kapazitäten Welle sich direkt ausbilden weil man Spannungs feste MOSFETs
> haben mochte. Noch viel schöner ist das doch die doofen zwischen Source
> und Drain bildet und somit einen direkten durchschlag Schutz bietet.
> Trotzdem solltet man induktiv belasteten MOSFETs d zusätzliche Schutz
> dosen gönnen.
> Google mal snubber Netzwerk.
> Oder schau dir Motor Treiber an.
> Schau mal das du dir nen Tietze und schenk Buch ausleihst gibt es bei
> jeder bibo uni Fach hoch schule
> Etechnikern ist Nehm bisschen teurer aber jeden Cent wert oder nen
> gebrauchten kaufen.

Ich will verstehen, wie LTSpice das modelliert, nicht wie man den Effekt 
mit Snubber beseitigt. Ich habe Tietze Schenk in 3 Auflagen zu Hause. Da 
steht das nicht drin.

Michael W. schrieb:

> Bei einem Schalter mit Kapazität hätte ich nicht diesen
> "nichlinearen" Verlauf und den "Umkippeffekt bei -700mA.
> Es wäre einfach eine gedämpfte Schwingung.

Ist sicher richtig. - Kannst Du bitte mal einen Plot der
Drain-Source-Spannung schicken?

Hier mit Uds und IL.

Sorry meinte parasitäre Dioden nicht Kapazitäten hab nen neues Handy.

Michael W. schrieb:
> Ich will verstehen, wie LTSpice das modelliert

Da wir die nichts anderes übrigbleiben, als die Parameter des vewendeten 
Models zu analysieren.

1

.model BSB015N04NX3 VDMOS(Rg=1 Vto=4.95 Rd=612u Rs=183u Rb=343u Kp=580.5 Lambda=0.03 Cgdmin=111p Cgdmax=1.55n A=0.6 Cgs=8.4n Cjo=7.46n M=0.3 Is=84p VJ=0.9 N=1.1 TT=3n mfg=Infineon Vds=40 Ron=1.5m Qg=114n)

In der LTspice-Hilfe gibt es einige Erklärungen dazu.

mahwe schrieb:
> Sorry meinte parasitäre Dioden nicht Kapazitäten hab nen neues Handy.

aha. wie sind die drin?

>In der LTspice-Hilfe gibt es einige Erklärungen dazu.

ja, aber die sind zu wenig bzw. zu dünn. Kennst du ein Werk, wo sowas 
beschrieben ist?

Ltspice nimmt für MOSFETs verschiedene Modelle an Level 1 2 3... Im 
Tietze sterben ganz am Anfang (sorry hab Version 14)MOSFET 
Ersatzschaltbilder die kann man beliebig kompliziert modellieren und 
ergänzen.
Schau dir mal den Bauteil Schnitt eines MOSFETs an und dann eines Power 
MOSFETs und dann zeichne alles ein was du erkennst dann wirst du sehen 
das es ganz viel kleine Kapazitäten gibt. Die umgeladen werden ciss und 
so weiter.
Bei Bedarf schick ich dir Anleitung zu Ltspice die erklärt wie die 
verschiedenen Ltspice Modelle gebildet werden. Musste auch noch haben wo 
diverse Sachen eingezeichnet sind.
Deswegen kannst du dir ja auch verschiedene MOSFETs bei Ltspice 
auswählen.

Ja bei Power MOSFETs sind die zufällig schon drin die entstehen zufällig 
weil man ja ne hohe zwischen drin und Source haben mochte. Deswegen 
bring man zusätzliche schichten ein die direkt ne dose bilden.
So jetzt reicht's ich schmeiß den Rechner an.

mahwe schrieb:
> Ltspice nimmt für MOSFETs verschiedene Modelle an Level 1 2 3... Im
> Tietze sterben ganz am Anfang (sorry hab Version 14)MOSFET
> Ersatzschaltbilder die kann man beliebig kompliziert modellieren und
> ergänzen.
> Schau dir mal den Bauteil Schnitt eines MOSFETs an und dann eines Power
> MOSFETs und dann zeichne alles ein was du erkennst dann wirst du sehen
> das es ganz viel kleine Kapazitäten gibt. Die umgeladen werden ciss und
> so weiter.
> Bei Bedarf schick ich dir Anleitung zu Ltspice die erklärt wie die
> verschiedenen Ltspice Modelle gebildet werden. Musste auch noch haben wo
> diverse Sachen eingezeichnet sind.
> Deswegen kannst du dir ja auch verschiedene MOSFETs bei Ltspice
> auswählen.

Das ist die erste brauchbare Antwort :)
Scheinbar ist meine Frage nicht früher rübergekommen.

Mich irritiert, dass der Strom erst einem Umladevorgang folgt (siehe 
Schwingkreis), dann aber bei -700mA plötzlich ein anderer Vorgang 
dominiert (linearer Übergang, anschließend wieder Schwingung), den ich 
verstehen will. Es reicht auch qualitativ.

Michael W. schrieb:
>>In der LTspice-Hilfe gibt es einige Erklärungen dazu.
>
> ja, aber die sind zu wenig bzw. zu dünn.

Was ist am Ersatzschaltbild oder der Modellierung der Kpazitäten über 
atan/tanh unklar?

Für andere Parameter "The DC model is the same as a level 1 monolithic 
MOSFET except that the length and width default to one so that 
transconductance can be directly specified without scaling." - Stichwort 
für die Suchmaschine "Shichman-Hodges"

Das gilt auch für die Bodydiode -> siehe Diodenmodell (Berkeley SPICE).

http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1273148
http://www.completepowerelectronics.com/power-devices/power-mosfet/
http://www.globalspec.com/reference/50935/203279/3-1-power-mosfet-structure-and-operation
http://en.wikipedia.org/wiki/Power_MOSFET

Was verträgt dein Postfach?

Michael W. schrieb:
> Hier mit Uds und IL.

Dann nenne sie im Graph doch auch so ;-)

mycelA schrieb:
> Michael W. schrieb:
>>>In der LTspice-Hilfe gibt es einige Erklärungen dazu.
>>
>> ja, aber die sind zu wenig bzw. zu dünn.
>
> Was ist am Ersatzschaltbild oder der Modellierung der Kpazitäten über
> atan/tanh unklar?

Da stehen viele Dinge, die ich nicht verstehe. Etwas lesen heißt nicht 
es verstehen. Muss man in die Halbleiterphysik rein, um den Effekt auch 
nur qualitativ zu verstehen?
Dann bleibt mir nix anderes übrig. Ich dachte nur, dass es eine halbwegs 
plausible Erklärung gäbe. Ich werde mal bei den Literaturzitaten 
weiterarbeiten.

Michael W. schrieb:
> Mich irritiert, dass der Strom erst einem Umladevorgang folgt (siehe
> Schwingkreis), dann aber bei -700mA plötzlich ein anderer Vorgang
> dominiert (linearer Übergang, anschließend wieder Schwingung), den ich
> verstehen will.

Vergrössere doch mal den Uds-Bereich zwischen 1.004ms und 1.026ms
auf zB. 0.5V/Skt
und schau, ob du da eine leicht negative Spannung siehst.

Jeder MOSFET hat eine Reverse-Diode zw D und S.

RoJoe schrieb:
> Michael W. schrieb:
>> Mich irritiert, dass der Strom erst einem Umladevorgang folgt (siehe
>> Schwingkreis), dann aber bei -700mA plötzlich ein anderer Vorgang
>> dominiert (linearer Übergang, anschließend wieder Schwingung), den ich
>> verstehen will.
>
> Vergrössere doch mal den Uds-Bereich zwischen 1.004ms und 1.026ms
> auf zB. 0.5V/Skt
> und schau, ob du da eine leicht negative Spannung siehst.
>
> Jeder MOSFET hat eine Reverse-Diode zw D und S.

Danke, das ist es!
Das habe ich total vergessen ;)
Da sind -0.65V.
Es ist also tatsächlich eine einfache Erklärung.

Vielen Dank!

Jeder MOSFET hat eine Reverse-Diode zw D und S.
ACHTUNG
 DISER SATZ ist nicht immer RICHTIG
der Sandart Mosfet hat fast keine oder gar keine DIODE dort.
Die Diode entsteht durch das umbau des Mosfets zum Power Mosfet.
http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1273148
http://ecee.colorado.edu/~bart/book/book/chapter7/ch7_8.htm

Mir gefällt übrigens Deine Art, den Dingen auf den Grund zu gehen
und "verbotene Dinge" zu tun, zB. die Freilaufdiode mal wegzulassen
und dann zu schauen, was passiert.
Ich glaube, dass Du jetzt viel genauer weisst als die meisten anderen,
was alles so passiert, wenn man sie weglässt.

Das Tolle an der Sim ist ja auch, dass man beim Experimentieren
keine teuren Bauteile zerschiessen kann...

RoJoe schrieb:
> Das Tolle an der Sim ist ja auch, dass man beim Experimentieren
> keine teuren Bauteile zerschiessen kann...

-->genau das war der Grund.
Es überrascht mich im Nachhinein, wie einfach die Antwort auf die Frage 
war!

mahwe schrieb:
> DISER SATZ ist nicht immer RICHTIG
> der Sandart Mosfet hat fast keine oder gar keine DIODE dort.

meiner hatte eine.
Nur hab ich die gedanklich nicht berücksichtigt

Power Mosfet mit eingezeichneten Ersatz Bauteilen

mahwe schrieb:
> Jeder MOSFET hat eine Reverse-Diode zw D und S.
> ACHTUNG
>  DISER SATZ ist nicht immer RICHTIG

Ja, ich hätte schreiben müssen:
Jeder *Power*-MOSFET hat eine Reverse-Diode zw. D und S.
(das intern Source und Substrat miteinander verbunden sind)

Michael W. schrieb:
> Da stehen viele Dinge, die ich nicht verstehe. Etwas lesen heißt nicht
> es verstehen. Muss man in die Halbleiterphysik rein, um den Effekt auch
> nur qualitativ zu verstehen?

Gerade in diesem Fall (Kapazitäten) ist es so, dass die Parameter 
empirisch ermittelt werden und mit Halbleiterphysik nur indirekt zu tun 
haben.

Ausgehend von 
https://de.wikipedia.org/wiki/Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor#Schaltbetrieb
gibt es drei Kapazitäten: Cgs, Cds, Cdg

Die werden im VDMOS-Modell zum entweder direkt zugeordnet
Cgs=Cgs=8.4n

oder als Funktion berechnet.
Cds=f(Vds) mit Cjo=7.46n (und anderen Parametern der der Diode [1])
Cdg=f(Vdg) mit Cgdmin=111p, Cgdmax=1.55n, a=0.6

(Die in der Hilfe angeführten Parameter A, B, C, D werden intern daraus 
berechnet)

[1] 
http://icbook.eecs.berkeley.edu/sites/icbook.eecs.berkeley.edu/files/diode.pdf

leider gibt es 2 arten die Kapazitäten anzugeben mann muss sie eventuell 
je nach modell umrechnen in Ciss coss crss

http://www.youtube.com/watch?v=OVj9J8ZQBOc

http://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0CCEQFjAA&url=http%3A%2F%2Fcp.literature.agilent.com%2Flitweb%2Fpdf%2F5990-7145EN.pdf&ei=nUM5VLDVH6iaygPTlIGwCQ&usg=AFQjCNGBnMnCroumnNx1KH6Xnc862CkzMw&bvm=bv.77161500,d.bGQ

http://www.powerguru.org/precise-evaluation-of-input-output-and-reverse-transfer-capacitances-of-power-devices/
http://www.freeclassnotesonline.com/FET-Capacitance-Effects.php