Hallo,
ich habe mir das Datenblatt des MOSFETs FDB088N08 angschaut. In diesem
wird für Tc=25°C eine maximaler Strom von 85A angegeben. Damit sei die
maximalte Tj erreicht. Wenn ich nun aber mit den Werten aus dem
Datenblatt rechne komme ich nicht auf die maximale Temperatur.
RthJC = 0.94 K/W
Tc = 25°C
Ron=7.3m
Ploss = 7.3m*85^2 = 52.7425 W
Tj = 52.7425*0.94 + 25°C = 74.5°C.
Die maximale Temperatur ist jedoch 175°C. Hat jemand eine Idee?
Die nächste Frage, angenommen ich nehme diesen Typen von Transistor,
dann habe ich eine weitere Angabe den RthJA = 62.5 K/W. Damit wäre eine
maximaler Strom von 18 A möglich unter der Annahme das Tj = 175°C bei
TA=25°C wäre.
Interpretiere ich den RthJA falsch? Wird dieser noch gesengt sobald ich
diesen auf eine Leiterplatte löte und wie sollte man das Design wählen
damit der Rth einigermaßen annhembar wird?
Danke
Erstens. 175 Grad sind voellig jenseits. Auf mehr als 100 Grad
(Junction) sollte man nicht gehen. Das sind maximum ratings.
Ich habe das Datenblatt angeschaut. Ein D2 Pack bringt vielleicht mit
guter kuehlung 20W weg, da es ein TO220 ohne Lasche und ohne richtige
Beine ist. Doch wie kriegt man diese Waerme auf den kuehlkoerper? Und
wie kriegt man die Waerme vom Kuehlkoerper weg ?
Der zweite Wert ist besser. Der bezieht sich auf 2 Unzen kupfer. Das
bedeutet eine doppelseitige Leiterplatte mit je 70um kupfer auf beiden
Seiten. Ja. 18A scheinen mir realistischer.
Damit hat man die Waerme auf der Leiterplatte. Und dann ? Verschwindet
sie ?
Hallo Siebzehn,
Siebzehn oder Fuenfzehn schrieb:> Erstens. 175 Grad sind voellig jenseits. Auf mehr als 100 Grad> (Junction) sollte man nicht gehen. Das sind maximum ratings.
jab das weiß ich, aber so sind die Angegeben.
"Continuous (TC= 25°C, Silicon Limited) "
Siebzehn oder Fuenfzehn schrieb:> doppelseitige Leiterplatte mit je 70um kupfer auf beiden
Kannst du mit sagen woher Du diese Information hast?
Im Datenblatt steht "Thermal Resistance, Junction to Ambient"
Siebzehn oder Fuenfzehn schrieb:> Und dann ? Verschwindet sie ?
Genau diese Frage ist zu klären. Ich kann mir nicht vorstellen, dass
diese Energie über die Leiterplatte abgeführt werden kann.
Achso die 18 A sind bei einer Umgebung von 25°C errechnet! (also völlig
unrealistisch)
Die wichtigste Kenngröße ist hierbei: Wie lange?
Auch 175° ein paar Nanosekunden lang sind kein Problem - aber dann muss
Schluss sein!
All die schönen Maxima sind ja wie bereits angedeutet toll - aber es
bleiben die Fragen wie lange und wohin damit.
amateur schrieb:> Auch 175° ein paar Nanosekunden lang sind kein Problem - aber dann muss> Schluss sein!
Jab das mag sein, solte aber denoch vermieden werden. Denoch ist die
aber nicht meine Frage. Die Frage ist, wie sie in dem Datenblatt auf
diese Angaben kommen, und wie ich die Verlustleiung von dem Chip weg
bekomme.
ICKE schrieb:> wie sie in dem Datenblatt auf> diese Angaben kommen
...durch Messungen.
ICKE schrieb:> wie ich die Verlustleiung von dem Chip weg> bekomme.
...durch Kühlung.
Siebzehn oder Fuenfzehn schrieb:> Ich habe das Datenblatt angeschaut.
Solcherlei Murks kommt bei Fairchild öfter vor.
> Ein D2 Pack bringt vielleicht mit> guter kuehlung 20W weg, da es ein TO220 ohne Lasche und ohne richtige> Beine ist. Doch wie kriegt man diese Waerme auf den kuehlkoerper? Und> wie kriegt man die Waerme vom Kuehlkoerper weg ?
Metallkernleiterplatte.
> Hat jemand eine Idee?
Tjc ist im Datenblatt falsch, es sind eher 1.7 K/W
wie im Diagramm ID vs. Tc ablesbar.
> Interpretiere ich den RthJA falsch? Wird dieser noch gesengt> sobald ich diesen auf eine Leiterplatte löte
Gesenkt, ja,
möglichst grosse Kupferflächen mit Lötstopmaske bedeckt,
wie viel es real bringt: Ausmessen.
>Siebzehn oder Fuenfzehn schrieb:>> doppelseitige Leiterplatte mit je 70um kupfer auf beiden>Kannst du mit sagen woher Du diese Information hast?>Im Datenblatt steht "Thermal Resistance, Junction to Ambient"
Dazu muss man wissen, dass 1 Unze Kupfer 35um Schichtdicke entspricht.
Und zwei Unzen daher 70um.
> amateur schrieb:>> Auch 175° ein paar Nanosekunden lang sind kein Problem - aber dann muss>> Schluss sein!>> Jab das mag sein, solte aber denoch vermieden werden.
Einer erzählt irgendwas, und der Andere glaubt es...
Den 175°-Fet kann man jahrhundertelang mit dieser Temperatur betreiben.
Das ist ein garantierter Wert, bei dem nicht mal kleinste Veränderungen
erkennbar werden. Tatsächlich zerstört wird ein Fet bei vielleicht 500°C
Chiptemperatur. Nur leider ist diese Temperatur aufgrund der Kennlinie
sehr schnell mal erreicht...
Wer es nicht glaubt, belastet einen ungekühlten Mosfet einfach mal so,
daß Tcase mehrere hundert Grad erreicht. Der Fet geht erst kaputt, wenn
das Zinn der Kühlfahne schon laaange geschmolzen ist. Die Chiptemperatur
liegt dabei jenseits von gut und böse...
Da die Gatethreshold spannung mit steigender Temeratur sinkt, waere das
also de Moeglichkeit einen ultralow gate voltage Fet zu machen...
einfach auf 200 Grad laufenlassen.
3,14159265359 schrieb:> Den 175°-Fet kann man jahrhundertelang mit dieser Temperatur betreiben.> Das ist ein garantierter Wert, bei dem nicht mal kleinste Veränderungen> erkennbar werden. Tatsächlich zerstört wird ein Fet bei vielleicht 500°C> Chiptemperatur. Nur leider ist diese Temperatur aufgrund der Kennlinie> sehr schnell mal erreicht...
Aha... das kann ich so leider nicht akzeptieren (bitte um eine Quelle).
In meinen Quellen steht das ein Halbleiter bei erreichen der maximalen
Temperatur von 200°C der PN-Übergang eingeleitet wird (thermischer
Durchbruch) und das sollte man doch vermeiden. Des weiteren kann ich mir
nicht vorstellen, dass die bonding - Drähte dieser Temperatur stand
halten.
Siebzehn oder Fuenfzehn schrieb:> Da die Gatethreshold spannung mit steigender Temeratur sinkt, waere das> also de Moeglichkeit einen ultralow gate voltage Fet zu machen...> einfach auf 200 Grad laufenlassen.
Ist das Sarkasmus?
Siebzehn oder Fuenfzehn schrieb:> Ein Fet hat keinen PN uebergang. Nur eine Diffusionszone.
Interessanter weise haben die MOSFET aber eine Halbleiterbedingte
Bodydiode!
Die JFET nicht das stimmt soweit aber hier geht es um ein MOSFET
ICKE schrieb:> In meinen Quellen steht das ein Halbleiter bei erreichen der maximalen> Temperatur von 200°C der PN-Übergang eingeleitet wird (thermischer> Durchbruch)
Theoretische Quellen sind gut, etwas zusätzliche praktische Erfahrung
kann aber auch nicht schaden.
Kannst ja mal ne Diode mit Glasgehäuse an einen Brenner halten, bis sie
rot glüht. Danach ist es meistens noch immer eine Diode, natürlich
"leicht" vom Datenblatt abweichend...einfach mal probieren!
3,14159265359 schrieb:> Theoretische Quellen sind gut, etwas zusätzliche praktische Erfahrung> kann aber auch nicht schaden.
Ich habe nichts gegen praktische Erfahrung. Deswegen möchte ich das oben
beschriebene Problem gerne lösen.
3,14159265359 schrieb:> Kannst ja mal ne Diode mit Glasgehäuse an einen Brenner halten, bis sie> rot glüht. Danach ist es meistens noch immer eine Diode, natürlich> "leicht" vom Datenblatt abweichend...einfach mal probieren!
Kannst du den Test machen wenn die Dioden in Sperrrichtung seine
Nennspannung abbauen muss? Denn das ist das Problem, das sie sobald die
max. Temperatur erreicht ist einen Lawinendurchbruch erleidet. Und das
ist in einer Schaltung im Betrieb eher nicht wünschenswert.
ah. schrieb:> Dazu muss man wissen, dass 1 Unze Kupfer 35um Schichtdicke entspricht.> Und zwei Unzen daher 70um.
Für mich ist Unze eine Einheit für die Masse und bei Kupfer würde man
dafür auf ein Volumen von 3,17 cm³ kommen. Was hat das mit Schichtdicken
zu tun?
ICKE schrieb:> Kannst du den Test machen wenn die Dioden in Sperrrichtung seine> Nennspannung abbauen muss?
Selbstverständlich nicht, ihre Nennspannung vertragen viele Dioden nicht
mal bei 175°C... Dafür darf man sich über geringe Durchlassverluste
freuen, das hat doch auch was.
Der Kern meiner Aussage ist eigentlich nur, daß viele Bauteile sogar bei
175° gelagert werden dürfen...eben weil da rein gar nichts passiert.
Durchbrüche oder Überströme hingegen haben ganz locker die Fähigkeit,
die Sperrschichttemperatur innerhalb von µs auf 1000° und deutlich mehr
zu bringen.
bg schrieb:> Für mich ist Unze eine Einheit für die Masse und bei Kupfer würde man> dafür auf ein Volumen von 3,17 cm³ kommen. Was hat das mit Schichtdicken> zu tun?
GAAANZ einfach: korrekterweise müsste da stehen 1 oz / square foot
(also eine Unze pro Quadratfuß).
Zur Ursprungsfrage: der RDS-On-Wert wird bei 25 Grad angegeben und
steigt mit der Chip-Temperatur.
Gruß Anja
Anja schrieb:> Zur Ursprungsfrage: der RDS-On-Wert wird bei 25 Grad angegeben und> steigt mit der Chip-Temperatur.
Danke für den Tipp der wird mein Denkfehler sein.
>>ah. schrieb:>> Dazu muss man wissen, dass 1 Unze Kupfer 35um Schichtdicke entspricht.>> Und zwei Unzen daher 70um.>>Für mich ist Unze eine Einheit für die Masse und bei Kupfer würde man>dafür auf ein Volumen von 3,17 cm³ kommen. Was hat das mit Schichtdicken>zu tun?
Wie Anja schon sagte. die unterschlagene Flaeche ist ein Quadratfuss.
Amerikanisch eben. Die ueblichen Flaechen sind : .. Quadratzoll,
Quadratfuss, Quadratmeile, Acre, ..
3,14159265359 schrieb:> Den 175°-Fet kann man jahrhundertelang mit dieser Temperatur betreiben.> Das ist ein garantierter Wert, bei dem nicht mal kleinste Veränderungen> erkennbar werden. Tatsächlich zerstört wird ein Fet bei vielleicht 500°C> Chiptemperatur.
Das würde ich so nicht unterschreiben. Je wärmer der Chip, desto
schneller diffundieren die Fremdatome im Kristallgitter. Sie streben
eine homogene Verteilung an. Durch diesen Prozess verändern sich langsam
aber sicher irgendwann einmal die Parameter.
Wenn nicht die Gehäusematerialien und die Aufbau- und
Verbindungstechniken dem Treiben ein vorzeitiges Ende bereiten.
Hallo,
dank Anjas Ansatz habe ich Tj mal neu berechnet.
Rdson(85A) = 8m
Multiplikation bei 175°C = 2.4;
mach ein Rdson(85A,175°C) = 0.0192 Ohm
Ploss = Rdos*I^2 = 138.72 W
bei RthJC = 0.94
ist Tj = 155°C.
Das sieht doch nach einem besseren Wert aus.
Wenn ich das alles festhalte was hier beschrieben wurden ist. Dann kann
ich bei eine Temperatur von Tj = 125°C bei TA=40°C einen maximalen Strom
von 11.7A treiben! Warum wird dieser Transistor dann so gut angepriesen?
Oder schaue ich hier wieder falsch?
Und als Randnotiz, das sind nur die Durchlassverluste da sind noch keine
Schaltverluste mit berechnet.
Jetzt vergiss doch mal diese abgehobenen Verlust Leistungen. Mit einem
D2 Gehause sind auch 20W ueberzogen. Fuer 50W+ sollte man sich bei den
TO247 Gehaeusen umschauen.
Bei diesem 8mOhm Fet fuer 85A nimmt man
1 Fet : 75W
2 Fet : je 14.4W
3 Fet : je 6.4W
4 Fet : je 3.6W
Ich wuerd's mit mindestens 4 stueck parallel machen. Das waeren dann
noch 14W zusammen oder weniger. Alles andere ist dummes Zeug. Denn man
muss die Waerme auch noch wegbringen, wohin auch immer.
Hallo ah,
danke für deine Antwort. Ich danke dir für deinen Ansatz, jedoch geht es
mir erst einmal darum das Datenblatt und die oraclei der Hersteller zu
verstehen. Dabei ist mir jetzt schon deutlich geworden, dass die meisten
Angaben mit welche die Transistoren angepriesen werden Utopisch sind.
Dennoch stelle ich mir die Frage:
Wie suche ich einen Transistor für eine Anwendung wenn die
ausgeschriebenen Angabe eh für die Katz sind?
ICKE schrieb:> Wie suche ich einen Transistor für eine Anwendung wenn die> ausgeschriebenen Angabe eh für die Katz sind?
Indem du zuerst die Anforderungen festlegst und damit die parametrische
Suche z.B. bei Digikey fütterst. Dann nimmst du dir die Datenblätter der
übrigen Kandidaten vor. Was darin steht ist nicht für die Katz' aber du
musst die auch im klaren sein dass jeder Hersteller sein Produkt
möglichst gut aussehen lassen will und auch die Messbedingungen der
Parameter beachten. Die wirklich interessanten Fakten stehen oft weiter
hinten oder zwischen den Zeilen. Bei Mosfets ist es das
Ausgangskennlinienfeld (Drainstrom gegen Drain-Sourcespannung bei div.
Gatespannungen).
