Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik [Tipp] für Linearbetrieb gut geeigneter MOSFET


von Icke ®. (49636b65)


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Weil doch immer wieder mal für Linearbetrieb geeignete MOSFETs gesucht 
werden, hier ein Tipp. Nach stundenlanger Datenblattquälerei bin ich auf 
den hier gestoßen:

https://www.littelfuse.com/products/power-semiconductors/discrete-mosfets/n-channel-linear/standard_linearmode/ixth24n50l.aspx

500V, 24A, 300W, 0,3 Ohm, TO247

Als Besonderheit hat er neben ausdrücklicher DC-Spec eine recht flache 
Kennlinie der Steuerspannung.

von H. H. (Gast)


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Exicon hat besseres.

von Icke ®. (49636b65)


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H. H. schrieb:
> Exicon hat besseres.

Schön, teilst du dein Wissen mit uns?

von K. H. (hegy)


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Icke ®. schrieb:
> 500V, 24A, 300W, 0,3 Ohm, TO247
400W

Und weil ich neugierig war, habe ich mir das mal beim Mouser angesehen.
Das Teil kostet pro Stück ca. 21 € und ist derzeit nicht lieferbar. 
Fabriklieferzeit: 86 Wochen

Icke ®. schrieb:
>> Exicon hat besseres.
>
> Schön, teilst du dein Wissen mit uns?

http://www.exicon.info/
EXICON lateral MOSFETs are designed specifically for high fidelity 
integrated and power amplifiers....

Scheinbar gibt es nur 8 Typen von denen.
* ECW20N20 & ECW20P20 - for audio power amplifier output stage 
applications
* ECX10N20 & ECX10P20 - for high power linear use
* ECF10N20, ECF10P20, ECF20N20 & ECF20P20 - ideal for audio amplifier 
design

Die erste beiden (ECW und ECX) sind im TO-247 Gehäuse, die ECF im TO-3 
Gehäuse.

***
Für meine self-made Stromsenke habe ich N-MOSFETS vom Typ VNW50N04A (ST, 
"OMNIFET": fully autoprotected power MOSFET) verwendet, die sind auch 
explizit für den Linearbetrieb geeignet (42V, 0,012 Ohm, 50 A, 208 W, 
TO-247) und hat eine interne Übertemperatursicherung und 
Kurzschlussicherung (Gate wird über einen 100 Ohm Widerstand nach Source 
verbunden = Status Feedback). Allerdings gibt es das Teil schon ein paar 
Jahre nicht mehr aber es gibt diverse Anbieter, die Restbestände 
verkaufen.
Ich wollte es nur mal erwähnen.

von Icke ®. (49636b65)


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K. H. schrieb:
> Und weil ich neugierig war, habe ich mir das mal beim Mouser angesehen.
> Das Teil kostet pro Stück ca. 21 € und ist derzeit nicht lieferbar.
> Fabriklieferzeit: 86 Wochen

Zwei Stück kosteten mich in der Bucht 8,90€ incl. Versand. Aber dort 
sind die jetzt auch nicht mehr verfügbar. Hat wohl gleich jemand 
leergekauft.

K. H. schrieb:
> Icke ®. schrieb:
>>> Exicon hat besseres.
>>
>> Schön, teilst du dein Wissen mit uns?
>
> http://www.exicon.info/

Das war eher ein rhetorische Frage. Und was von deren "Audio"-MOSFETs 
bei ebay rumfleucht, ist jetzt auch kein Schnäppchen.

von Wendels B. (wendelsberg)


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Icke ®. schrieb:
> Zwei Stück kosteten mich in der Bucht 8,90€ incl. Versand.

Und anschliessend folgt das naechste Gejammer "alles nur Fakes..."

von Bernd K. (bernd_k97)


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Habe letztens in irgendeinem Elektronik-Bummi etwas drüber gelesen:
Das Schlagwort ist, "Wide SOA Mosfet"
https://eepower.com/new-industry-products/safer-linear-mode-operation-with-wide-soa-mosfets/

von Icke ®. (49636b65)


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Bernd K. schrieb:
> Habe letztens in irgendeinem Elektronik-Bummi etwas drüber
> gelesen:
> Das Schlagwort ist, "Wide SOA Mosfet"
> 
https://eepower.com/new-industry-products/safer-linear-mode-operation-with-wide-soa-mosfets/

Sieht nicht schlecht aus und akzeptabler Preis. Nur das Package ist 
wenig DIY-freundlich. Aber irgendwas is ja immer.

von Jens G. (jensig)


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Icke ®. schrieb:
> Bernd K. schrieb:
>> Habe letztens in irgendeinem Elektronik-Bummi etwas drüber
>> gelesen:
>> Das Schlagwort ist, "Wide SOA Mosfet"
>>
> 
https://eepower.com/new-industry-products/safer-linear-mode-operation-with-wide-soa-mosfets/
>
> Sieht nicht schlecht aus und akzeptabler Preis. Nur das Package ist
> wenig DIY-freundlich. Aber irgendwas is ja immer.

Naja, für einen Schalt-Mosfet vermutlich nicht wirklich schlecht, aber 
Richtung höherer Uds trotzdem nicht wirklich über den gesamten Bereich 
Ptot-fähig wie der BUZ11 (zumindest lt. ST).

von Brüno (dominic_m833)


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von Ths S. (motorburner)


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Hallo zusammen,

ich muss diesen 2 1/2 Jahre alten Thread mal ausgraben.

Ich suche einen N-MOSFET mit TO-247 oder TO-3P Gehäuse mit folgenden 
Eigenschaften:

- Lineartauglich
- Uds(max) min. 600V, besser 800V oder mehr
- Rds(on) max. 1R, gerne deutlich weniger
- Id(max) weniger relevant, da nur ca. 500mA Gleichstrom fließen
- P(max) >50W

Dinge wie Gate Charge oder sowas sind egal, da er als Linear-Vorregler 
für einen Spannungsregler dienen soll.

Ich wollte eigentlich einen der MDmesh-MOSFETs von ST nehmen, aber die 
haben im SOA kein DC-Betrieb spezifiziert.

Vielleicht hat jemand eine Idee.

von Jörg R. (solar77)


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Ths S. schrieb:
> ich muss diesen 2 1/2 Jahre alten Thread mal ausgraben.
>
> Ich suche..

Nein, hättest du nicht gemusst. Du hast den Thread für deine Suche 
gekapert.

Für dein Problem hättest du besser einen eigenen Thread aufgemacht, denn 
er hat nichts mit dem Sinn dessen zu zu was der TO hier zeigen wollte. 
User beginnen den Thread von Anfang an zu lesen..um dann auf deine 
Suchanfrage zu treffen;-(

> Vielleicht hat jemand eine Idee.

Parametrische Suche bei Mouser & Co bemühen.

: Bearbeitet durch User
von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Power Depletion MOSFET von Littelfuse. Oder gleich ein SMPS, bei 50W??

von H. H. (hhinz)


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Ths S. schrieb:
> Vielleicht hat jemand eine Idee.

Rosa Einhorn MOSFETs.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)



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H. H. schrieb:
> Rosa Einhorn MOSFETs.

Bedenke immer, dass Deine Vorschläge auch aufgegriffen werden können.

von Lotta  . (mercedes)


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Dieter D. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Rosa Einhorn MOSFETs.
>
> Bedenke immer, dass Deine Vorschläge auch aufgegriffen werden können.

Hey, geil!
Was nimmt man da, wenn ein Linearregler für ein Röhrengerät
aufgebaut werden soll, 300 Volt. 400 mA?

mfg

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Eine 100er Packung davon vielleicht:
LR8N3-G Microchip Technology Lineare Spannungsregler 450V Adj 3

Vielleicht kann der TO auch mit dem IGBT aus dem Thread leben, statt 
Mosfet:
Beitrag "IGBT-Audioendstufe mit 600V/400A-Modulen möglich?"

von Mark S. (voltwide)


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Lotta  . schrieb:
> Was nimmt man da, wenn ein Linearregler für ein Röhrengerät
> aufgebaut werden soll, 300 Volt. 400 mA?

Natürlich Röhren & Glimmstabis! Wenn schon altertümlich, dann auch 
richtig.

: Bearbeitet durch User
von Lotta  . (mercedes)


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Mark S. schrieb:
> Lotta  . schrieb:
>> Was nimmt man da, wenn ein Linearregler für ein Röhrengerät
>> aufgebaut werden soll, 300 Volt. 400 mA?
>
> Natürlich Röhren & Glimmstabis! Wenn schon altertümlich, dann auch
> richtig.

Ach, ich wollte eigendlich den Heiztrafo und die
immer müder werdenden EC360 weghaben...

mfg

von Ths S. (motorburner)


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Hallo,

Abdul K. schrieb:
> Power Depletion MOSFET

selbstleitende Typen kommen leider nicht in Frage - das hätte ich 
erwähnen müssen, sorry.

Abdul K. schrieb:
> Oder gleich ein SMPS, bei 50W??

Gerne, nur habe ich von der Auslegung keine Ahnung.

H. H. schrieb:
> Rosa Einhorn MOSFETs.

Es war klar, dass irgendjemand wieder einen solchen Beitrag bringen 
muss. So schön das gebündelte Wissen im µC-Forum auch ist, so schlecht 
ist teilweise der Umgang miteinander. Schade. Dein Beitrag bringt mir 
leider gar nichts und ich weiß auch nicht, was mir dieser Beitrag sagen 
soll. Gibst Du im realen Leben auch solche Antworten?

Dieter D. schrieb:
> Vielleicht kann der TO auch mit dem IGBT aus dem Thread leben

Da hatte ich schon drüber nachgedacht.

Danke an alle, die etwas sinnvolles beigetragen haben, ich ziehe mich 
direkt wieder zurück.

von Rainer W. (rawi)


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Ths S. schrieb:
> - Lineartauglich
> - Uds(max) min. 600V, besser 800V oder mehr
> - Rds(on) max. 1R, gerne deutlich weniger
> - Id(max) weniger relevant, da nur ca. 500mA Gleichstrom fließen
> - P(max) >50W

Ein bisschen genauer solltest du vielleicht werden. Der Unterschied für 
Uds(max) von 600V zu 800V bedeuten eine zusätzliche Verlustleistung von 
100W. Das passt nicht zu deinen "P(max) >50W". Was hast du für ein 
Eingangssignal?

von Marek N. (db1bmn)


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Ths S. schrieb:
> - Lineartauglich
> - Rds(on) max. 1R, gerne deutlich weniger
> - Id(max) weniger relevant, da nur ca. 500mA Gleichstrom fließen

Warum ist dir da ein besonders niedriger R_dson wichtig?
Im Linearbetrieb arbeitet das Teil eh als Stromquelle mit möglichst 
hohem Innenwiderstand.

Ein niedriger R_dson deutet auf ein Leistungsbauteil für Schaltbetrieb 
hin mit vielen parallel geschalteten MOSFET-Zellen. Das ist für 
Linearbetrieb kontraproduktiv.

von Harry R. (harry_r2)


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Wie kritisch sind die 1 Ohm, und "wo"?

Der IGW40N65F5
* hat eine DC-Linie bei der SOA, , nur der Hinweis "Recommended use at 
VGE>= 7.5V".
* hat leider bis zu 2mA Leckstrom, wenns warm wird
* ist kein Mosfet sondern ein IGBT, der Widerstand bei kleinen Strömen 
ist also höher als 1 Ohm
Den hatte ich nur im Kopf, weil es den bei Pollin gibt 
https://www.pollin.de/p/infineon-igbt-igw40n65f5-131155 und ich genau 
wegen der DC-Spec schonmal bei sowas reinschauen. Gibt sicher hunderte 
weitere IGBTs, die das auch haben/können.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Ths S. schrieb:
> Abdul K. schrieb:
>> Power Depletion MOSFET
>
> selbstleitende Typen kommen leider nicht in Frage - das hätte ich

Warum nicht?
Wie sieht die Quelle und Last genau aus?


> erwähnen müssen, sorry.
> Abdul K. schrieb:
>> Oder gleich ein SMPS, bei 50W??
>
> Gerne, nur habe ich von der Auslegung keine Ahnung.

Irgendein Netzteil dafür wird's doch fertig geben.


> H. H. schrieb:
>> Rosa Einhorn MOSFETs.
>
> Es war klar, dass irgendjemand wieder einen solchen Beitrag bringen muss

Na weil die Spec unrealistisch, exotisch oder nicht baubar erscheint!

von Harald W. (wilhelms)


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Ths S. schrieb:

>> Rosa Einhorn MOSFETs.
>
>  Dein Beitrag bringt mir leider gar nichts und ich weiß auch nicht,
> was mir dieser Beitrag sagen soll.

Vielleicht die Erkenntnis, das lineare FETs
 eine aussterbende Spezies sind?

von Thomas B. (thomas2)


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Ths S. schrieb:
> - Lineartauglich
> - Uds(max) min. 600V, besser 800V oder mehr
> - Rds(on) max. 1R, gerne deutlich weniger
> - Id(max) weniger relevant, da nur ca. 500mA Gleichstrom fließen
> - P(max) >50W

Woran erkennt man nun eigentlich genau, dass ein MOSFET lineartauglich 
ist? Ist da die in der SOA eingezeichnete DC-Kennlinie das einzige 
Kriterium?

Von https://www.aosmd.com/ gibt es etliche MOSFETs, bei denen in der SOA 
die DC-Kennlinie bis zur maximalen Betriebsspannung geht. Die 
Kombination 600 V mit Rds(on) deutlich kleiner als 1 Ohm lässt sich hier 
problemlos finden, bei 900 V wären es 1,3 Ohm:

https://www.aosmd.com/sites/default/files/res/datasheets/AOK9N90.pdf

Allerdings steht nirgends, dass die MOSFETs für Linearbetrieb gedacht 
sind, es sind eigentlich Schalttransistoren. Ist da noch irgendwo ein 
Haken, den ich übersehe?

: Bearbeitet durch User
von K. H. (hegy)


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Harald W. schrieb:
> Vielleicht die Erkenntnis, das lineare FETs
>  eine aussterbende Spezies sind?

Ist das tatsächlich so oder eine Annahme?

Thomas B. schrieb:
> Woran erkennt man nun eigentlich genau, dass ein MOSFET lineartauglich
> ist?

Das habe ich mich auch schon mehrfach gefragt. Meine Annahme ist, dass 
es im Datenbladl genannt wird.

> Ist da die in der SOA eingezeichnete DC-Kennlinie das einzige
> Kriterium?

Nein. Kurz: Die beim Linearbetrieb entstehende Wärme im "Reaktorkern" 
aka Die wird lokal zu hoch was zu anderen Betriebsparametern führt was 
wiederum eine Art Kettenreaktion auslöst und den "Reaktorkern" zum 
schmelzen bringt.

Thomas B. schrieb:
> Ist da noch irgendwo ein
> Haken, den ich übersehe?

Ja, genau die Sache mit dem internen Aufbau und die verschiedenen 
Betriebsparameter bei Kälte und Wärme.

Mehr ausführlich (dummerweise ist jetzt die Formatierung im Arsch):

**Q:** Can any MOSFET handle linear mode? If not, why?
**A:** Not all MOSFETs can safely operate in linear mode, and most 
standard power MOSFETs are poorly suited for it. The main limitation is 
**electro-thermal instability (ETI)**, which makes typical switching 
MOSFETs prone to self-destruction when used in linear operation.

#### Why Standard MOSFETs Struggle in Linear Mode
In the linear (or saturation) region, the MOSFET behaves like a 
voltage-controlled current source, and both its drain current ($$I_D$$) 
and drain-source voltage ($$V_{DS}$$) can be relatively high 
simultaneously, leading to significant power dissipation ($$P = I_D 
\times V_{DS}$$). In switching applications, this condition is brief, 
but in linear mode, the device must sustain it continuously. [3]

The problem is **non-uniform heating across the silicon die**. As 
temperature locally rises:
- The **threshold voltage $$V_{GS(th)}$$ decreases** (MOSFETs have a 
negative temperature coefficient).
- This locally increases current density.
- Higher current density increases local power and temperature even 
more.

This positive feedback loop — **electro-thermal instability (ETI)** — 
can create current “hot spots” that destroy the device. [1]

#### Linear-Mode MOSFETs and Design Considerations
Some specialized **linear-mode MOSFETs** exist, designed with die 
architectures and doping profiles to mitigate ETI and improve thermal 
uniformity. For general-purpose MOSFETs, manufacturers define a **Safe 
Operating Area (SOA)**, which limits allowable voltage, current, and 
duration of linear operation. Operating outside this area risks failure 
due to local overheating or activation of parasitic (bipolar) 
structures. [2][9][1]

#### Summary
| Type | Able to Handle Linear Mode? | Limitations |
| :-- | :-- | :-- |
| Standard power MOSFET | Rarely and only briefly | High risk of thermal runaway 
(ETI), current crowding, SOA violations [1][5] |
| Specialized linear MOSFET | Yes | Designed for uniform temperature and wide SOA 
[3][9] |

In essence, ordinary MOSFETs cannot reliably handle linear mode due to 
their inherent **thermal and electro-structural weaknesses**, but 
**purpose-built linear MOSFETs** with enhanced SOA and thermal design 
can.

#### Citations

[1] 
https://eepower.com/technical-articles/understanding-linear-mosfets-and-their-applications/

[2] https://www.mouser.com/pdfDocs/PowerMOSFETsinlinearmode.pdf

[3] 
https://www.nexperia.com/applications/interactive-app-notes/IAN50006_Power_MOSFETs_in_linear_mode

[4] https://www.mouser.com/pdfDocs/AN50006-2.pdf

[5] 
https://www.mouser.com/pdfDocs/Infineon-MOSFET_CoolMOS_7_linear_mode_at_high_voltage-ApplicationNotes-v01_00-EN.pdf

[6] 
https://www.eevblog.com/forum/beginners/transistor-vs-mosfet-for-linear-power-supply/

[7] 
https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-Linear_Mode_Operation_of_Radiation_Hardened_MOSFETS-ApplicationNotes-v01_01-EN.pdf?fileId=8ac78c8c84f2c0670184f501d5c01463

[8] 
https://www.reddit.com/r/ElectricalEngineering/comments/1bgm9ha/do_i_need_a_linear_mosfet_or_can_i_do_this_with/

[9] 
https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-ApplicationNote_Linear_Mode_Operation_Safe_Operation_Diagram_MOSFETs-AN-v01_00-EN.pdf?fileId=db3a30433e30e4bf013e3646e9381200

[10] 
https://www.eevblog.com/forum/beginners/linear-mode-operation-and-mosfet-fbsoa-question/

: Bearbeitet durch User
von Vanye R. (vanye_rijan)


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> **electro-thermal instability (ETI)**, which makes typical switching
> MOSFETs prone to self-destruction when used in linear operation.

Das ist ja grundsaetzlich bekannt. Die Frage ist nur ob man dem entgehen 
kann indem man einfach mit seiner Leistung DEUTLICH unter den 
Maximalwerten des Herstellers bleibt.
Klar, beruflich haette ich bedenken wenn ein Datenblatt das nicht 
erlaubt, aber bei privaten Bastelaktionen wuerde ich es machen und 
hoechstens die halbe Spannung, die halbe Leistung und ein drittel des 
maximalen Strom als Grenze betrachten und dann mal schauen was passiert.

Eine Sache ist mir gerade noch durch den Kopf gegangen. Ein 
Entwicklungsziel bei einem Transistor der explizit fuer Schaltbetrieb 
entwickelt wurde, duerfte wohl seine Geschwindigkeit sein. Ich wuerde 
also im Linearbetrieb sehr genau hinschauen ob der nicht irgendwo mal 
etwas schwingt.

Vanye

: Bearbeitet durch User
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