1. نوع القناة
تتمثل الخطوة الأولى في اختيار جهاز ترانزستور جيد للتأثير الميداني في تحديد ما إذا كنت ستستخدم ترانزستور تأثير المجال N-channel أو P-channel. في تطبيق الطاقة النموذجي ، عندما يتم تأريض ترانزستور ذو تأثير ميداني ويتم توصيل الحمل بجهد الجذع ، يشكل الترانزستور ذو التأثير الميداني مفتاحا جانبيا منخفض الجهد. في المفتاح الجانبي منخفض الجهد ، يجب استخدام ترانزستور ذو تأثير ميداني للقناة N ، نظرا لاعتبارات الجهد المطلوب لإيقاف تشغيل الجهاز أو تشغيله. عندما يتم توصيل ترانزستور تأثير المجال بالحافلة وتحميل الأرض ، يجب استخدام مفتاح جانبي عالي الجهد. عادة ما تستخدم ترانزستورات تأثير حقل القناة P في هذه الطبولوجيا ، والتي ترجع أيضا إلى النظر في محرك الجهد.
2. تصنيف الجهد
حدد تصنيف الجهد المطلوب ، أو الحد الأقصى للجهد الذي يمكن للجهاز تحمله. كلما زاد الجهد المقنن ، زادت تكلفة الجهاز. وفقا للخبرة العملية ، يجب أن يكون الجهد المقنن أكبر من جهد خط الجذع أو جهد الحافلة. سيوفر هذا حماية كافية حتى لا تفشل FETs.
من حيث اختيار FET ، من المهم تحديد الحد الأقصى للجهد الذي يمكن تحمله من التصريف إلى المصدر ، أي الحد الأقصى ل VDS. من المهم أن تعرف أن الجهد الأقصى الذي يمكن أن يتحمله FET يختلف باختلاف درجة الحرارة. يجب علينا اختبار نطاق تباين الجهد على نطاق درجة حرارة التشغيل بأكمله. يجب أن يكون للجهد المقنن هامش كاف لتغطية هذا النطاق من التباين لضمان عدم فشل الدائرة. تشمل عوامل السلامة الأخرى التي يجب مراعاتها عابرات الجهد الناتجة عن تبديل الإلكترونيات (مثل المحركات أو المحولات). يختلف الجهد المقنن من تطبيق إلى آخر ؛ عادة ، 20 فولت للأجهزة المحمولة ، و 20 إلى 30 فولت لإمدادات الطاقة FPGA ، و 450 إلى 600 فولت لتطبيقات 85 إلى 220 فولت تيار متردد.
3. تصنيف الحالي
يجب أن يكون التيار المقنن هو الحد الأقصى للتيار الذي يمكن أن يتحمله الحمل في جميع الحالات. على غرار حالة الجهد ، تأكد من أن الترانزستور ذو التأثير الميداني المحدد يمكنه تحمل هذا التيار المقنن ، حتى عندما يولد النظام تيارات سبايك. الحالتان الحاليتان اللتان تم النظر فيهما هما الوضع المستمر وطفرات النبض. في وضع التوصيل المستمر ، يكون ترانزستور التأثير الميداني في حالة ثابتة ، عندما يمر التيار باستمرار عبر الجهاز. ارتفاع النبض هو عندما يكون هناك اندفاع كبير (أو تيار سبايك) يتدفق عبر الجهاز. بمجرد تحديد الحد الأقصى للتيار في ظل هذه الظروف ، من الضروري فقط تحديد الجهاز الذي يمكنه تحمل هذا التيار الأقصى مباشرة.
4. فقدان التوصيل
في الممارسة العملية ، فإن ترانزستور التأثير الميداني ليس هو الجهاز المثالي ، لأنه سيكون هناك فقدان للطاقة الكهربائية في العملية الموصلة ، والتي تسمى فقدان التوصيل. يتم تحديد ترانزستور التأثير الميداني في "on" مثل المقاومة المتغيرة ، بواسطة RDS (ON) الخاص بالجهاز ، ومع درجة الحرارة والتغيرات الكبيرة. يمكن حساب تبديد الطاقة للجهاز بواسطة Iload2×RDS (ON) ، وبما أن المقاومة تختلف باختلاف درجة الحرارة ، فإن تبديد الطاقة سيختلف أيضا بشكل متناسب. كلما زاد الجهد VGS المطبق على ترانزستور تأثير المجال ، كلما كان RDS (ON) أصغر ؛ على العكس من ذلك ، كلما ارتفع RDS (ON). لاحظ أن مقاومة RDS (ON) سترتفع قليلا مع التيار. يمكن العثور على اختلافات مختلفة في المعلمات الكهربائية على مقاومة RDS (ON) في ورقة البيانات الفنية التي تقدمها الشركة المصنعة.
5. نظام تبديد الحرارة
ويجب النظر في سيناريوهين مختلفين، هما أسوأ الحالات والحالة الحقيقية. يوصى باستخدام حساب أسوأ الحالات ، لأنه يوفر هامشا أكبر من الأمان ويضمن عدم فشل النظام. هناك أيضا بعض القياسات التي يجب ملاحظتها في ورقة بيانات FET. درجة حرارة الوصلة للجهاز تساوي الحد الأقصى لدرجة الحرارة المحيطة بالإضافة إلى ناتج المقاومة الحرارية وتبديد الطاقة (درجة حرارة الوصلة = درجة الحرارة المحيطة القصوى + [المقاومة الحرارية × تبديد الطاقة]). وفقا لهذه المعادلة ، يمكن حل الحد الأقصى لتبديد الطاقة للنظام ، والذي يساوي بحكم تعريفه I2 × RDS (ON). نريد بالفعل تمرير الحد الأقصى لتيار الجهاز ، يمكنك حساب RDS (ON) في درجات حرارة مختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يتم تبديد حرارة الترانزستور ذو التأثير الميداني.
انهيار الانهيار الجليدي هو عندما يتجاوز الجهد العكسي على جهاز أشباه الموصلات القيمة القصوى ويتم تشكيل مجال كهربائي قوي لزيادة التيار في الجهاز. زيادة في حجم رقاقة تحسين مقاومة الانهيارات الثلجية وتحسين في نهاية المطاف متانة الجهاز. لذلك ، فإن اختيار حزمة أكبر يمكن أن يمنع بشكل فعال الانهيارات الثلجية.
6. تبديل الأداء
هناك العديد من المعلمات التي تؤثر على أداء التبديل ، ولكن أهمها البوابة / التصريف ، البوابة / المصدر وسعة التصريف / المصدر. تولد هذه السعات خسائر في التبديل في الجهاز لأنه يجب شحنها عند كل مفتاح. وبالتالي يتم تقليل سرعة تبديل الترانزستور ذو التأثير الميداني وتنخفض كفاءة الجهاز. لحساب إجمالي فقدان الجهاز أثناء التشغيل ، يتم حساب الخسارة أثناء التشغيل (Eon) والخسارة أثناء إيقاف التشغيل (Eoff). يمكن التعبير عن القدرة الإجمالية لمفتاح FET بالمعادلة التالية: Psw = (Eon + Eoff) × تردد التبديل. وشحنة البوابة (Qgd) لها أكبر تأثير على أداء التبديل.
