Dispositivi di potenza - MOSFET

I Mosfet pilotano i servo-motori, i solenoidi, gli alimentatori di potenza, e sono utili in una larga casistica di applicazioni robotiche. Per esempio, per guidare un motore in corrente continua, si usa la configurazione cosiddetta a ponte H basata su quattro Mosfet.

Quando il Mosfet viene usato come interruttore, la grandezza controllata è la corrente di drain attraverso un opportuno segnale di gate. E anche in questo caso, un'importante criterio di progettazione è il tempo di switching, che merita un'attenzione particolare da parte del designer.

Il tempo di switching di un Mosfet è determinato dal tempo di carica della capacità interna del dispositivo. La tensione gate-source deve prima caricare la capacità d'ingresso del dispositivo oltre una tensione di soglia prima che questo possa passare nello stato di on e quindi la corrente di drain possa scorrere. Per caratterizzare un Mosfet è quindi fondamentale conoscere il ritardo nel passaggio dallo stato di on a quello di off (meccanismo acceso-spento) così come il tempo di salita e discesa nella carica del capacitore.
Ancora una volta, per la misura di questi parametri si collega all'ingresso un AFG che fornisce il segnale di ingresso per il test. L'uso di un AFG con uno stadio di uscita ad elevata ampiezza integrato, al posto di un amplificatore esterno, fornisce all'operatore la possibilità di controllare in maniera diretta il livello della tensione di ingresso senza la necessità di usare un oscilloscopio per la misura di questo. Grazie a questo accorgimento, migliora l'accuratezza della misura e si riducono i tempi dei vari settaggi.
Successivamente l'oscilloscopio viene collegato al circuito di prova come mostrato in figura e quindi vengono diagrammati i risultati delle varie prove.

Il ritardo d'accensione è quello che trascorre da quando la tensione d'ingresso è al 10% del suo valore finale al tempo in cui la tensione drain-source raggiunge il 90% del suo valore iniziale.

In modo analogo si determina poi il ritardo di spegnimento come il tempo che intercorre da quando la tensione gate-source si trova al 90% del suo valore finale fino a quando la tensione di uscita si trova al 10% del suo valore iniziale.
In conclusione
Per un più efficace design, i dispositivi di potenza quali IGBT e Mosfet necessitano di essere caratterizzati sulla base di un carico reale, così che tutti i parametri di pilotaggio del circuito possano essere ottimizzati in funzione dell'applicazione specifica.
Le performance di un IGBT variano in funzione del tipo di carico, il quale influisce sulla velocità di switch e sulla posizione nella regione di sicurezza. Una particolare attenzione merita la tensione di gate, che è uno dei parametri cardine dell'intero processo di ottimizzazione. Lo stesso possiamo dire per il Mosfet, nel cui caso una efficiente caratterizzazione dei parametri serve a scoprire l'effettivo funzionamento del dispositivo all'interno di una specifica applicazione.
La possibilità di pilotare i nostri circuiti con appropriati segnali, rende il processo di caratterizzazione più veloce ed efficiente. Un aiuto in tal senso ci viene fornito dall'utilizzo dell'AFG.

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