1. Type de canal
La première étape dans la sélection d'un bon transistor à effet de champ consiste à décider d'utiliser un transistor à effet de champ à canal N ou à canal P. Dans une application de puissance typique, lorsqu'un transistor à effet de champ est mis à la terre et que la charge est connectée à la tension principale, le transistor à effet de champ constitue un interrupteur côté basse tension. Dans un commutateur côté basse tension, un transistor à effet de champ à canal N doit être utilisé, en raison de considérations de la tension requise pour éteindre ou allumer l'appareil. Lorsque le transistor à effet de champ est connecté au bus et à la terre de charge, un commutateur côté haute tension doit être utilisé. Les transistors à effet de champ à canal P sont généralement utilisés dans cette topologie, ce qui est également dû à la prise en compte de la commande de tension.
2. Tension nominale
Déterminez la tension nominale requise ou la tension maximale que l'appareil peut supporter. Plus la tension nominale est élevée, plus le coût de l'appareil est élevé. Selon l'expérience pratique, la tension nominale doit être supérieure à la tension de la ligne principale ou à la tension du bus. Cela fournira une protection suffisante pour que les FET ne tombent pas en panne.
En termes de sélection d'un FET, il est important de déterminer la tension maximale qui peut être supportée du drain à la source, c'est-à-dire la VDS maximale. Il est important de savoir que la tension maximale qu'un FET peut supporter varie avec la température. Il faut tester la plage de variation de tension sur toute la plage de température de fonctionnement. La tension nominale doit avoir une marge suffisante pour couvrir cette plage de variation afin de garantir que le circuit ne tombe pas en panne. D'autres facteurs de sécurité à prendre en compte incluent les transitoires de tension induits par l'électronique de commutation (comme les moteurs ou les transformateurs). La tension nominale varie d'une application à l'autre ; généralement, 20 V pour les appareils portables, 20 à 30 V pour les alimentations FPGA et 450 à 600 V pour les applications 85 à 220 VCA.
3. Courant nominal
Le courant nominal doit être le courant maximal que la charge peut supporter dans tous les cas. Comme dans le cas de la tension, assurez-vous que le transistor à effet de champ sélectionné peut supporter ce courant nominal, même lorsque le système génère des pointes de courant. Les deux cas actuels considérés sont le mode continu et les pointes d'impulsions. En mode de conduction continue, le transistor à effet de champ est en régime permanent, lorsque le courant traverse en permanence le dispositif. Un pic d'impulsion se produit lorsqu'il y a un courant d'appel (ou un pic de courant) important qui traverse l'appareil. Une fois le courant maximal dans ces conditions déterminé, il suffit de sélectionner directement l'appareil pouvant supporter ce courant maximal.
4. Perte de conduction
En pratique, le transistor à effet de champ n'est pas le dispositif idéal, car il y aura une perte d'énergie électrique dans le processus conducteur, appelée perte de conduction. Transistor à effet de champ dans le "on" comme une résistance variable, par le RDS de l'appareil (ON) est déterminé, et avec la température et les changements significatifs. La dissipation de puissance de l'appareil peut être calculée par Iload2 × RDS (ON), et comme la résistance à l'état passant varie avec la température, la dissipation de puissance variera également proportionnellement. Plus la tension VGS appliquée au transistor à effet de champ est élevée, plus le RDS (ON) sera petit ; à l'inverse plus le RDS (ON) sera élevé. Notez que la résistance RDS (ON) augmentera légèrement avec le courant. Diverses variations de paramètres électriques sur la résistance RDS (ON) peuvent être trouvées dans la fiche technique fournie par le fabricant.
5. Dissipation thermique du système
Deux scénarios différents doivent être envisagés, à savoir le cas le plus défavorable et le cas réel. Il est recommandé d'utiliser le calcul du pire cas, car il offre une plus grande marge de sécurité et garantit que le système ne tombera pas en panne. Il y a aussi quelques mesures à noter sur la fiche technique du FET ; la température de jonction de l'appareil est égale à la température ambiante maximale plus le produit de la résistance thermique et de la puissance dissipée (température de jonction=température ambiante maximale plus [résistance thermique x puissance dissipée]). Selon cette équation, la dissipation de puissance maximale du système peut être résolue, qui est par définition égale à I2 × RDS (ON). Nous voulons déjà passer le courant maximum de l'appareil, vous pouvez calculer le RDS (ON) à différentes températures. De plus, la dissipation thermique de la carte et de son transistor à effet de champ doit être effectuée.
Le claquage par avalanche se produit lorsque la tension inverse sur un dispositif à semi-conducteur dépasse la valeur maximale et qu'un champ électrique puissant se forme pour augmenter le courant dans le dispositif. Une augmentation de la taille de la plaquette améliorera la résistance aux avalanches et améliorera finalement la robustesse du dispositif. Par conséquent, choisir un emballage plus grand peut prévenir efficacement les avalanches.
6. Commutation des performances
De nombreux paramètres affectent les performances de commutation, mais les plus importants sont la capacité grille/drain, grille/source et drain/source. Ces capacités génèrent des pertes de commutation dans l'appareil car elles doivent être chargées à chaque interrupteur. La vitesse de commutation du transistor à effet de champ est ainsi réduite et le rendement du dispositif diminue. Pour calculer la perte totale de l'appareil lors de la commutation, la perte lors de la mise en marche (Eon) et la perte lors de la désactivation (Eoff) sont calculées. La puissance totale du commutateur FET peut être exprimée par l'équation suivante : Psw=(Eon plus Eoff) × fréquence de commutation. Et la charge de grille (Qgd) a le plus grand effet sur les performances de commutation.
