Ich habe kürzlich einen großen 12-V-Lüfter-PWM-Controller mit einem n-Typ-MOSFET mit 11 A und einem Gate-Treiber-IC verdrahtet. Beim Testen des MOSFET ohne Kühlkörper (wahrscheinlich eine schlechte Idee ...) bemerkte ich, dass er auf Übertemperatur auf eine Weise reagierte, die ich nur schwer erklären kann: indem er in einen teilweise eingeschalteten Zustand überging, in dem sogar 0 V am Gate vorhanden waren 700 mA Strom flossen noch durch den Lüfter. Ich fand das überraschend; Tests mit verschiedenen Lasten und Szenarien haben gezeigt, dass 1) eine 10-W-LED-Array-Last denselben Effekt zeigt 2) eine 2-W-LED-Array-Last keinen Effekt zeigt 3) ein offener Stromkreis (keine Last) keinen Effekt zeigt 4) ein heißer MOSFET bleibt aus, wenn der Stromkreis extern unterbrochen wird.
Meine Frage ist jetzt warum. Es sollte beachtet werden, dass der MOSFET nicht beschädigt ist; Nach dem Abkühlen schaltet es den Lüfter einwandfrei. Außerdem hatte der Lüfter immer eine angemessene Dämpfungsdiode, daher denke ich nicht, dass die Gegen-EMK hier die Erweiterung ist. Ich habe auch verschiedene MOSFETs getestet, die durchweg den gleichen Effekt zeigen.
Meine Frage ist jetzt: Was bewirkt, dass sich der MOSFET so verhält? Wenn es sich nur um durch thermische Anregung erzeugte freie Ladungsträger handeln würde, wären diese nach dem Unterbrechen und Wiederverbinden des Lastkreises (#4) nicht weiterhin vorhanden?
(Beachten Sie, dass dies rein akademisch ist - ich verstehe, dass der MOSFET ohne seinen Kühlkörper die Spezifikation verliert und voraussichtlich auf die eine oder andere Weise ausfallen wird, aber ich möchte die Physik hinter diesem bestimmten Fehlermodus verstehen.)
Wir bauen Hochtemperaturschaltungen und stellen fest, dass wir dieses Phänomen in einem Ofen testen müssen, obwohl wir im Allgemeinen mit höheren Spannungen arbeiten. IDSS steigt bei allen MOSFETs mit der Temperatur und erreicht schließlich einen Punkt, an dem das Leck ausreicht, um es heiß zu halten, oder es läuft weg; Das heißt, die durch den Leckstrom erzeugte Wärme (in Ihrem Fall 0,7 * 12 oder 8 Watt) erwärmt den Übergang ausreichend, um den großen Leckstrom aufrechtzuerhalten oder ihn weiter ansteigen zu lassen. Keine akademische Antwort, aber vielleicht gibt es da draußen einen Festkörperphysiker, der erklären kann, warum das passiert.
Ich würde annehmen, dass sich der FET durch die hohe Temperatur ein bisschen wie ein Verarmungstyp verhält, sodass der n-Kanal auch ohne Gate-Potenzial offen bleibt. Es wäre interessant zu sehen, ob Sie den Kanal durch Anlegen einer Sperrspannung "ausblasen" können. Ich bin nicht tief genug in der Festkörperphysik, um den Vergleich sicher zu stellen, aber bei IGBTs gibt es auch einen Effekt, bei dem das Elektron-Loch-Plasma nach dem Ausschalten einige Zeit braucht, um gelöscht zu werden. Ich behaupte nicht, dass irgendetwas davon wahr ist, vielleicht kann jemand falsche Annahmen kommentieren.
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