Niedriger Drain-Source-MOSFET-Leckstrom

Es gibt keine Garantie für Ihr Gerät. Es sind 300 nA bei 25 ° C und 3,3 uA bei hoher Temperatur typisch . In der Tat, wenn die Leckageverteilung Gaußsch ist (ein ziemlich großes "wenn"), würden Sie erwarten, dass 1uA eine vernünftige Schätzung für das Maximum wäre ($3 \sigma$).

Wenn Sie eine geringe typische Leckage wünschen , sollten Sie ein Gerät auswählen, das nicht größer ist (in Bezug auf den Drain-Nennstrom) als Sie benötigen, und eines mit einem relativ hohen$V_{TH}$eher als ein gigantischer MOSFET, der für 1,8-V-Antrieb ausgelegt ist. Einige Kleinsignal-MOSFETs haben typischerweise 1 pA bei 25 °C, was 300.000-mal besser ist als der SM74611.

Die meisten Menschen kümmern sich nicht so sehr um Leckagen, daher sind die maximalen Zahlen eher konservativ. Ich kenne keine Alternative zum Blick in Datenblätter, um zu sehen, was garantiert oder als typisch angegeben wird. Sie können es immer selbst messen, aber die nächste Charge könnte (theoretisch jedenfalls) ganz anders sein. Die gleiche Teilenummer von einem anderen Hersteller wird wahrscheinlich anders sein.

Ich habe kürzlich mehrere Signal- und sogar Leistungs-Mosfet-Geräte (z. B. FDP6030BL im TO220-Gehäuse) bei Raumtemperatur mit einem Agilent B1500 charakterisiert. Zu meiner großen Überraschung lag der Drain-Strom im AUS-Zustand (Vgs = 0) in den meisten Fällen (sogar in Leistungsgeräten!) Zwischen 0,1 pA und 10 pA (bei etwa Vds = 20 V), obwohl er insgesamt 1 uA betrug Datenblätter. Die schlechtesten hatten 100pA. Dies bedeutet jedoch nicht, dass alle Geräte eine so gute Leistung im AUS-Zustand zeigen!

Alte Frage, aber ich bin auf diese Diskussion gestoßen, als ich auf dasselbe Problem wie das OP gestoßen bin. Für die Nachwelt werde ich also beitragen, was ich gefunden habe.

Es sieht so aus, als ob ON Semiconductor für seine Familie von Kleinsignal-FETs (im Gegensatz zu anderen Anbietern) eine Ids-vs-Vds-Kurve für Vgs = 0 V (Leckstrom im AUS-Zustand) bereitstellt. Siehe Abbildung 6 des NTJD4001N für ein Beispiel. Diese Kurve zeigt, dass der Leckstrom etwa 20 nA beträgt , und das bei einer Sperrschichttemperatur von 125 °C. Für niedrigere Temperaturen wäre es kleiner.

Jetzt zeigt dasselbe Datenblatt auch an, dass der maximale Drain-Leckstrom (Idss) 1 uA beträgt, was ich auch auf Fairchild-nFET-Datenblättern gesehen habe. Denken Sie also daran, dass die Kurve in Abbildung 6 wahrscheinlich eine typische Verhaltenskurve ist. Aber meiner Meinung nach würden Sie im schlimmsten Fall (hohe Temperatur, große Vds usw.) immer nur 1 uA Leckage bekommen.

Ein niedriger Leckstrom im ausgeschalteten Zustand ist keine typische Schaltungsanforderung für Leistungs-MOSFETs. Insbesondere bei einer niedrigen oder sogar null Drain-Source-Spannung VDS. Die meisten Datenblätter spezifizieren die Leckage mit einem VDS nahe dem VDS-Durchbruch des Transistors, da diese Art von Leckage viel wichtiger für Leistungsschaltungen wie DC/DC-Wandlung ist. Bedenken Sie, dass 1 A Einschaltstrom gegenüber 1 uA Ausschaltstrom 6 Dekaden oder 120 dB sind; das ist eine dramatische Änderung des Stromflusses; Mehr zu verlangen scheint übertrieben.

Es ist frustrierend, dass es anscheinend keine MOSFETs gibt, die für analoges Schalten mit geringem Leckstrom ausgelegt sind. Sie könnten einen analogen Schalter in Betracht ziehen. Das Gerät mit der niedrigsten Leckage, das ich finden konnte, ist das MAX326/MAX327. Diese haben Einschaltwiderstände von etwa 2 k, so dass sie nur für das Schalten mit niedrigem Strom akzeptabel sind.

MOSFETs mit Spezifikationen für geringe Leckage existieren, aber sie sind Teil eines Halbleiterrelais. Dies bedeutet, dass sie den Vorteil von Back-to-Back-Geräten für bidirektionale Spannungsblockierung und optische Isolierung des "Gates" von den geschalteten Knoten bieten. Es gibt viele Nachteile wie langsame Schaltgeschwindigkeit, höhere Kosten, weniger Auswahlmöglichkeiten und typischerweise mehr Kapazität an den geschalteten Knoten für den gleichen Ron wie bei einem diskreten MOSFET.

Sie können den Drain-Source-Leckstrom verringern, indem Sie die Gate-Spannung verringern. Die meisten Leistungs-MOSFETs sind für eine Gate-Source-Spannung von +/-10 bis +/-20 V ausgelegt. Das negative Treiben des Gates auf einem n-Kanal-Gerät verringert die Leckage. Eine negativere Gate-Spannung verarmt den Elektronenkanal weiter. Thermisch erzeugte Elektronen, die für das Lecken verantwortlich sind, werden durch das elektrische Feld des Gates vom Kanal weg und in den Körper getrieben (der in einem diskreten FET mit der Source verbunden ist). Es gibt viele Untersuchungen und Daten, die diesen unterschwelligen Leitungseffekt zeigen. Das meiste davon ist auf die Feinleitungs-IC-Verarbeitung ausgerichtet, bei der sich die Unterschwellenleckage von Millionen von Transistoren zu einem großen statischen Strom summieren kann.

Etwas, worüber Sie möglicherweise keine Kontrolle haben, ist die Temperatur des FET, aber eine niedrigere Temperatur bedeutet eine geringere Leckage.

Vergessen Sie nicht, dass möglicherweise ein pn-Übergang zwischen dem Gate und der Source vorhanden ist (um das Gate zu schützen), sodass das negative Ansteuern des Gates den Leckstrom zwischen Gate und Source erhöhen kann.

Der BSC067N06LS3G hat einen typischen Leckstrom von 0,1 uA. Es ist auch für 50A und 60V ausgelegt. Das BSC093N04LSG ist das gleiche. Vielleicht müssen Sie sich die MOSFETs von Infineon ansehen. Das sind alles typische Werte. Maximalwerte sind 1uA. Ihr Gerät hat normalerweise auch 0,3 uA.

Es gibt übrigens keinen Trick, um den Ableitstrom zu reduzieren – man muss nur das richtige Gerät finden.

Nexperia veröffentlichte einen App-Hinweis über FET-Leckstrom, in dem mehrere FETs mit geringem Leckstrom erwähnt wurden, die bis zu 25 nA bei 5 V und 50 nA bei 1,8 V spezifiziert sind:

• PMZ950UPEL P-Kanal
• PMZ600UNEL N-Kan
• siehe andere in Tabelle 1 auf Seite 7 desselben Dokuments

https://assets.nexperia.com/documents/application-note/AN90009.pdf

Außerdem hat Infineon mehrere FETs mit einem Drain-Source-Leckstrom, der bis auf 0,1 uA herunter spezifiziert ist:

• BSS 223PW P-Kan
• BSS138W N-Kanal

https://www.infineon.com/cms/en/product/power/mosfet/small-signal-small-power

Wenn Sie einen FET mit geringem Leckstrom in einem handlichen Gehäuse suchen ...

Während die Infineon-Teile, die Andy in seiner Antwort erwähnt, gute garantierte Leckagespezifikationen haben, sind sie mit nahezu bleifreien (flachen Blei-) Paketen relativ schwer zu bearbeiten, und die in alexeis Antwort erwähnten Nexperia-Teile sind schlechter. Schlimmer noch, zum Zeitpunkt des Schreibens dieser Antwort leidet der BSS138 unter Lieferengpässen. Allerdings gibt es hier noch eine "Jellybean" -Option, nämlich den BSS123 . Es ist bei mehreren Anbietern auf maximal 10 nA I _DSS bei einer V _DS von 20 V spezifiziert (ON Semi und Diodes sind diejenigen, die ich überprüft habe, da Nexperia das Teil an ihrem Ende als NRND auflistet).