الصفحة الرئيسية > الدوائر المتكاملة الدوائر المتكاملة > TK100E10N1

TK100E10N1

100V N-ch power MOSFET، 100A/207A، 3.4mOhm RDS (تشغيل)، U-MOS VIII-H، TO-220، 255W، 140nC Qg، منظمات تبديل

596

المخزون الفعال

انتقل إلى الاستفسار

Image for reference only

جزء الشركة المصنعة ： جزء الشركة المصنعة

TK100E10N1

الحزمة ： الحزمة

TO-220 (3 سنون + علامة تبويب) (10.16 × 15.1 × 4.45 مم، 2.54 مم)

الوصف

إن TK100E10N1 من توشيبا عبارة عن MOSFET ذو قناة N ذات وضع التحسين 100 فولت باستخدام تقنية بوابة الخندق U-MOS VIII-H في حزمة ذات 3 سنون TO-220 عبر ثقب (10.16 × 15.1 × 4.45 مم). المواصفات الرئيسية: VDSS = 100 فولت؛ VGSS = زائد/ناقص 20 فولت؛ ID = 100 أمبير (محدود الحزمة) / 207 أمبير (محدود السيليكون، TC=25C)؛ IDP (النبض) = 434 أمبير (tp=1 مللي ثانية)؛ PD = 255 واط (TC=25C)؛ RDS(تشغيل) = 2.8 م أوم نموذجي / 3.4 م أوم كحد أقصى عند VGS=10 فولت؛ VGS(th) = 2.0-4.0V؛ IDSS = 10uA كحد أقصى (VDS=100V)؛ IGSS = 100nA كحد أقصى؛ Ciss = 8800 pF نموذجي؛ Coss = 1500 pF نموذجي؛ Qg = 140 nC نموذجي (VGS=10V)؛ Qgd = 38 nC نموذجي؛ tr = 32 ns نموذجي؛ tf = 45 ns نموذجي؛ tr = 93 ns نموذجي؛ Qrr = 220 nC نموذجي؛ EAS = 222 mJ (انهيار جليدي بنبضة واحدة)؛ IAR = 100A؛ Rth(ch-c) = 0.49 C/W؛ Rth(ch-a) = 83.3 C/W. مصممة لتبديل منظمات الجهد (محولات التيار المستمر - التيار المستمر ومحركات المحركات وإمدادات الطاقة). نطاق التطبيق: تبديل منظمات الجهد. التوليد: U-MOS VIII-H. متوافقة مع RoHS (مع إعفاء لحام TO-220 عالي الحرارة)، EAR99. المنتج النشط.

مقدمة المنتج:TK100E10N1 مقدمة المنتج

إن TK100E10N1 من توشيبا عبارة عن MOSFET ذو قناة N 100 فولت من Toshibas عبارة عن تقنية بوابة الخندق U-MOS VIII-H لتحقيق مقاومة منخفضة للغاية (2.8 ملي أوم نموذجي) في حزمة قياسية من خلال ثقب TO-220. وهي مصممة لتطبيقات التبديل عالية التيار في محولات التيار المستمر - التيار المستمر ومحركات المحركات وإمدادات الطاقة حيث تكون خسائر التوصيل المنخفضة والتبديل السريع أمرًا بالغ الأهمية.

وتمثل تقنية U-MOS VIII-H الجيل الثامن من منصة Toshibas MOSFET ذات البوابة الخندقية المحسّنة للتطبيقات عالية الجهد (60-150 فولت). تخلق بنية بوابة الخندق قنوات عمودية في السيليكون، مما يسمح بكثافة قنوات أعلى بكثير من MOSFETs المستوية. ويؤدي ذلك إلى انخفاض RDS(on) لكل وحدة مساحة القالب، مما يتيح مواصفات RDS(on) بحد أقصى 3.4 م أوم عند VGS=10 فولت في قالب يتناسب مع القيود الحرارية لحزمة TO-220.

إن التصنيف 100 فولت يجعل هذا الموزع MOSFET مناسبًا لأنظمة السيارات بجهد 48 فولت (بطارية 12 فولت بهامش 4 أضعاف) وإمدادات الطاقة الصناعية بجهد 24 فولت و48 فولت، وأنظمة الاتصالات بجهد -48 فولت. يعني 2.8 م أوم RDS (تشغيل) 2.8 م أوم أنه عند تيار مستمر 50 أمبير، يكون فقدان التوصيل 7 وات فقط (I2R = 502 × 0.0028)، وهو أمر يمكن التحكم فيه باستخدام بالوعة حرارية متواضعة. عند 100 أمبير، يرتفع فقدان التوصيل إلى 28 وات، مما يتطلب حلًا حراريًا أكثر أهمية.

تُعد شحنة البوابة الكلية البالغة 140 nC مرتفعة نسبيًا بسبب حجم القالب الكبير المطلوب لانخفاض RDS (تشغيل). تحدد شحنة البوابة هذه فقدان التبديل ومتطلبات طاقة سائق البوابة. بالنسبة لتردد تبديل يبلغ 100 كيلو هرتز مع محرك بوابة 10 فولت، فإن تبديد طاقة محرك البوابة هو Qg x VGS x f = 140 nC × 10 فولت × 100 كيلو هرتز = 0.14 واط، وهو متواضع. ومع ذلك، تساهم انتقالات التبديل (ارتفاع 32 نانو ثانية وانخفاض 45 نانو ثانية) في خسائر التبديل التي تزداد مع التردد، مما يجعل هذا MOSFET الأنسب للتطبيقات التي تقل عن 200-300 كيلوهرتز.

يشير تصنيف طاقة الانهيار الجليدي البالغ 222 ملي جول (نبضة واحدة) وتيار الانهيار الجليدي البالغ 100 أمبير إلى أن TK100E10N1 يمكنه امتصاص الطاقة بأمان من ردة الحمل الاستقرائي أثناء أحداث التبديل غير المثبتة. هذا مهم في تطبيقات محرك المحرك ومحرك الملف اللولبي حيث يمكن أن تكون الطاقة الاستقرائية كبيرة.

إن وقت استرداد الصمام الثنائي العكسي للجسم البالغ 93 نانوثانية وشحنة الاسترداد العكسي البالغة 220 نانوثانية هي قيم معتدلة تؤثر على الكفاءة في طوبولوجيا الجسر (نصف الجسر، والجسر الكامل، والباكس المتزامن) حيث يتم توصيل الصمام الثنائي للجسم خلال فترة الوقت الميت. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب استرداد الصمام الثنائي الجسمي بشكل أسرع، ضع في اعتبارك MOSFETs المحسّنة خصيصًا للتصحيح المتزامن أو استخدم صمامات Schottky الثنائية الخارجية بالتوازي مع الصمام الثنائي الجسمي.

يعكس التصنيف الحالي للحزمة 100 أمبير (مقابل تصنيف السيليكون 207 أمبير) محدودية إطار الرصاص TO-220 وأسلاك الربط. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب أكثر من 100 أمبير تيار مستمر، يوصى باستخدام حزمة TO-247 أو حزمة D2PAK بإطار رصاص أثقل. يتطلب تصنيف تبديد الطاقة بقدرة 255 واط عند TC=25 درجة مئوية بالوعة حرارية لا نهائية؛ يجب أن يأخذ التصميم الحراري العملي في الحسبان المقاومة الحرارية للبالوعة الحرارية ودرجة الحرارة المحيطة.

مبدأ العمل:TK100E10N1 مبدأ العمل

تعمل TK100E10N1 كبوابة خندق TK100E10N1 في وضع تحسين القناة N باستخدام تقنية بوابة الخندق U-MOS VIII-H.

تقنية بوابة الخندق-البوابة U-MOS VIII-H: تستخدم تقنية U-MOS VIII-H (الجيل الثامن عالي الجهد) هيكل بوابة خندق عمودي حيث يتم تشكيل أقطاب البوابة في خنادق عميقة محفورة في السيليكون. يتدفق التيار عمودياً من التصريف (الجزء الخلفي من القالب) عبر منطقة الانجراف، من خلال قناة الانعكاس على الجدران الجانبية للخندق إلى المصدر (أعلى القالب). يوفر هذا الهيكل العمودي العديد من المزايا: (1) تتشكل القناة على الجدران الجانبية العمودية للخندق، مما يوفر كثافة قناة عالية ومقاومة منخفضة للقناة؛ (2) يتدفق التيار عموديًا، مما يزيل التزاحم الجانبي للتيار الذي يحدث في MOSFETs المستوية؛ (3) يمكن جعل درجة ميل الخلية صغيرة جدًا، مما يزيد من عدد الخلايا لكل وحدة مساحة. والنتيجة هي RDS (تشغيل) منخفضة للغاية لكل وحدة مساحة القالب.

منطقة الانجراف وتقييم الجهد: يتم تحديد تصنيف الجهد 100 فولت من خلال سمك منطقة الانجراف من النوع N بين الجسم P والركيزة N+. عندما يتم تطبيق VDS (موجب التصريف)، تكون الوصلة P-N بين الجسم P ومنطقة الانجراف N منحازة عكسيًا، وتمتد منطقة النضوب إلى منطقة الانجراف. يجب أن تكون منطقة الانجراف سميكة بما فيه الكفاية ومخدرة بشكل خفيف بما يكفي لتحمل 100 فولت دون انهيار، ولكن هذا يزيد من مقاومة منطقة الانجراف، وهو مكون رئيسي في RDS (تشغيل). تعمل تقنية U-MOS VIII-H على تحسين المظهر الجانبي لمنطقة الانجراف (بما في ذلك البنية المقترنة بالشحن أو تقنية إعادة التزويد) لتقليل مقاومة الانجراف مع الحفاظ على جهد الانهيار 100 فولت.

عملية التبديل: عندما يتم تطبيق جهد موجب أعلى من VGS(th) (2.0-4.0 فولت) على البوابة، تتشكل طبقة انعكاسية (قناة من النوع N) على سطح الجسم P على طول الجدران الجانبية للخندق، وتربط المصدر N+ بمنطقة الانجراف N. يتدفق التيار من المصرف إلى المصدر (الاتجاه التقليدي). عند إزالة جهد البوابة (VGS = 0 فولت)، تختفي طبقة الانعكاس ويتوقف التيار. تكون سرعة التحويل محدودة بالوقت اللازم لشحن سعة البوابة وتفريغها (Ciss = 8,800 pF). يجب على مشغّل البوابة توفير شحنة البوابة (Qg = 140 nC) أثناء التشغيل وامتصاصها أثناء الإيقاف.

عملية الانهيار الجليدي: عندما يتم إيقاف تشغيل الحمل الحثي، يمكن أن يرتفع جهد التصريف فوق جهد الانهيار (BVdss) بسبب الركلة الحثية (V = L x dI/dt). في وضع الانهيار الجليدي، تقوم MOSFET بتوصيل التيار من خلال ترانزستور NPN الطفيلي المكون من مصدر N+، والجسم P، ومنطقة الانجراف N. تم اختبار الانهيار الجليدي TK100E10N1 100%، مما يعني أنه تم التحقق من أن كل جهاز قد تم التحقق من قدرته على النجاة من حدث انهيار جليدي محدد دون تدهور. إن طاقة الانهيار الجليدي أحادية النبضة (EAS = 222 مللي جول) هي الطاقة القصوى التي يمكن للجهاز امتصاصها في حدث واحد دون حدوث تلف.

صمام ثنائي الجسم: يشكِّل تقاطع منطقة الانزياح P إلى N ثنائي جسم متأصل مع وجود الأنود عند المصدر والكاثود عند المصرف. عندما يكون VDS سالبًا (المصدر فوق المصرف)، يكون الصمام الثنائي الجسمي متجهًا للأمام ويوصل التيار. في المحولات نصف الجسر ومحولات الدلو المتزامنة، يتم توصيل الصمام الثنائي للجسم أثناء الوقت الميت عندما تكون كلتا MOSFETs في وضع إيقاف التشغيل. يؤدي الاسترداد العكسي للصمام الثنائي للجسم (trr = 93 نانومتر، Qrr = 220 نانومتر مكعب) إلى حدوث خسائر في التبديل عندما يتم تشغيل MOSFET المقابل ويجبر الصمام الثنائي للجسم على الاسترداد.

وصف الدبوس:TK100E10N1 تعريف الدبوس ووظائفه

دبوس	الاسم	النوع	الوصف
1	البوابة (G)	المدخلات	طرف بوابة MOSFET؛ يتحكم في حالة التشغيل/إيقاف التشغيل؛ تطبيق VGS > VGS(th) (2.0-4.0 فولت) للتشغيل؛ VGS = 10 فولت موصى به للحد الأدنى من RDS(on) (3.4 م أوم كحد أقصى)؛ VGS = 4.يمكن استخدام 5-5 فولت للتشغيل على المستوى المنطقي ولكن مع RDS (تشغيل) أعلى؛ الحد الأقصى ل VGS = زائد/ناقص 20 فولت؛ إضافة مقاوم بوابة متسلسل (1-10 أوم) للتحكم في سرعة التبديل وتقليل التداخل الكهرومغناطيسي؛ شحن البوابة Qg = 140 nC (نموذجي عند VGS=10 فولت) يحدد متطلبات تيار سائق البوابة؛ استخدام IC لسائق البوابة (مثل, TC4420) للتبديل السريع
2	استنزاف (د)	الصرف	طرف تصريف MOSFET؛ متصل أيضًا بعلامة التبويب (سطح تركيب المشتت الحراري) لحزمة TO-220؛ يتدفق التيار إلى المصرف عندما يكون الجهاز في وضع التشغيل (القناة N)؛ يوفر علامة التبويب المسار الحراري الأساسي من القالب إلى المشتت الحراري؛ يتم التركيب على المشتت الحراري مع مركب حراري ووسادة عازلة (إذا لزم الأمر)؛ أقصى جهد لمصدر التصريف 100 فولت؛ يتم توصيل كاثود الصمام الثنائي الجسمي بالمصرف
3	المصدر (ق)	المصدر	طرف مصدر MOSFET؛ يتدفق التيار من المصدر عندما يكون الجهاز في وضع التشغيل (قناة N)؛ في تكوين المفتاح النموذجي منخفض الجانب، يتم التوصيل ب GND أو مقاوم استشعار التيار؛ يتم توصيل أنود الصمام الثنائي الجسمي بالمصدر؛ لتوصيل مصدر كلفن (لتقليل تأثيرات محاثة المصدر)، استخدم سلكًا منفصلاً من دبوس المصدر إلى أرض مشغل البوابة

Application Scenarios:In which products and applications isTK100E10N1 مستعمل

التطبيق	الوصف
محول التيار المستمر-التناوب المتناوب بجهد 48 فولت	يُستخدم كمحول عالي الجانب أو منخفض الجانب في محول باك بجهد 48 فولت؛ يوفر تصنيف 100 فولت هامشًا لمتحولات 48 فولت+؛ يقلل 3.4 م أوم RDS (تشغيل) من فقدان التوصيل عند خرج 30-50 أمبير؛ يمكن التحكم في شحن البوابة 140nC عند تردد تبديل 100-200 كيلو هرتز؛ زوج مع MOSFET التكميلي لمحول باك المتزامن؛ التطبيقات النموذجية: طاقة الاتصالات، VRM الخادم، أنظمة البطاريات 48 فولت
محرك الدفع بمحرك (48 فولت BLDC)	يُستخدم في جسر العاكس ثلاثي الأطوار لمحرك محرك BLDC بجهد 48 فولت؛ ثلاثة أرجل نصف جسر يستخدم كل منها اثنين TK100E10N1؛ تيار الحزمة 100 أمبير يدعم تيارات بدء التشغيل عالية العزم؛ 2.8 م أوم RDS (تشغيل) يحافظ على انخفاض خسائر التوصيل عند 20-50 أمبير مستمر؛ طاقة الانهيار الجليدي 222mJ تحمي من الارتداد الاستقرائي من لفات المحرك؛ يوفر الصمام الثنائي الجسمي مسارًا حرًا أثناء الوقت الميت
مبادلة ساخنة/محدد تيار التدفق السريع	التحكم بتيار التدفق الداخلي عند التوصيل الساخن لبطاقات 48 فولت في اللوحة المعززة؛ يعمل MOSFET على زيادة جهد البوابة ببطء للحد من التيار أثناء شحن المكثف؛ تصنيف 100 فولت يتحمل جهد الدخل بالإضافة إلى العابرين؛ يسمح تبديد الطاقة بقدرة 255 وات بالحد من التدفق الداخلي إلى مستويات آمنة أثناء فترة زيادة التيار؛ يستخدم مع مقاوم استشعار التيار ومقارن للحد من التيار النشط
مفتاح حماية البطارية	عنصر تمرير متسلسل في نظام إدارة البطارية لحزم بطاريات الليثيوم بجهد 48 فولت؛ تصنيف 100 فولت يستوعب جهد الشحن الكامل بالإضافة إلى الهامش؛ RDS (تشغيل) منخفض للغاية (3.4 ملي أوم) يقلل من انخفاض الجهد وتبديد الطاقة؛ تيار مستمر 100 أمبير يدعم حزم البطاريات ذات معدل التفريغ العالي؛ حماية الانهيار الجليدي تتعامل مع عابرات الأعطال
مرحلة إخراج مضخم الصوت من الفئة D	يُستخدم في مرحلة الإخراج نصف الجسر لمضخم الصوت عالي الطاقة من الفئة D؛ يدعم التصنيف 100 فولت قضبان جهد الإمداد العالي لإخراج 500 واط+؛ يقلل RDS(on) المنخفض من خسائر I2R؛ سرعة التحويل (ارتفاع 32 نانو ثانية، انخفاض 45 نانو ثانية) مناسبة لتردد الموجة الحاملة PWM 200-500 كيلو هرتز؛ يؤثر استرداد الصمام الثنائي العكسي للهيكل على تشويه الوقت الميت؛ ضع في اعتبارك Schottky الخارجي لأدنى THD

Alternative Models:What chips are recommended as replacements for TK100E10N1

الطراز	الشركة المصنعة	التوافق	الفرق الرئيسي
TK100A1010N1	توشيبا	القالب نفسه، حزمة مختلفة	قالب MOSFET 100V/3.4mOhm MOSFET نفسه في قالب TO-220S (متغير أصغر) أو خيار حزمة مختلف؛ تقنية U-MOS VIII-H نفسها؛ تحقق من أبعاد الحزمة والأداء الحراري؛ استخدمه عند الحاجة إلى متغير حزمة Toshiba محدد
TK100E08N1	توشيبا	الأشقاء ذوو الجهد المنخفض	80 فولت N-ch MOSFET، U-MOS VIII-H، TO-220؛ RDS(on) = 2.6 mOhm typ (أقل قليلاً بسبب انخفاض تصنيف الجهد)؛ تيار سيليكون 207A؛ نفس شحنة البوابة؛ يستخدم في تطبيقات 48 فولت حيث يوفر تصنيف 80 فولت هامشًا كافيًا ويوجد RDS(on) أقل مطلوب
IRFPF4468PbF	إنفينيون/IR	المكافئ التنافسي	100 فولت N-ch MOSFET، TO-220؛ RDS(on) = 2.6 mOhm typ؛ تيار سيليكون 195A؛ تبديد طاقة 280W؛ أداء مماثل؛ متاح على نطاق واسع؛ يستخدم كمصدر ثانٍ أو بديل تنافسي
FDBL86361-F085	على شبه	مواصفات مماثلة في SMD	100 فولت N-ch MOSFET، D2PAK-7 (مثبتة على السطح)؛ RDS(تشغيل) = 3.4 م أوم كحد أقصى؛ تيار حزمة 120 أمبير؛ مصدر كلفن لتقليل الحث؛ حزمة مثبتة على السطح للتجميع الآلي؛ تستخدم عندما تكون حزمة SMD مفضلة
IPP041N1212N3 G	إنفينيون	بديل الجهد العالي	120 فولت N-ch MOSFET، TO-220؛ RDS(on) = 4.1 ملي أوم كحد أقصى؛ تقنية OptiMOS 3؛ هامش جهد أعلى للأنظمة ذات الارتفاعات العالية العابرة 48 فولت؛ RDS(on) أعلى قليلاً؛ يستخدم عندما يكون 100 فولت هامشيًا لمتطلبات الجهد العابر