Optimierung der elektrischen Eigenschaften von lateralen ...
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Kapitel 5 Dynamisches Verhalten <strong>von</strong> SJ‐LDMOS‐Transistoren 121<br />
_________________________________________________________________________________________________________________<br />
⎡ ⎧⎪ −t<br />
⎫⎪<br />
⎤<br />
ID() t = g fs( UGS − UGS( TH) ) = g fs ⎢( UG −UGS( TH) ) −UGexp⎨⎬⎥<br />
⎢ RG( Cgs + Cgd<br />
⎣ ⎪⎩ ) ⎭⎪⎥⎦<br />
(5.14)<br />
Hierin bedeutet gfs <strong>der</strong> Vorwärtssteilheit wie bereits diskutiert. Zugleich fällt <strong>der</strong><br />
Diodenstrom IF nach dem Kirchhoffschen Gesetz: IF(t) = IL – ID(t).<br />
Bis <strong>der</strong> Drainstrom seinen Dauerwert ID = IL bei UGS = U′ GS = UGS(TH) + IL/gfs erreicht<br />
hat, verstreicht eine Anstiegszeit<br />
⎡ gU ⎤<br />
fs G<br />
tr= RG( Cgs + Cgd<br />
) ln ⎢ ⎥<br />
⎢⎣g fs ( UG−UGS( TH ) ) −IL⎥⎦<br />
(5.15)<br />
Während <strong>der</strong> Anstiegszeit ist die Freilaufdiode noch leitend, so dass UDS unverän<strong>der</strong>t<br />
bleibt. Danach schaltet sich die Freilaufdiode wegen IF = 0 bei ID(tr) = IL ab, d.h. sie<br />
gerät in den Sperrzustand, und infolgedessen braucht die Gatespannung zurzeit<br />
nicht anzusteigen. Vielmehr nimmt UDS ab mit näherungsweise konstanter<br />
Geschwindigkeit<br />
Daraus folgt<br />
dU DS IG UG −U<br />
′ GS<br />
= = (5.16)<br />
dt C R C<br />
gd G gd<br />
( ( ) )<br />
g fs UG−UGSTH−IL UDS() t = UDD − ( t− tr)<br />
(5.17)<br />
g R C<br />
fs G gd<br />
Da nun ID = IL konstant ist, muss auch UGS gemäß <strong>der</strong> Übertragungscharakteristik<br />
zeitweise konstant bleiben. Der sogenannte Millereffekt wird jetzt wirksam. UDS sinkt<br />
nach Ablauf <strong>der</strong> Fallzeit<br />
t<br />
f<br />
( UDD −UDS(<br />
on) ) RGCgd G − ( GS( TH) + L fs)<br />
=<br />
U U I g<br />
(5.18)<br />
auf den nahezu konstanten Sättigungswert UDS(on) = RDS(on)·IL und <strong>der</strong> Transistor ist<br />
vollständig eingeschaltet. Danach wächst UGS bei konstanter Drainspannung UDS(on)<br />
weiter auf UG. Das Zeitintervall zwischen dem Anlegen <strong>der</strong> Gatesteuerspannung und<br />
dem Erreichen <strong>von</strong> UDS = UDS(on) versteht man unter Gesamteinschaltzeit ton.