Optimierung der elektrischen Eigenschaften von lateralen ...

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