Optimierung der elektrischen Eigenschaften von lateralen ...
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Kapitel 5 Dynamisches Verhalten <strong>von</strong> SJ‐LDMOS‐Transistoren 123<br />
_________________________________________________________________________________________________________________<br />
Zum Ausschalten wird die Gatespannung auf UG ≤ UGS(TH) (üblicherweise auf Null)<br />
abgebaut. Während <strong>der</strong> Ausschaltverzögerungszeit<br />
⎡ gU ⎤<br />
td( off ) = RG( Cgs+ Cgd)<br />
ln ⎢ ⎥<br />
fs G<br />
⎣gU fs GS ( TH ) + IL⎦<br />
(5.19)<br />
fällt UGS zunächst <strong>von</strong> UG auf U′ GS ab; offensichtlich ist td(off) größer als td(on).<br />
Inzwischen än<strong>der</strong>n sich we<strong>der</strong> ID noch UDS. Nach Ablauf <strong>der</strong> Ausschaltverzögerung<br />
beginnt <strong>der</strong> Transistor, in den Sättigungsbereich zu geraten. UDS nimmt dann zu ent‐<br />
sprechend:<br />
U () t = U +<br />
1 ⎛<br />
U<br />
I<br />
+<br />
⎞<br />
t−t ⎝ ⎠<br />
( )<br />
L<br />
DS DS ( on) ⎜ GS ( TH ) ⎟ d ( off )<br />
RC G gd g fs<br />
(5.20)<br />
Solange UDS noch kleiner als UDD ist, bleibt ID weiterhin konstant, da die<br />
Freilaufdiode gesperrt ist. Deswegen muss auch UGS bei U′ GS stehen bleiben, um die<br />
Übertragungscharakteristik zu erfüllen. Es vergeht die Anstiegszeit<br />
t<br />
r<br />
=<br />
( − ( ) )<br />
U U g R C<br />
DD DS on fs G gd<br />
I + g U<br />
L fs GS( TH)<br />
(5.21)<br />
bis UDS anschließend auf den Wert UDD ansteigt. Jetzt wird die Freilaufdiode leitend,<br />
somit kann UGS weiter sinken. Die Übertragungscharakteristik bedingt dann den<br />
Abfall <strong>von</strong> ID:<br />
⎧⎪ −t<br />
⎫⎪<br />
I () t = ( I + g U ) exp⎨<br />
⎬−g<br />
U<br />
⎪⎩R ( C + C ) ⎪⎭<br />
D L fs GS( TH) fs GS( TH)<br />
G gs gd<br />
Sobald UGS unter UGS(TH) liegt, wird ID = 0. Die Fallzeit <strong>von</strong> ID dauert<br />
( )<br />
⎡I ln<br />
+ g U ⎤<br />
⎣ ⎦<br />
L fs GS( TH)<br />
f = G gs + gd ⎢ ⎥<br />
gU fs GS ( TH )<br />
t R C C<br />
(5.22)<br />
(5.23)<br />
Danach fällt UGS weiter auf Null ab. Dies hat aber keinen Einfluss mehr auf UDS und<br />
ID, weil sie ihren Dauerwert schon erreicht haben. Vom Zeitpunkt, bei dem das Aus‐<br />
schalten eingeleitet wird, bis <strong>der</strong> Drainstrom bei UGS = UGS(TH) auf Null zurückgeht,<br />
wird die Gesamtausschaltzeit toff gezählt.<br />
Beim Übergang <strong>von</strong> einem Schaltzustand in den an<strong>der</strong>en verkraftet das Bauelement<br />
während des Zeitintervalls zwischen tr und tf gleichzeitig Strom und Spannung in<br />
vollem Ausmaß; es tritt also <strong>der</strong> ungünstige Fall <strong>von</strong> Schaltverlustleistung ein. Die
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