1. Tipo di canale
Il primo passo nella scelta di un buon dispositivo a transistor ad effetto di campo è decidere se utilizzare un transistor ad effetto di campo a canale N o P. In una tipica applicazione di alimentazione, quando un transistor ad effetto di campo è collegato a terra e il carico è collegato alla tensione del trunk, il transistor ad effetto di campo costituisce un interruttore laterale a bassa tensione. In un interruttore laterale a bassa tensione, dovrebbe essere utilizzato un transistor ad effetto di campo a canale N, a causa di considerazioni sulla tensione richiesta per spegnere o accendere il dispositivo. Quando il transistor ad effetto di campo è collegato al bus e alla massa del carico, è necessario utilizzare un interruttore laterale ad alta tensione. I transistor a effetto di campo a canale P vengono solitamente utilizzati in questa topologia, anche per la considerazione dell'azionamento di tensione.
2. Tensione nominale
Determinare la tensione nominale richiesta o la tensione massima che il dispositivo può sopportare. Maggiore è la tensione nominale, maggiore è il costo del dispositivo. Secondo l'esperienza pratica, la tensione nominale dovrebbe essere maggiore della tensione della linea principale o della tensione del bus. Ciò fornirà una protezione sufficiente in modo che i FET non falliscano.
In termini di selezione di un FET, è importante determinare la tensione massima che può essere sopportata dallo scarico alla sorgente, ovvero il massimo VDS. È importante sapere che la tensione massima che un FET può sopportare varia con la temperatura. Dobbiamo testare l'intervallo di variazione di tensione sull'intero intervallo di temperatura di esercizio. La tensione nominale deve avere un margine sufficiente per coprire questo intervallo di variazione per garantire che il circuito non si rompa. Altri fattori di sicurezza da considerare includono i transitori di tensione indotti dall'elettronica di commutazione (come motori o trasformatori). La tensione nominale varia da applicazione ad applicazione; in genere, 20 V per dispositivi portatili, da 20 a 30 V per alimentatori FPGA e da 450 a 600 V per applicazioni da 85 a 220 V CA.
3. Corrente nominale
La corrente nominale dovrebbe essere la corrente massima che il carico può sopportare in tutti i casi. Analogamente al caso della tensione, assicurarsi che il transistor ad effetto di campo selezionato possa sopportare questa corrente nominale, anche quando il sistema genera picchi di corrente. I due casi attuali considerati sono la modalità continua e i picchi di impulsi. In modalità di conduzione continua, il transistor ad effetto di campo è in stato stazionario, quando la corrente passa continuamente attraverso il dispositivo. Un picco di impulso si verifica quando c'è un grande spunto (o picco di corrente) che scorre attraverso il dispositivo. Una volta determinata la corrente massima in queste condizioni, è solo necessario selezionare direttamente il dispositivo in grado di sopportare questa corrente massima.
4. Perdita di conduzione
In pratica, il transistor ad effetto di campo non è il dispositivo ideale, perché ci sarà una perdita di energia elettrica nel processo conduttivo, che viene chiamata perdita di conduzione. Transistor ad effetto di campo in "on" come una resistenza variabile, dall'RDS (ON) del dispositivo è determinato, e con la temperatura e variazioni significative. La dissipazione di potenza del dispositivo può essere calcolata da Iload2×RDS (ON) e poiché la resistenza di accensione varia con la temperatura, anche la dissipazione di potenza varierà proporzionalmente. Maggiore è la tensione VGS applicata al transistor ad effetto di campo, minore sarà l'RDS (ON); viceversa maggiore sarà l'RDS (ON). Si noti che la resistenza RDS (ON) aumenterà leggermente con la corrente. Varie variazioni dei parametri elettrici sulla resistenza RDS (ON) sono riportate nella scheda tecnica fornita dal produttore.
5. Dissipazione del calore del sistema
Devono essere considerati due diversi scenari, vale a dire il caso peggiore e il caso reale. Si consiglia di utilizzare il calcolo del caso peggiore, poiché fornisce un maggiore margine di sicurezza e garantisce che il sistema non si rompa. Ci sono anche alcune misurazioni da annotare sulla scheda tecnica del FET; la temperatura di giunzione del dispositivo è uguale alla temperatura ambiente massima più il prodotto della resistenza termica e della dissipazione di potenza (temperatura di giunzione=temperatura ambiente massima più [resistenza termica x dissipazione di potenza]). Secondo questa equazione si può risolvere la massima dissipazione di potenza del sistema, che è per definizione uguale a I2 × RDS (ON). Vogliamo già far passare la corrente massima del dispositivo, è possibile calcolare l'RDS (ON) a diverse temperature. Inoltre, è necessario eseguire la dissipazione del calore della scheda e del suo transistor ad effetto di campo.
La rottura da valanga si verifica quando la tensione inversa su un dispositivo a semiconduttore supera il valore massimo e si forma un forte campo elettrico per aumentare la corrente nel dispositivo. Un aumento delle dimensioni del wafer migliorerà la resistenza alle valanghe e, in definitiva, migliorerà la robustezza del dispositivo. Pertanto, la scelta di un pacchetto più grande può prevenire efficacemente le valanghe.
6. Cambio delle prestazioni
Esistono molti parametri che influiscono sulle prestazioni di commutazione, ma i più importanti sono la capacità di gate/drain, gate/source e drain/source. Queste capacità generano perdite di commutazione nel dispositivo perché devono essere caricate ad ogni interruttore. La velocità di commutazione del transistor ad effetto di campo viene così ridotta e l'efficienza del dispositivo diminuisce. Per calcolare la perdita totale del dispositivo durante la commutazione, vengono calcolate la perdita durante l'accensione (Eon) e la perdita durante lo spegnimento (Eoff). La potenza totale dell'interruttore FET può essere espressa dalla seguente equazione: Psw=(Eon più Eoff)×frequenza di commutazione. E la carica del gate (Qgd) ha l'effetto maggiore sulle prestazioni di commutazione.
