MOS fet průchod diodou

[Humux]

Čus,
technickej dotaz k Mosfetům s překlemovací diodou. Má ta dioda takový proud jako udávaný proud v datasheetech v průchodu v obou směrech? Někde čtu že to jen takové chránítko, někde že stejný. Myslím samo při vypnutém G.
Chci řešit nabíjení baterek bez toho aby se přelejval proud z jedné série do druhé, čiliže provoz přes diody. Tak mě napadlo použít MOSfety.

[Jirka77]

neni tam ta dioda nahodou v zavernem smeru, tj jako ochranna toho pracovniho "ventilu" proti prurazu?

[luky]

Ta dioda tam není "navíc". Ta dioda je součástí struktury toho MOSFETu.

Pročti si datasheet ke konkrétnímu tranzistoru. Ale obecně:
MOSFET je stavěný na nějaký proud a nějakou výkonovou ztrátu. Při průchodu diodou tam bude výrazně větší výkonová ztráta (protože místo úbytku napětí na kanálu, tam bude kolem 1V), takže ten MOSFET upečeš. Takže bys musel použít výrazně větší mosfet. To už dává větší smysl použít schottky diodu. A nebo nevynalézat kolo - baterie zapojené paralelně tady má kde kdo a vyrovnávací proudy nejsou problém.

Mimochodem - pokud máš BMS s mosfetama, tak přesně takto to funguje - jdou tam dva mosfety zapojené proti sobě a když vypneš jeden, tak ten druhej funguje jako dioda a díky tomu lze zvlášť ovládat nabíjení a zvlášť vybíjení. Ale jak píšu - není to dobrý nápad, protože se to takto dá snadno upéct.

[Jirka77]

Ta dioda je tam jako ochrana proti prurazu vlastniho mosfetu pres ni pracovni proud netece (je v protismeru pracovniho proudu ), i nejlepsi shottkyho diody maji ubytek asi 0.2v a spickove mosfety maji ubytek v sepnutem stavu o nekoli radu mensi, toliko jen k vysvetleni funkce te diody. Jiste ze ta dioda je na stejnem kremiku jako vlastni silova soucastka.

[Mex]

Luky to popsal dobře. Evidentně tuto problematiku zná.
Že je tam navíc ta "dioda" vyplývá z principu té součástky. Dá se vyrobit i FET bez ní, ale je to složité a bude mít horší vlastnosti, proto se to u běžných FETů nedělá.
Takže se tam ta substrátová dioda bere jako nutné zlo.
Něco jako když k manželce dostanete jako povinný odběr ještě tchýni (svokru).

[Humux]

jdou tam dva mosfety zapojené proti sobě a když vypneš jeden, tak ten druhej funguje jako dioda a díky tomu lze zvlášť ovládat nabíjení a zvlášť vybíjení. Ale jak píšu - není to dobrý nápad, protože se to takto dá snadno upéct.

Antisériové zapojení MOSfetů znám jako ochranu proti protiproudu. V datsheetech žádnej jinej údaj není, než ten provozní, nerozlišuje se samotný průtok diodou. Mosfet je unipolar, takže otevře oba směry. Takže jestli tomu dobře rozumím, tak z toho plyne že proud bude přes diodu tam i zpět stejný akorát přes tu diodu bude mosfet vic hřát kvůli vyššímu ztrátovému výkonu.

Díky všem za info, už mám náčrt, odzkouším to a dám vědět.
Neříditelný systém spojování baterií, kdy se z jedné serie baterek bude přelévat proud do druhé série baterek je sice možný, ale je to hodně tupý.

[Mex]

Takže jestli tomu dobře rozumím, tak z toho plyne že proud bude přes diodu tam i zpět stejný akorát přes tu diodu bude mosfet vic hřát kvůli vyššímu ztrátovému výkonu.

Praxe je brát tu substrátovou diodu spíš jako komplikaci, nikoli jako výhodu.
Tedy pokud potřebuju honit proud při zavřeném FETu v závěrném směru, tak tam rozhodně dát externí diodu s definovanými parametry.
Rozhodně ne spoléhat na tu substrátovou diodu, jejíž vlastnosti nejsou příliš dobré a nejsou zaručované.

[Humux]

Pamatuju se na KF520, nebo co to bylo, ten se prodával se zkratovanýma vývodama aby se nepoškodil. Pak tam začali dávat diody a zkratovací svorka už zmizla.
Používal se na dolby B, v dobách magnetických záznamů zvuku na pásky, jen tak mimo jiné...
No, uvidíme. Nedávno jsem testoval nabíjecí diodu 10A, modul tak 1x1 cm, přidal jsem chlazení CY-4mm, pustil proud 3A a než jsem tlapkou zjistil teplotu, tak dioda spadla na zem, odpájela se.

[Mex]

Ono to bude asi trochu jinak.
KF520 byl historický FET, kdy s těmito součástkami ještě nebyly moc zkušenosti.
A určitě to není tak, že by tam pak "přidali diodu". Ta dioda tam prostě vzniká z principu výrobním procesem.
Kdyby to bylo možné, aby tam tato vlastnost nebyla, tak by to výrobci tak rádi dělali a zákazníci by to ocenili.
Protože v praxi to přináší spíš jen problémy, ne výhody.

A k té ochraně před zničením statickým výbojem při manipulaci: zranitelná je Gate z důvodu velmi vysokého vstupního odporu. Ale ta vnitřní "dioda" je mezi Source a Drainem, ta se Gate netýká. Takže z pohledu odolnosti to nepřináší žádnou výhodu.

[Jirka77]

Tyhle historicke male mosfety byly zrejme hodne citlive na statickou elektrinu pri manipulaci a to i integrovane obvody mosfet byvaly napichnute pres staniol. U modernich vykonovych mosfetu to asi neni aktualni nikdy jsem si takoveho opatreni nevsiml ani se mi nepovedlo zadny znicit manipulaci u tech malickych asi staci pomerne maly naboj statiky a muze to vest k prurazu gate a je po nem.

[vata]

Ano, z videí, které jsem koukala, jsem si zapamatovala, že N Mosfet má S a D na N polovodiči vnořeného do P substrátu, takže je tam přirozený PN přechod - dioda, zvládající relativně vysoké proudy. Jenže kvůli úbytku na diodě to bude hodně hřát. G není vodivě spojený s ničím, ale budí P vrstvu a vytváří vůči ní dost velkou kapacitu s malým průrazným napětím. Ta kapacita je pak problém pro buzení na vyšších frekvencích. Aby se vytvořil ekvivalent relé, jsou potřeba dva mosfety v sérii S D D S.
Tesla KF 520 si matně vybavuju - strejda s nima stavěl předzesilovače, tehdy se mosfety používaly v lineárním režimu, ne jako dneska spínače. Pájel je se zkratovanými piny a mluvil o nich jako o magii, proto si to asi pamatuju.
Baterie paralelně - no tak ano, je možné docílit velkých vyrovnávacích proudů ve stovkách A, pokud hodně tvrdě spojíme úplně vybitou a nabitou baterku (zkoušel na jednom videu Andy z Off-grid garage), ale nevím, kdo příčetný by to tak dělal v reálu schválně. Díky ploché charakteristice life tam při prvním propojení rozumně rozjetých baterií žádné velké proudy netečou, možná chvilku desítky A, rychle to klesá, po pár minutách se to ustálí. Při nabíjení si prostě nejnižší baterka vezme víc, žádná energie se nepřelévá, při vybíjení naopak. Vidím to denně, opravdu žádný problém, není třeba si komplikovat život.

[Jirka77]

proto se take u mosfetu jako jeden z parametru udava naboj gejtu aby konstrukter vedel jak udelat buzeni aby se ten naboj stihal nabijet a vybijet, do 100khz to neni podstatne ale treba na grafickych kartach, zakladnich deskach pc apod jsou dc>dc menice ktere pouzivaji 500khz - 1mhz mozna i pres 1mhz a tam uz to podstatne bude dost. Na tyhle energeticky hracky co jedou kolem 50khz to nebude az tak podstatne, nicmene k rizeni mosfetu se pouzivaji gatedrivery z dobrych duvodu.
Spojovat 2 lifepo4 baterky paralelne na rozdilnem SOC jsem zkousel protoze me zajimalo jak velky vyrovnavaci proud tam pujde spojil jsem 16s 176Ah SOC 60% s 16s 280Ah 20% kable 1m 25mm2 medi pres lynx a 200A pojistky a teklo 60A a pomerne rychle to zacalo klesat tak jsem to neresil a nechal je vyrovnat samovolne.

[vata]

Bez té pojistky a shuntu by to bylo víc, ale tím rychleji by se to vyrovnalo.

[luky]

Luky to popsal dobře. Evidentně tuto problematiku zná.

Už jsem se tu někde přiznal - dělám vývoj integrovaných obvodů, takže tohle řeším denně.

[Humux]

Už jsem se tu někde přiznal - dělám vývoj integrovaných obvodů, takže tohle řeším denně.

Tak uvidíme jak se rozchází teorie s praxí.
Věřím že MOSfet 80V 360A (HY5608W) 120A jako dioda i jako spínač s optimálním chlazením plně obstojí.

[Mex]

FET obstojí určitě.
Jestli obstojí i konstruktér, který stále tvrdošíjně i přes opakované varování chce používat substrátovou diodu jako funkční výkonový prvek, to už tak jisté není.

[Humux]

FET obstojí určitě.
Jestli obstojí i konstruktér, který stále tvrdošíjně i přes opakované varování chce používat substrátovou diodu jako funkční výkonový prvek, to už tak jisté není.

No tak jestli je dioda na jednom substrátu jaoko tranzistor a navíc je podmíněná tím substrátem, tak by měla vydržet víc než ten tranzistor. Všimnul jsem se že když je proražený Mosfet, tak ta dioda tam pořád je funkční, akorát to gate nefunfuje.

[Jirka77]

pokud vim ta dioda je jen ochrana fetu v zavernem smeru.

[Mex]

Ne, nevíš.
Ta "dioda" není žádná skutečná dioda a už vůbec ne něco jako součástka.
Je to vedlejší efekt struktury toho FETu, prostě přechod PN, který je nechtěný, ale vyrobit to bez něho nejde.

[Jirka77]

No jestli to nejde vyrobit bez nej to si nemyslim, ale podle me tam je jako ochrana v zavernem smeru. Ale hadat se nebudu.

[Humux]

prostě přechod PN, který je nechtěný, ale vyrobit to bez něho nejde.

Některý MOSfeti tam nemají tu diodu v té schématické značce malovanou.

[Mex]

Což neznamená, že tam ten proud v závěrném směru nepoteče.
Kdo s FETy pracuje, tak zná jejich chování a vlastnosti.
Tak tam tu explicitně namalovanou diodu nepotřebuje mít.

Byl jsi varován. Nalož s tím jak umíš.

[kuba47]

Naproti tomu u IGBT ta dioda může být a nemusí. Obě varianty se vyrábí, i když u výkonové elektroniky se mnohem častěji setkáme s tou, co diodu má.

JFET diodu taky nemá, tam by nedávala smysl. Ale u MOSFETu je jeho nedílnou součástí a pokud má v datasheetu stanovené parametry, nevidím důvod, proč bych ji v mezích těchto parametrů nepoužíval. Samozřejmě ne k trvalému vedení DC proudu, v takovém případě je rozumější postarat se, aby byl MOSFET otevřený. V otevřeném stavu se chová jako odpor, proud vede oběma směry a úbytek bude zpravidla mnohem menší, než by byl na té diodě.

[Humux]

Test proveden, substrát vydržel 100Amp při 24V. Ovšem napětí bylo na MOSfetu 0,7V, což odpovídá tomu co tam prakticky má být. Spojil jsem dva, úbytek stejný, proudy se rozložily. Takže žádná sláva.

Duální ochranu ani zkoušet nebudu.

Tak zbývá jen tzv. nabíjecí dioda, po všech neúspěcích testnu 100A, obsahuje 4xMosfet asi 400A. Ale i ta propouší zpět, mám měřáky za panely a ty když nejde světlo, tak berou napětí z výstupu, jenže přes normální diody se tam nic nedostane, přes nabíjecí ano, proto měřáky fungují, otázkou je kolik by se zpětně dostalo do proti proudu. Vzhledem k tomu že tyto diody pořád pracují (kmitají), tak musí být parametry MOSfetů na takové ampérové výši.

[Humux]

Test 100A ideal diode dopadl špatně, tak jak se píše, dioda "bliká" - cykluje od úbytku 0,04 do 0,7V. To je prý že nemá uzemněný řadič. Takovýhle harampádí, to nejde dát ani za buck. Teplota ale vynikající. Zda jde opravdu o ochranu proti proudu jsem zatím nezjišťoval a ani pro výše uvedené nebudu.
Zkusím ještě mosfet s čipem co mají mínus pól pro napájení čipu. Výběr je ale zoufale malý pro větší proudy.
Může fungovat spojení celých modulů na zvýšení výkonu?