Fase di switching di un MOSFET

Durante la fase di switching di un MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor), le grandezze elettriche principali — corrente, tensione e potenza — variano in modo dinamico e non lineare. Ti descrivo l’andamento tipico di ciascuna durante il commutazione ON/OFF

Fase di Switching: ON → OFF o OFF → ON

1. Tensione (V_DS)

• Durante l'accensione (OFF → ON): la tensione drain-source scende rapidamente da un valore alto (tipicamente la tensione di alimentazione) verso quasi zero.
• Durante lo spegnimento (ON → OFF): la tensione sale rapidamente da quasi zero al valore di alimentazione.
• Il tempo di transizione dipende dalla capacità parassita e dalla velocità del gate driver.

2. Corrente (I_D)

• Durante l'accensione: la corrente sale gradualmente fino al valore nominale del carico.
• Durante lo spegnimento: la corrente scende verso zero.
• L’andamento può essere influenzato da induttanze nel circuito, che causano ritardi o picchi.

3. Potenza (P = V_DS × I_D)

• La potenza raggiunge il picco proprio durante la transizione, quando sia la tensione che la corrente sono significative.
• Questo è il momento in cui il MOSFET dissipa più energia, ed è cruciale per il calcolo delle perdite di commutazione.

L'andamento temporale della tensione V_DS, della corrente I_D e della potenza dissipata P durante la fase di switching di un MOSFET è di seguito mostrata.

Interpretazione del grafico:

• Fase ON (20–40 ns):
  • V_DS scende da 10 V a circa 0.2 V.
  • I_D sale da 0 A a 5 A.
  • Potenza raggiunge il picco durante la transizione.
• Fase stabile ON (40–60 ns):
  • V_DS è bassa, I_D è alta → potenza dissipata minima.
• Fase OFF (60–80 ns):
  • V_DS risale a 10 V.
  • I_D scende a 0 A.
  • Di nuovo, picco di potenza durante la transizione.