この記事では、MOSFET SQM50P03-07を流れる最大電流（その回路から最初に取得したもの）を計算し、キーモードまたは飽和セクションで動作する例を検討します。
まず、問題の本質を理解するための小さな理論。 電流を計算する必要があるのは誰ですか-すぐに練習してください。
理論
要するに、PTを流れる最大電流を制限する主なパラメーターは温度、またはむしろその増加です。 キーモードで動作している場合でも、電流がソース-ドレインを流れるとき、トランジスタにはある程度の抵抗があります。高出力MOSFETの場合、この値は数ミリオーム（PTの最大値でも最小値でもありません）です。 電流がこのような抵抗を通過すると、いくらかの電力が消費されます（熱に変わり、トランジスタが加熱します）。 消費電力は、PTを流れる電流の2乗に正比例します。
問題は、最大電流（DC）と最大消費電力が、ドキュメント（SQM50P03-07のデータシートの画面など）で直接示されていないことが多いことです。
連続ドレイン電流は50アンペアを示しますが、これは住宅の制限であるという脚注があります。 この電流以上に、構造を破壊せずに物理的にケーシングを通過することはできません。
150 Wと50 Wのさまざまな温度での最大消費電力ですが、これは電流がパルスで送信されるときの脚注です。1期間は98％の時間でトランジスタが「オフ」になり、残りの2％が「オン」になります（直流に興味があることを思い出させてください） 。
したがって、PTを流れる最大電流を計算するための重要なパラメーターは最大温度です。 データシートから、175℃（ 動作接合部および保管温度範囲 ）であることがわかり、計算から開始する必要があります。 トランジスタの半導体チャネルが175°Cまで加熱する電流を決定する必要がありますが、環境への熱伝達（冷却）のために温度がさらに上昇することはありません。これは必要な電流値です。
他のボディと同様に、トランジスタを加熱するプロセスは複雑で、多くのパラメーターに依存します。 熱計算に関連するアクションを可能な限り簡素化するために、熱抵抗パラメータが導入されています。 熱の拡散を防ぐ何かの能力。 熱抵抗が大きいほど、PTの冷却は遅くなり、その結晶の温度は臨界温度まで速く上昇します。 また、水晶と環境の最大許容温度の差が大きいほど、PTの加熱時間が長くなり、PTに多くの電流を流すことができます。
各材料には独自の熱抵抗があり、トランジスタは、導電チャネルが形成される基板（ボディ）、絶縁体、いくつかの材料で構成できるボディ自体で構成されますが、もちろん異なる厚さもあります熱伝達に影響します。
さらに、トランジスタをさまざまな方法で冷却することもできます。基板にはんだ付けされるか、ラジエーターに取り付けられる大きな接触領域がある場合は、熱抵抗が最小になります。 一部のトランジスタにはこのようなパッドがなく、プラスチックケースを介してのみ環境と接触します。プラスチックケースを使用すると、熱がよりゆっくり放出されます。
結果は、おおよそ次のスキームです。
どこで
- T（ジャンクション）は、トランジスタ内部の導電性チャネルの温度です（電流が流れると温度が上昇します）。
- T（周囲温度）は周囲温度（熱が除去される場所）です。
- RT1-RT4は、熱エネルギーが克服する材料の熱抵抗です。
電気工学の場合のように、熱抵抗では、「総抵抗は直列抵抗の合計に等しい」というルールが機能します。
前述のように、PTはさまざまな方法で冷却することができ、データシート内のすべての可能なオプションを予測することは単純に不可能ですが、通常最も一般的なオプションは次のとおりです。
- PTは、ラジエーターおよび熱除去コンタクトパッドなしでボードに取り付けられます（ 接合部から周囲への抵抗）。
- 基板、 ジャンクションとケース（または熱が除去されるケースの特定のポイント）に抵抗が与えられ、次に、アプリケーションに応じて、たとえばラジエーターが基板に取り付けられ、システムに抵抗を追加する必要があり、ガスケット抵抗それとPTケースの間（ヒートシンクは非常に大きく、トランジスタからのすべての熱を奪う可能性があります。この場合、このラジエーターの温度は周囲温度と見なされます）。
熱抵抗は、Si4477DYのドキュメントの画面など、最大のPTパラメータを含むページに常に直接表示されるとは限りません。
Junction-to-Footパラメーターはありますが、 Junction-to-Ambientの熱抵抗に興味があり、10秒未満の時間にのみ与えられるとしましょう。 この場合、メーカーのウェブサイトを調べて、熱抵抗モデルを見つけることができます。 そのような文書には、 ジャンクション-アンビエントの温度差の時間依存性のグラフがあります。
グラフは、1000秒後に、温度変化の大幅な増加が停止することを示しています。 このモードでは、温度差は数値的に熱抵抗に等しくなります。 したがって、直流の場合、80°C / W- 接合部から周囲への熱抵抗の値に焦点を合わせることができます。
（ コメントでもう少し）
すべての企業がこの情報を持っているわけではないかもしれませんが、PTのケースはすべてほとんどが標準的なものであり、興味のある別の会社のケースのレジスタンスデータを見つけるだけです。
開発者がPTの冷却方法、デバイスが動作する周囲温度を正確に決定したら、最終的に計算に進むことができます。
練習する
キーモードでMOSFET SQM50P03-07を流れる最大直流電流を決定する例を考えてみましょう。このモードは、300x300 mmサイズのボード（ラジエーターなし）にはんだ付けされています。 ボードは、最高温度45°Cの空気中で動作します。 ゲートに5ボルトの電圧を供給することにより、PTを制御します。
1. TJMAX
MOSFETは、形成された導電性チャネルの領域（絶縁体とゲートの下の基板上）で加熱されます。これは温度Tjunction（接合部の温度）です。 データシートの動作ジャンクションおよび保管温度範囲-55 ... +175から、 最大電流に興味がある場合、最大温度、つまり TJMAX = 175°C （トランジスタチャネルをこのようにウォームアップしたくない場合は、より低い値をとることができます）。
2. TA
周囲温度。 初期条件TA = 45°Cに従って、トランジスタが熱を放出しなければならない最高温度を採用します。
3.RΘJA
データシートには、環境に対するトランジスタの伝導チャネルの熱抵抗があります。さらに、PTが1インチ平方より大きいボードにはんだ付けされている場合、この抵抗が関係することに注意してください（この場合、熱の一部は、ボードから、そのような寸法で、トランジスタから伝わります必要な熱除去が実行されます）：
したがって、 RΘJA= 40°C / W
4. RDS（オン）
ゲートでの特定の制御電圧での最大ドレイン-ソース抵抗（ドレイン-ソース）。 情報は表から取得できますが、チャネル抵抗値は10Vと4.5Vのゲート電圧でのみ与えられ、計画によると5ボルトです。 もちろん、違いはわずかです。4.5Vを使用できます。
ゲートに印加される電圧に対するチャネル抵抗の依存性については、データシートですべて見つける方が適切です。
表の場合、TC = 25°C（基板温度）のデータが与えられ、グラフの場合、2つのオプションがあることに注意する必要があります：TJ = 25°CおよびTJ = 150°C（チャネル温度）。 選択した例では、チャネルは175°Cまで温まります（最初の計算ポイントで決定）。 現時点では、表ではなくグラフを使用してチャネル抵抗を決定する方が良いことがわかりました。 TC = 25°Cで表に示されている値は、現在関心のあるものではありません。
したがって、 8 mOhm（0.008 Ohm）は、25°Cの温度でのチャネルの抵抗です。 TJMAX = 175°Cの温度での抵抗を決定するには、チャネルの温度に対する正規化された抵抗のグラフを探します。
横軸は接続温度、縦軸は抵抗の増分です。 25°Cでは1に等しい（値は無次元）、つまり 以前に決定された値（8ミリオーム）はこのレベルです。 175℃の温度では、係数は約1.69です。
TJ = 175°Cでのチャネル抵抗を見つけるには、25°Cでの抵抗に175°Cでの係数を掛けます。 0.008 * 1.69 = 13.52ミリオームが得られます。 RDS（ON）= 13.52ミリオーム（0.01352オーム） 。
5. IDMAX
ここで、以下の式を使用して、トランジスタが通過できる最大電流（DC）を決定できます。
15,504アンペアを取得します。
ただし、熱抵抗に基づいた熱モデルを使用した計算には、これらのモデルの簡素化から生じる誤差があります。 したがって、現在のマージンを20％以上にすることをお勧めします。 最後の計算を行い、 12,403アンペアを取得します。 これは、SQM50P03-07が飽和モードで自身を通過でき、上記で指定された初期条件の下で燃え尽きない現在の値です。
12 Aの値がデータシートの最初のページに示されている値（50 A、150 A）とどのように異なるかに注意してください。すべてのニュアンスを理解していない場合、このような数値は最初は混乱します。
結論として、 安全動作領域に関するいくつかの言葉は、異なるモードでのトランジスタの通常動作のゾーンを示す図です。 同じSQM50P03-07の場合、データシートにはSOAがありますが、ご覧のとおり、チャネル温度が25°Cの場合に与えられています（この場合ではありません）
また、すべてのデータシートにDCの作業領域を制限する直接的な行があるわけではありませんが、大まかな見積もりのためにこのデータを使用できます。