FET専用素子[Detail Nch FET]
Location : Switch/Detail Nch FET
外形
説明
Detail Nch FETは損失解析においてスイッチング損失を解析するために使用する素子です。
Detail Nch FETはNch型のFETスイッチ素子で、
内部はスイッチ部のほか、入力容量、出力容量、ゲート抵抗、ボディダイオードで構成されています。
内部回路は以下の構成です。
損失解析用の素子について
スイッチング損失解析用の素子は理想スイッチモードと詳細スイッチモードの２つの動作モードがあります。
2つの動作モードでは、適用されるスイッチ素子の動作領域が異なります。
動作領域について
スイッチ素子は基本特性として次の3種類の動作領域を持っています。
- オン領域（線形領域）
- オフ領域（遮断領域）
- アクティブ領域（飽和領域)
各領域についての説明は スイッチング特性 を参照してください。
理想スイッチモード
理想スイッチモードは 理想損失解析 や、 過渡応答解析 、 波形解析 等の解析を行った場合の動作モードです。
理想スイッチモードではオン領域(線形領域)とオフ領域(遮断領域)を動作領域としております。
アクティブ領域(飽和領域)については計算されず無視されます。
詳細スイッチモード
詳細スイッチモードは 詳細損失解析 や、 詳細波形解析 の解析を行った場合の動作モードです。
詳細スイッチモードではオン領域(線形領域)とオフ領域(遮断領域)に加えて、
アクティブ領域(飽和領域)を含む、すべての領域を動作領域としております。
スペック
Detail Nch FETではすべての解析で参照される理想スイッチパラメータと、
スイッチング損失用の詳細スイッチパラメータがあります。
詳細スイッチパラメータは 詳細損失解析 や、 詳細波形解析 のときのみ解析に使用されます。
理想スイッチ
理想スイッチパラメータは、通常のスイッチと同様のパラメータです。
このパラメータは理想スイッチモード、詳細スイッチモードで有効です。
| パラメーター | 内容 | 説明 | パラメータ名 |
|---|---|---|---|
| ON Resistance | オン抵抗 | オン領域におけるドレイン・ソース抵抗 | Ron |
| OFF Resistance | オフ抵抗 | オフ領域におけるドレイン・ソース抵抗 | Roff |
| Threshold Voltage | ゲートしきい値電圧 | オフ領域とオフ領域（詳細スイッチモードではアクティブ領域）のゲート電圧境界値 | Vth |
Note
ピンチオフ電圧が存在するため以下の条件を満たすように値を設定してください。
On Resistance * Drain Current at Rise/Fall Time < Saturation Gate Voltage - Threshold Voltage
ボディダイオード
ボディダイオードパラメータは通常のダイオードと同様のパラメータです。
このパラメータは理想スイッチモード、詳細スイッチモードで有効です。
| パラメーター | 内容 | 説明 | パラメータ名 |
|---|---|---|---|
| ON Resistance(Body Diode) | ボディダイオードオン抵抗 | ボディダイオードの導通抵抗 | Ronb |
| OFF Resistance(Body Diode) | ボディダイオードオフ抵抗 | ボディダイオードの遮断抵抗 | Roffb |
| ON Voltage(Body Diode) | ボディダイオードオン電圧 | ボディダイオードの順方向電圧 | Vonb |
| Maximum Charge(Body Diode) | ボディダイオード最大蓄積電荷 | ボディダイオードの逆方向回復特性に関係する蓄積電荷の最大値 | Qmaxb |
ゲート抵抗および寄生容量
ゲート抵抗および寄生容量に関するパラメータはスイッチ周辺の抵抗および容量についてのパラメータです。
このパラメータは理想スイッチモード、詳細スイッチモードで有効です。
| パラメーター | 内容 | 説明 | パラメータ名 |
|---|---|---|---|
| Gate Resistance | ゲート抵抗 | ゲート端子に接続されるドライブ抵抗(素子内部のゲート抵抗含む) | Rg |
| Input Capacitance(Ciss) | 入力容量 | スイッチ素子の入力容量。一般にゲート・ソース容量とゲート・ドレイン容量の和 | Ciss |
| Output Capacitance(Coss) | 出力容量 | スイッチ素子の出力容量。一般にドレイン・ソース容量とゲート・ドレイン容量の和 | Coss |
| ESR of Drain-Source Capacitor | 出力容量ESR | ドレインソース容量の等価抵抗 | RCds |
出力容量ESR
出力容量ESRは、トポロジーエラーを避けるために挿入されており、通常、デフォルト値（10mΩ）の値を設定することを推奨しております。エラーが生じなければ0に設定可能です。
スイッチング特性
スイッチング特性パラメータはスイッチング特性に関するパラメータです。
このパラメータは 詳細スイッチモードのみで有効なパラメータとなります。
| パラメーター | 内容 | 説明 | パラメータ名 |
|---|---|---|---|
| Rise Time | ターンオン時間 | スイッチのターンオン時間 | Tr |
| Fall Time | ターンオフ時間 | スイッチのターンオフ時間 | Tf |
| Drain-Source Voltage at Rise/Fall Time | Tr,Tf測定時ドレイン・ソース電圧 | ターンオン時間、ターンオフ時間の測定時におけるドレイン・ソース電圧。オフ領域における値を設定してください | Vt |
| Drain Current at Rise/Fall Time | Tr,Tf測定時ドレイン電流 | ターンオン時間、ターンオフ時間の測定時におけるドレイン電流。オン領域における値を設定してください | It |
| Saturation Gate Voltage | ゲート飽和電圧 | スイッチがオン領域になるときのゲートソース電圧。駆動パルスの振幅を設定してください | Vgsat |
Note
ピンチオフ電圧が存在するため以下の条件を満たすように値を設定してください。
On Resistance * Drain Current at Rise/Fall Time < Saturation Gate Voltage - Threshold Voltage
スイッチング特性パラメータについて
スイッチング特性パラメータのRise Time,Fall Time,Drain Current at Rise/Fall Time,Drain-Source Voltage at Rise/Fall Timeについては
正確な解析を行うため、実測値を設定することを推奨しております。
実測値の利用が難しい場合にはデータシートからパラメータを設定してください。
Vds-Coss特性
Vds-Coss特性はOutput Capacitanceの … ボタンをクリックして設定画面を開きます。
特性テーブルエディタ
特性テーブルエディタはVds-Coss特性を記載するテーブルです。
Vds-Coss特性はアクティブ領域における出力容量Cossのドレイン・ソース電圧Vdsに対しての依存性を表す特性です。
Vds-Coss特性は通常データシートに記載されています。
＋ ボタンで行を追加して、Drain-Source Voltage(Vds)とOutput Capacitance(Coss)を入力します。
各行のVdsは小さい順に並べてください。
テーブルに記述されていない部分の特性は線形補完され範囲外の特性は両端値でクリップされます。
機能一覧
-
特性テーブルデータ行を追加・削除します。
-
特性テーブルデータ行を上下に移動します。
-
ActiveVds-Coss特性が設定されており、且つ
Activeにチェックが入っている場合には特性パラメータのOutput Capacitance(Coss)の値に関わらず、テーブルで設定した特性に従ったCossの値が使用されます。なお、この設定は
詳細スイッチモードのみ有効です。 -
Average Coss特性テーブルに記載されたvds-Coss特性から平均値を算出して表示します。
-
Logarithmic AxisチェックのON/OFFでチャートのメモリを対数/線形表示に切り替えます。
-
After the edit is comitted, the average value in the table for the current edit is set as the Coss.チェックを入れて
OKボタンをクリックすると、Average Cossに表示されている平均値がOutput Capacitance(Coss)に設定されます。
その他のパラメータ
| パラメーター | 内容 | 説明 | パラメータ名 |
|---|---|---|---|
| Name | 名称 | 品番など、任意の識別名称を設定することができます。 | - |
インポート・エクスポート
スペックに入力したパラメータはデータファイル（.json）としてエクスポートすることができます。
エクスポートしたファイルは、別のDetail Nch FET（またはDetail Nch IGBT）素子にインポートすることができます。
エクスポートは、Detail Nch FET素子の上で右クリックし、メニューから Export parameter… を選択します。
インポートも同様に、メニューからImport parameter… を選択します。
出力変数
| パラメーター | 内容 | Output引数 |
|---|---|---|
| Ciss Voltage | 入力容量電圧 | シンボル名.Ciss |
| Ciss Current | 入力容量電流 | シンボル名.Ciss |
| Coss Current | 出力容量電流 | シンボル名.Coss.I |
| Body Diode Current | ボディダイオード電流 | シンボル名.Db.I |
| Gate Resistor Voltage | ゲート抵抗電圧 | シンボル名.Rg |
| Gate Resistor Current | ゲート抵抗電流 | シンボル名.Rg |
| Drain Current | 内部スイッチのドレイン電流 | シンボル名.Sw.Id |
| Drain-Source Voltage | ドレイン・ソース電圧 | シンボル名.Vds |
| Gate-Source Voltage | ゲート・ソース電圧 | シンボル名.Vgs |