1. نوع کانال
اولین قدم در انتخاب یک دستگاه ترانزیستور اثر میدان خوب، تصمیم گیری در مورد استفاده از ترانزیستور اثر میدان N-channel یا P-channel است. در یک کاربرد برق معمولی، هنگامی که یک ترانزیستور اثر میدان به زمین متصل می شود و بار به ولتاژ تنه متصل می شود، ترانزیستور اثر میدان یک کلید جانبی ولتاژ پایین را تشکیل می دهد. در یک کلید جانبی ولتاژ پایین، با توجه به ملاحظات ولتاژ مورد نیاز برای خاموش یا روشن کردن دستگاه، باید از ترانزیستور اثر میدان N-channel استفاده شود. هنگامی که ترانزیستور اثر میدان به باس و زمین بار وصل می شود، باید از یک کلید جانبی ولتاژ بالا استفاده شود. معمولاً در این توپولوژی از ترانزیستورهای اثر میدان P-channel استفاده می شود که این نیز به دلیل در نظر گرفتن درایو ولتاژ است.
2. رتبه بندی ولتاژ
درجه ولتاژ مورد نیاز یا حداکثر ولتاژی که دستگاه می تواند تحمل کند را تعیین کنید. هر چه ولتاژ نامی بزرگتر باشد، هزینه دستگاه نیز بیشتر می شود. طبق تجربه عملی، ولتاژ نامی باید بیشتر از ولتاژ خط لوله یا ولتاژ شین باشد. این امر حفاظت کافی را فراهم می کند تا FET ها از کار نیفتند.
از نظر انتخاب یک FET، تعیین حداکثر ولتاژ قابل تحمل از تخلیه به منبع، یعنی حداکثر VDS مهم است. مهم است که بدانید حداکثر ولتاژی که یک FET می تواند تحمل کند با دما متفاوت است. ما باید محدوده تغییرات ولتاژ را در کل محدوده دمای عملیاتی آزمایش کنیم. ولتاژ نامی باید حاشیه کافی برای پوشش این محدوده تغییرات داشته باشد تا اطمینان حاصل شود که مدار خراب نمی شود. سایر عوامل ایمنی که باید در نظر گرفته شوند عبارتند از گذراهای ولتاژ ناشی از سوئیچینگ الکترونیک (مانند موتورها یا ترانسفورماتورها). ولتاژ نامی از کاربرد به کاربرد متفاوت است. به طور معمول، 20 ولت برای دستگاه های قابل حمل، 20 تا 30 ولت برای منابع تغذیه FPGA، و 450 تا 600 ولت برای برنامه های کاربردی 85 تا 220 ولت.
3. جریان نامی
جریان نامی باید حداکثر جریانی باشد که بار در همه موارد می تواند تحمل کند. مشابه مورد ولتاژ، اطمینان حاصل کنید که ترانزیستور اثر میدانی انتخاب شده می تواند این جریان نامی را تحمل کند، حتی زمانی که سیستم جریان های اسپک تولید می کند. دو مورد فعلی در نظر گرفته شده حالت پیوسته و نوک پالس هستند. در حالت هدایت پیوسته، ترانزیستور اثر میدان در حالت ثابت است، زمانی که جریان به طور مداوم از دستگاه عبور می کند. سنبله پالس زمانی است که یک هجوم بزرگ (یا جریان سنبله) از دستگاه عبور می کند. هنگامی که حداکثر جریان تحت این شرایط مشخص شد، فقط باید مستقیماً دستگاهی را انتخاب کرد که بتواند این حداکثر جریان را تحمل کند.
4. از دست دادن هدایت
در عمل، ترانزیستور اثر میدان دستگاه ایدهآلی نیست، زیرا در فرآیند رسانایی، انرژی الکتریکی از دست میرود که به آن تلفات هدایت میگویند. ترانزیستور اثر میدانی در «روشن» مانند مقاومت متغیر، توسط دستگاه RDS (ON) تعیین میشود و با دما و تغییرات قابل توجه. اتلاف توان دستگاه را می توان با Iload2×RDS (ON) محاسبه کرد و از آنجایی که مقاومت روشن با دما متفاوت است، اتلاف توان نیز به نسبت متفاوت خواهد بود. هر چه ولتاژ VGS اعمال شده به ترانزیستور اثر میدان بیشتر باشد، RDS (ON) کوچکتر خواهد بود. برعکس، RDS (ON) بالاتر خواهد بود. توجه داشته باشید که مقاومت RDS (ON) با جریان کمی افزایش می یابد. تغییرات پارامترهای الکتریکی مختلف در مقاومت RDS (ON) را می توان در برگه اطلاعات فنی ارائه شده توسط سازنده پیدا کرد.
5. اتلاف حرارت سیستم
دو سناریو متفاوت باید در نظر گرفته شود، یعنی بدترین حالت و حالت واقعی. توصیه می شود از محاسبه بدترین حالت استفاده شود، زیرا حاشیه ایمنی بیشتری را فراهم می کند و تضمین می کند که سیستم از کار نخواهد افتاد. همچنین برخی از اندازه گیری ها در برگه داده FET وجود دارد. دمای محل اتصال دستگاه برابر است با حداکثر دمای محیط به اضافه حاصلضرب مقاومت حرارتی و اتلاف توان (دمای اتصال=حداکثر دمای محیط به اضافه [مقاومت حرارتی x اتلاف توان]). طبق این معادله حداکثر تلفات توان سیستم را می توان حل کرد که طبق تعریف برابر با I2 × RDS (ON) است. ما قبلاً می خواهیم حداکثر جریان دستگاه را عبور دهیم، می توانید RDS (ON) را در دماهای مختلف محاسبه کنید. علاوه بر این، برد و اتلاف حرارت ترانزیستور اثر میدانی آن باید انجام شود.
خرابی بهمن زمانی است که ولتاژ معکوس در یک دستگاه نیمه هادی از حداکثر مقدار فراتر رود و یک میدان الکتریکی قوی برای افزایش جریان در دستگاه ایجاد شود. افزایش اندازه ویفر مقاومت در برابر بهمن را بهبود می بخشد و در نهایت استحکام دستگاه را بهبود می بخشد. بنابراین، انتخاب یک بسته بزرگتر می تواند به طور موثر از سقوط بهمن جلوگیری کند.
6. عملکرد سوئیچینگ
پارامترهای زیادی وجود دارند که بر عملکرد سوئیچینگ تأثیر میگذارند، اما مهمترین آنها عبارتند از: گیت/تخلیه، گیت/منبع و ظرفیت تخلیه/منبع. این خازن ها باعث تلفات سوئیچینگ در دستگاه می شوند زیرا باید در هر سوئیچ شارژ شوند. بنابراین سرعت سوئیچینگ ترانزیستور اثر میدان کاهش می یابد و راندمان دستگاه کاهش می یابد. برای محاسبه مجموع تلفات دستگاه در هنگام سوئیچینگ، تلفات هنگام روشن شدن (Eon) و تلفات هنگام خاموش شدن (Eoff) محاسبه می شود. توان کل سوئیچ FET را می توان با معادله زیر بیان کرد: Psw=(Eon به علاوه Eoff)×فرکانس سوئیچینگ. و شارژ گیت (Qgd) بیشترین تأثیر را بر عملکرد سوئیچینگ دارد.
