МОП-транзистор с низким уровнем утечки стока-источника

На ваше устройство нет гарантии ... это 300 нА при 25 ° C и 3,3 мкА при высокой температуре . На самом деле, если распределение утечки является гауссовым (довольно большое «если»), вы ожидаете, что 1 мкА будет разумным предположением для максимума ($3 \sigma$).

Если вам нужна низкая типичная утечка, вы должны выбрать устройство, которое не больше (с точки зрения номинального тока стока), чем вам нужно, и устройство с относительно высоким$V_{TH}$вместо огромного МОП-транзистора, рассчитанного на 1,8 В. Некоторые полевые МОП-транзисторы с малым сигналом обычно имеют ток 1 пА при 25 °C, что в 300 000 раз лучше, чем у SM74611.

Большинство людей не слишком заботятся об утечке, поэтому максимальные цифры имеют тенденцию быть консервативными. Я не знаю никакой альтернативы просмотру спецификаций, чтобы увидеть, что гарантировано или указано как типичное. Вы всегда можете измерить его самостоятельно, но следующая партия может (в любом случае теоретически) сильно отличаться. Один и тот же номер детали от другого производителя, вероятно, будет другим.

Недавно я охарактеризовал несколько сигнальных и даже мощных MOSFET-устройств (например, FDP6030BL в корпусе TO220) при комнатной температуре с помощью Agilent B1500. К моему крайнему удивлению, ток стока в выключенном состоянии (Vgs=0) в большинстве случаев (даже в силовых устройствах!) составлял от 0,1 пА до 10 пА (приблизительно при Vds=20 В), несмотря на то, что он составлял 1 мкА во всех случаях. таблицы данных. У худших было 100 пА. Тем не менее, это не означает, что все устройства будут показывать такие хорошие характеристики в выключенном состоянии!

Старый вопрос, но я наткнулся на это обсуждение, столкнувшись с той же проблемой, что и ОП. Так что для потомков я внесу свой вклад в то, что я нашел.

Похоже, что ON Semiconductor предоставляет кривую Ids vs Vds для Vgs = 0v (утечка в выключенном состоянии) для своего семейства маломощных полевых транзисторов (в отличие от других поставщиков). См. пример на рис. 6 NTJD4001N . Эта кривая показывает, что ток утечки составляет около 20 нА , и это при температуре перехода 125°C. При более низких температурах он будет меньше.

Теперь в той же таблице данных также указано, что максимальный ток утечки стока (Idss) составляет 1 мкА, что я также видел в таблицах данных Fairchild nFET. Так что имейте в виду, что кривая на рисунке 6, скорее всего, является типичной кривой поведения. Но, на мой взгляд, вы получите утечку только в 1 мкА при наихудших сценариях (высокая температура, большие Vds и т. д.).

Низкая утечка в выключенном состоянии не является типичным требованием схемы для мощных полевых МОП-транзисторов. Особенно при низком или даже нулевом стоке к истоку напряжения VDS. В большинстве спецификаций указывается утечка с VDS, близкая к пробою VDS транзистора, поскольку этот тип утечки гораздо важнее для переключения питания, такого как преобразование постоянного тока в постоянный. Учтите, что 1 А при включенном токе против 1 мкА при выключенном токе составляет 6 декад или 120 дБ; это резкое изменение текущего потока; просить больше кажется чрезмерным.

Разочаровывает тот факт, что полевые МОП-транзисторы, похоже, не предназначены для аналогового переключения с малой утечкой. Вы можете рассмотреть аналоговый переключатель. Устройство с самой низкой утечкой, которое я смог найти, — это MAX326/MAX327. Они имеют сопротивление около 2 кОм, поэтому они неприемлемы ни для чего, кроме слаботочного переключения.

МОП-транзисторы с низкими характеристиками утечки существуют, но они являются частью твердотельного реле. Это означает, что они обладают преимуществом встречных устройств для двунаправленной блокировки напряжения и оптической изоляции «затвора» от коммутируемых узлов. Есть много недостатков, таких как медленная скорость переключения, более высокая стоимость, меньше вариантов и, как правило, большая емкость на коммутируемых узлах для того же Рона, что и у дискретного MOSFET.

Вы можете уменьшить утечку сток-исток, уменьшив напряжение затвора. Большинство мощных МОП-транзисторов рассчитаны на питание от затвора к истоку от +/-10 до +/-20 В. Управление отрицательным затвором на n-канальном устройстве уменьшит утечку. Более отрицательное напряжение затвора еще больше истощает канал электронов. Созданные под действием тепла электроны, ответственные за утечку, выводятся из канала электрическим полем затвора в корпус (который подключен к истоку в дискретном полевом транзисторе). Существует множество исследований и данных, которые показывают этот эффект подпороговой проводимости. Почти все это направлено на точную обработку ИС, где подпороговая утечка миллионов транзисторов может привести к большому статическому току.

Вы можете не контролировать температуру полевого транзистора, но более низкая температура означает меньшую утечку.

Не забывайте, что между затвором и истоком может быть p-n переход (для защиты затвора), поэтому отрицательное значение затвора может увеличить утечку от затвора к истоку.

BSC067N06LS3G имеет типичную утечку 0,1 мкА . Он также рассчитан на 50А и 60В. BSC093N04LSG такой же. Возможно, вам нужно взглянуть на МОП-транзисторы Infineon. Это все типовые значения. максимальные значения 1 мкА. Ваше устройство обычно тоже 0,3 мкА.

Между прочим, нет никакой хитрости, чтобы уменьшить ток утечки — вам просто нужно найти правильное устройство.

Nexperia опубликовала примечание к приложению об утечке полевых транзисторов, в котором упоминаются несколько полевых транзисторов с малой утечкой, рассчитанных до 25 нА при 5 В и 50 нА при 1,8 В:

• ПМЗ950УПЭЛ П-ч
• ПМЗ600УНЭЛ Н-ч
• см. другие в таблице 1 на странице 7 того же документа

https://assets.nexperia.com/documents/application-note/AN90009.pdf

Кроме того, у Infineon есть несколько полевых транзисторов с утечкой сток-исток до 0,1 мкА:

• BSS 223PW П-ч
• BSS138W N-кан.

https://www.infineon.com/cms/en/product/power/mosfet/small-signal-small-power

Если вам нужен полевой транзистор с низкой утечкой в ​​удобном корпусе...

В то время как детали Infineon, о которых Энди упоминает в своем ответе, действительно имеют хорошие характеристики гарантированной утечки, с ними относительно сложно работать с почти безвыводными (плоскими) корпусами, а детали Nexperia, упомянутые в ответе Алексея, хуже. Что еще хуже, на момент написания этого ответа BSS138 испытывает нехватку поставок. Тем не менее, здесь все еще есть «мармеладный» вариант, а именно BSS123 . Он указан как максимум 10 нА I _DSS при V _DS 20 В у нескольких поставщиков (я проверил ON Semi и диоды, поскольку Nexperia перечисляет часть как NRND на их конце).