Baja fuga de MOSFET de fuente de drenaje

No hay garantía con su dispositivo... es 300nA a 25C y 3.3uA a alta temperatura típica . De hecho, si la distribución de la fuga es gaussiana (un "si" bastante grande), esperaría que 1uA fuera una suposición razonable para el máximo ($3 \sigma$).

Si desea una fuga típica baja , debe elegir un dispositivo que no sea más grande (en términos de clasificación de corriente de drenaje) de lo que necesita, y uno con una capacidad relativamente alta.$V_{TH}$en lugar de un MOSFET descomunal clasificado para una unidad de 1.8V. Algunos MOSFET de señal pequeña suelen ser de 1pA a 25 °C, que es 300 000 veces mejor que el SM74611.

A la mayoría de las personas no les importan mucho las fugas, por lo que las cifras máximas tienden a ser conservadoras. No conozco ninguna alternativa a mirar las hojas de datos para ver qué está garantizado o especificado como típico. Siempre puede medirlo usted mismo, pero el próximo lote podría (al menos en teoría) ser muy diferente. El mismo número de parte de un fabricante diferente probablemente será diferente.

Recientemente he caracterizado varios dispositivos mosfet de señal e incluso de potencia (por ejemplo, FDP6030BL en caso TO220), a temperatura ambiente, utilizando un Agilent B1500. Para mi gran sorpresa, la corriente de drenaje en estado APAGADO (Vgs=0) en la mayoría de los casos (¡incluso en dispositivos de potencia!) estaba entre 0.1 pA y 10 pA (a aproximadamente Vds=20V), a pesar de que era 1uA en todos los casos. hojas de datos Los peores tenían 100pA. Aún así, ¡esto no significa que todos los dispositivos mostrarán un rendimiento tan bueno en el estado APAGADO!

Pregunta anterior, pero encontré esta discusión cuando encontré el mismo problema que el OP. Así que para la posteridad, contribuiré con lo que he encontrado.

Parece que ON Semiconductor proporciona una curva Ids vs Vds para Vgs = 0v (fuga de estado APAGADO) para su familia de FET de señal pequeña (a diferencia de otros proveedores). Consulte la figura 6 del NTJD4001N para ver un ejemplo. Esta curva indica que la corriente de fuga es de alrededor de 20 nA , y eso es para una temperatura de unión de 125 °C. Para temperaturas más bajas, sería más pequeño.

Ahora, la misma hoja de datos también indica que la corriente de drenaje de fuga máxima (Idss) es 1uA, que también he visto en las hojas de datos de Fairchild nFET. Así que tenga en cuenta que la curva de la figura 6 es probablemente una curva de comportamiento típica. Pero en mi opinión, solo obtendrá 1uA de fuga en el peor de los casos (alta temperatura, gran Vds, etc.).

La fuga de estado de apagado bajo no es un requisito de circuito típico para los MOSFET de potencia. Particularmente con un voltaje de drenaje a fuente VDS bajo o incluso cero. La mayoría de las hojas de datos especifican la fuga con un VDS cercano a la ruptura VDS del transistor, ya que este tipo de fuga es mucho más importante para la conmutación de alimentación, como la conversión CC/CC. Considere que 1A de corriente versus 1uA de corriente apagada son 6 décadas o 120 dB; eso es un cambio dramático en el flujo de corriente; pedir más me parece excesivo.

Es frustrante que no parezcan MOSFET diseñados para conmutación analógica de baja fuga. Podría considerar un interruptor analógico. El dispositivo de fuga más bajo que pude encontrar es el MAX326/MAX327. Estos tienen resistencias de aproximadamente 2k, por lo que no son aceptables para otra cosa que no sea la conmutación de baja corriente.

Existen MOSFET con especificaciones de baja fuga, pero son parte de un relé de estado sólido. Esto significa que vienen con la ventaja de dispositivos espalda con espalda para bloqueo de voltaje bidireccional y aislamiento óptico de la "puerta" de los nodos conmutados. Hay muchas desventajas, como velocidad de conmutación lenta, mayor costo, menos opciones y, por lo general, más capacitancia en los nodos conmutados para el mismo Ron que un MOSFET discreto.

Puede disminuir la fuga del drenaje a la fuente al disminuir el voltaje de la puerta. La mayoría de los MOSFET de potencia están clasificados para llevar una puerta de +/-10 a +/-20 V a la fuente. Conducir la compuerta negativa en un dispositivo de canal n disminuirá las fugas. Un voltaje de puerta más negativo agota aún más el canal de electrones. Los electrones creados térmicamente que son responsables de la fuga son expulsados ​​del canal por el campo eléctrico de la puerta y hacia el cuerpo (que está conectado a la fuente en un FET discreto). Hay muchas investigaciones y datos que muestran este efecto de conducción por debajo del umbral. Casi todo está dirigido al procesamiento de IC de línea fina donde la fuga por debajo del umbral de millones de transistores puede sumar una gran corriente estática.

Algo sobre lo que quizás no tenga control es la temperatura del FET, pero una temperatura más baja significa una fuga más baja.

No olvide que puede haber una unión pn entre la compuerta y la fuente (para proteger la compuerta), por lo que conducir la compuerta negativa puede aumentar la fuga de la compuerta a la fuente.

El BSC067N06LS3G tiene una fuga típica de 0.1uA. También tiene una clasificación de 50A y 60V. El BSC093N04LSG es el mismo. Tal vez necesite mirar los MOSFET de Infineon. Todos estos son valores típicos. los valores máximos son 1uA. Su dispositivo también es típicamente 0.3uA.

Por cierto, no hay ningún truco para reducir la corriente de fuga; solo tiene que encontrar el dispositivo adecuado.

Nexperia publicó una nota en la aplicación sobre la fuga de FET, que mencionaba varios FET de baja fuga especificados hasta 25 nA a 5 V y 50 nA a 1,8 V:

• PMZ950UPEL P-canal
• PMZ600UNEL canal N
• ver otros en la Tabla 1 en la página 7 del mismo documento

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

Además, Infineon tiene varios FET con fugas de drenaje a fuente especificadas hasta 0,1 uA:

• BSS 223PW P-canal
• BSS138W canal N

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

Si desea un FET de baja fuga en un paquete manejable...

Si bien las piezas de Infineon que Andy menciona en su respuesta tienen buenas especificaciones de fuga garantizadas, son relativamente difíciles de trabajar con paquetes casi sin cables (cable plano), y las piezas de Nexperia mencionadas en la respuesta de alexei son peores. Peor aún, al momento de escribir esta respuesta, el BSS138 está experimentando escasez de suministro. Dicho esto, todavía hay una opción de "jellybean" aquí, a saber, el BSS123 . Se especifica en un máximo de 10 nA I _DSS a un V _DS de 20 V, en varios proveedores (ON Semi y Diodes son los que verifiqué, ya que Nexperia enumera la parte como NRND en su extremo).