Recientemente conecté un gran controlador PWM de ventilador de 12 V con un MOSFET tipo n de 11 A y un controlador de compuerta IC. Al probar el MOSFET sin su disipador de calor (probablemente una mala idea...), noté que respondería a la sobretemperatura de una manera que tengo dificultad para explicar: entrando en un estado parcialmente encendido, donde incluso con 0V en la puerta, aproximadamente 700 mA de corriente todavía pasaban por el ventilador. Encontré eso sorprendente; las pruebas con diferentes cargas y escenarios mostraron que 1) la carga de matriz de LED de 10 W muestra el mismo efecto 2) la carga de matriz de LED de 2 W no muestra el efecto 3) un circuito abierto (sin carga) no muestra el efecto 4) Un MOSFET caliente permanecerá apagado si el circuito se interrumpe externamente.
Mi pregunta ahora es por qué. Cabe señalar que el MOSFET no está dañado; después de enfriarse, cambia el ventilador muy bien. Además, el ventilador siempre tuvo un diodo amortiguador adecuado, por lo que no creo que la fem trasera sea la expansión aquí. También probé diferentes MOSFET que muestran consistentemente el mismo efecto.
Mi pregunta ahora es: ¿Qué hace que el MOSFET se comporte de esa manera? Si fueran simplemente portadores libres generados por excitación térmica, ¿no continuarían ahí después de interrumpir y volver a conectar el circuito de carga (#4)?
(Tenga en cuenta que esto es puramente académico: entiendo que el MOSFET se está quedando sin especificaciones sin su disipador térmico y se debe esperar que falle de una forma u otra, pero quiero entender la física detrás de este modo de falla en particular).
Construimos circuitos de alta temperatura y descubrimos que tenemos que probar este fenómeno en un horno, aunque generalmente trabajamos con voltajes más altos. IDSS aumenta con la temperatura en todos los MOSFET y eventualmente alcanzará un punto donde la fuga es suficiente para mantenerlo caliente o se escapa; es decir, el calor generado por la corriente de fuga (en su caso, 0,7 * 12 u 8 vatios) calienta la unión lo suficiente como para sostener la gran fuga o permitir que siga aumentando. No es una respuesta académica, pero tal vez haya un físico de estado sólido que pueda explicar por qué ocurre esto.
Asumiría que la alta temperatura hizo que el FET se comportara un poco como un tipo de agotamiento, de modo que incluso sin potencial de puerta, el n-Chanel permanece abierto. Sería interesante ver si puede "explotar" el canal aplicando voltaje inverso. No soy lo suficientemente profundo en la física del estado sólido para estar seguro de la comparación, pero en los IGBT también hay un efecto en el que el plasma del agujero de electrones necesita algún tiempo para eliminarse después de un apagado. No pretendo que nada de esto sea cierto, tal vez alguien pueda comentar sobre cualquier suposición incorrecta.
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