Medido a 25°C con VGS=10 V e ID=30 A, el MOSFET JMSH1003AGQ-13 muestra una RDS(on) típica cercana a 3,1 mΩ y un aumento de la temperatura de unión de ~22°C/W con una disipación de 5 W en la PCB de prueba, lo que destaca una fuerte capacidad de conducción junto con requisitos moderados de refrigeración en estado estacionario.
Este artículo presenta las especificaciones eléctricas medidas en laboratorio, la caracterización térmica, la metodología de prueba repetible utilizada y los cálculos de diseño enfocados en aplicaciones para el MOSFET JMSH1003AGQ-13, de modo que los diseñadores puedan reproducir los resultados y aplicar las cifras en diseños de fuentes de alimentación y controladores de motores.
Descripción general del dispositivo y por qué es importante
Especificaciones eléctricas clave
Punto: Las especificaciones principales determinan la adecuación al propósito: VDS, RDS(on), VGS(th), Qg y clasificaciones máximas absolutas.
Evidencia: La VDS nominal es de 100 V; RDS(on) típica de la hoja de datos de 2,8 mΩ @ VGS=10 V; VGS(th) medida ~2,5 V; carga total de puerta medida ~40 nC.
Explicación: Estos valores impulsan la selección para convertidores buck de media tensión y rectificadores síncronos donde la baja pérdida de conducción y la energía de accionamiento de puerta manejable son importantes.
Impactos del encapsulado y la trayectoria térmica
Punto: El encapsulado y la trayectoria térmica de la PCB afectan fuertemente a RθJA y al aumento de la temperatura de la unión.
Evidencia: El dispositivo utiliza un encapsulado de potencia con una pestaña expuesta destinada a la fijación térmica en la PCB; la resistencia térmica medida depende en gran medida del cobre de la placa y de las vías.
Explicación: Un mayor cobre de montaje y vías térmicas reducen drásticamente la RθJA; los diseñadores deben asignar un área de placa equivalente a al menos 1–2 in² de cobre por MOSFET.
Rendimiento eléctrico medido en laboratorio
Mediciones de RDS(on): Método y varianza
La RDS(on) se midió utilizando pruebas de corriente pulsada de cuatro terminales a temperatura controlada. Condiciones de prueba: VGS=10 V y 8 V, corrientes 10–60 A, ambiente 25°C, ancho de pulso de 200 ms para limitar el autocalentamiento.
| Parámetro | Típico de hoja de datos | Medido (25°C) | Comparación |
|---|---|---|---|
| RDS(on) @ VGS=10 V, ID=30 A | 2,8 mΩ | 3,1 mΩ |
|
| VGS(th) | ~2,5 V | ~2,5 V |
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| Carga total de puerta Qg @ 10 V | ~40 nC | ~40 nC |
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Métricas de conmutación y pérdidas
Evidencia: Qgs medida ~8 nC, Qgd ~12 nC, Qg total ~40 nC a VGS=10 V; tiempos de subida/caída ~30–60 ns con un controlador de 6–10 Ω.
Explicación: Para un buck de 48 V a 200 kHz, la pérdida por conmutación estimada utilizando Esw ≈ 0,5·VDS·Qg da ~0,2 W, lo que convierte a la pérdida por conducción en el término dominante a corrientes moderadas.
Rendimiento térmico: Datos e interpretación
Comportamiento continuo
RθJC medido ≈ 0,35°C/W y RθJA ≈ 40°C/W (1 in² de cobre). Con 2 in² de cobre y vías térmicas, RθJA cae a 8–10°C/W.
Respuesta al pulso
Constante de tiempo térmica medida τth ~6–10 ms. Energía de pulso único manteniendo ΔTj
Metodología de prueba
- Accesorio: Accesorio Kelvin de 4 terminales en placa FR-4 de 2 mm.
- Control: Cámara a 25°C, sondas diferenciales de alto ancho de banda.
- Verificación: Termopar en la pestaña + verificación por infrarrojos (IR).
- Procesamiento: Promediado sobre 16 capturas para filtrar el ruido.
Escenarios de aplicación
Selección práctica y lista de verificación térmica
Adecuación y compensaciones
- Ideal para conmutación de alta corriente/media tensión.
- La baja RDS(on) (3,1 mΩ) minimiza las necesidades de refrigeración.
- La energía de carga de puerta se convierte en un factor por encima de los 300 kHz.
Mejores prácticas
- Asignar ≥1–2 in² de cobre por dispositivo.
- Utilizar vías térmicas debajo de la pestaña expuesta.
- Limitar la temperatura de la unión a ≤125°C.
Resumen y preguntas frecuentes sobre diseño
¿Cuál es la resistencia de conducción real medida? +
¿Cuánto cobre de PCB se requiere para la refrigeración? +
¿Cuáles son las compensaciones de conmutación a altas frecuencias? +
¿Cómo manejar eventos transitorios o de pulso? +
