En el mundo de la ingeniería electrónica, es importante darse cuenta que los números pueden mentir. Esto es especialmente verdadero cuando hablamos de MOSFET.
La primera página de una hoja de datos es famosa por esto porque los fabricantes muchas veces solo eligen determinados números en los parámetros de pruebas específicas para aventajar a la competencia. Los parámetros publicados nos ayudan a entender los aspectos básicos de la pieza en cuestión, pero rara vez nos ayudan a tomar la decisión definitiva en cuanto a qué pieza necesitamos usar. Para entender mejor las piezas y elegir lo mejor cuando se trata del sistema que se está creando, vale la pena consultar los detalles específicos de la hoja de datos.
Cuando se clasifican los datos de parámetros a veces se acaba teniendo de 5 a 10 piezas diferentes y todas parecen atender las necesidades del sistema. Aparentemente, todas las piezas tienen las mismas prestaciones, así que, ¿cómo decidimos cuál es la mejor compra? Aquí es donde el mundo del Área de funcionamiento seguro (Safe Operating Area, SOA) cobra importancia. Todas las piezas que está considerando pueden afirmar que tienen las mismas características de tensión y amperaje pero al leer detenidamente la hoja de datos, se observan grandes diferencias de rendimiento. Elegí la característica SOA específicamente para este artículo pero en la hoja de datos encontrará muchas otras cosas que le ayudarán a elegir la pieza adecuada, por ejemplo, cómo Rds(on) puede cambiar la temperatura o con qué intensidad debe operar la pieza para un conjunto específico de salidas de corriente y tensión.
¿Qué es el área de funcionamiento seguro? El SOA es una región definida por la tensión y el amperaje indicándole el tiempo que una pieza puede sobrevivir funcionando en determinadas condiciones sin dañarse. El SOA se basa en una combinación de factores desde el tipo de substrato hasta cómo de bien el paquete específico disipa el calor acumulado. En el caso de muchos MOSFET es rarísimo encontrar alguno que sobreviva el valor nominal máximo de tensión y amperaje que figura en la hoja de datos al mismo tiempo por encima de un segundo. Incluso un microsegundo es a menudo demasiado optimista. Por lo general, una pieza fallará rápidamente en la gama más alta de su rango de operación, donde solo es útil a explosiones. También existe una corriente de explosión o pico a la que una pieza puede sobrevivir pero es distintas de una explosión de operación ya que pertenece al SOA.
Hoy voy a analizar específicamente dos piezas diferentes. Ambas son MOSFET de 650 voltios y 32 amperios. Según sus hojas de datos, las dos piezas deberían ser adecuadas para el mismo sistema. Si observamos los gráficos SOA para el mismo tipo de paquete y el mismo valor nominal de 100 voltios, vemos cuánto tiempo sobrevivirán si las alimentamos con 10 amperios. En cuanto a la pieza de la izquierda (STI40N65M2 de STMicroelectronics), si siguen el gráfico, verán que está diseñado para sobrevivir algo menos que un milisegundo. Si observamos la pieza de la derecha (IPP60R099P6XKSA1 de Infineon), en las mismas condiciones, verá que es capaz de sobrevivir 10 milisegundos. Ambas piezas tienen las mismas especificaciones en la primera página de sus respectivas hojas de datos, pero como puede observar, la pieza de la derecha sobrevivirá situaciones extremas mucho mejor que la pieza de la izquierda. Además, es 0,10 céntimos más barata. Vale la pena leer la letra pequeña de las estadísticas.
La elección de piezas es importante, por eso no tema consultar los detalles de la hoja de datos para asegurarse de que elige la adecuada para su sistema. Leer más allá de la primera página puede ser decisivo.