Nominale Gate-Ladung

Was ist die nominale Gate-Ladung (Qg)?

Die nominale Gate-Ladung (Qg) ist die Ladungsmenge, die in die Gate-Elektrode eingespeist werden muss, um den MOSFET einzuschalten.
Die Einheit der Qg ist das Coulomb (C). Wenn die gesamte Gate-Ladung groß ausfällt, kann es länger dauern, bis der Kondensator geladen ist, der für das Einschalten des MOSFETs erforderlich ist. Dadurch steigt der Schaltverlust. Je kleiner dieser Wert, desto geringer die Schaltverluste und desto höher die mögliche Schaltgeschwindigkeit.

Die Nominale Gate-Ladung und der Einschaltwiderstand

Wie bereits erwähnt nimmt die Schaltverlustleistung mit abnehmender Gate-Ladung ab. Zudem gilt: je niedriger der Einschaltwiderstand, desto geringer der Leistungsverlust während des Betriebs.
Die Merkmale für die nominale Gate-Ladung und den Einschaltwiderstand liegen jedoch in einer wechselseitigen Beziehung.
Grundsätzlich gilt: je kleiner die Chipgröße (Oberfläche) des MOSFETs, desto geringer die nominale Gate-Ladung, aber desto höher der Einschaltwiderstand.
Mit anderen Worten: Es besteht ein widersprüchlicher Zusammenhang zwischen Schaltverlust und Leistungsverlust im Betrieb.

Dynamische Eingangsmerkmale

Die Abbildung zeigt ein Beispiel für die dynamischen Eingangsmerkmale (Qg-V_GS).
In der Abbildung sind die Versorgungsspannung (V_DD) und der Drain-Strom (I_D) fest vorgegeben. Die Mindestladung, die für den Stromfluss von I_D = 30 A (V_DD = 300 V) erforderlich ist, beträgt 60 nC. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Gate-Source-Spannung (V_GS) 6,5 V.
Tatsächlich wird in einem Zustand, in dem der MOSFET vollständig eingeschaltet werden kann, der wechselseitige Einschaltwiderstand angepasst und die Gate-Spannung (V_GS) festgelegt.
In diesem Fall kann die nominale Gate-Ladung (Q_g) aus dem Diagramm der festgelegten Spannung abgelesen werden (z. B. 85 nC bei V_GS = 10 V, 130 nC bei V_GS = 15 V).