Einschaltwiderstand

Was ist der Einschaltwiderstand?

Der Widerstandswert zwischen Drain und Source eines MOSFET während des Betriebs (ON) wird als Einschaltwiderstand (Englisch: ON Resistance, RDS(ON)) bezeichnet.
Je kleiner dieser Wert ist, desto geringer ist der Leistungsverlust.

Elektrische Eigenschaften in Bezug auf den Einschaltwiderstand

Bei einem Transistor wird die aufgenommene Leistung durch Multiplikation der Kollektor-Sättigungsspannung (VCE(sat)) mit dem Kollektorstrom (IC) ausgedrückt.

(Kollektorverlust PC) = (Kollektor-Sättigungsspannung VCE(sat)) x (Kollektorstrom IC)

Der Stromverbrauch eines MOSFETs hingegen bezieht den Einschaltwiderstand (RDS(on)) zwischen Drain und Source ein.
Folglich wird die vom MOSFET (PD) aufgenommene Leistung als Einschaltwiderstand multipliziert mit dem Quadrat des Drain-Stroms (ID) ausgedrückt.

(Aufgenommene Leistung PD) = (Einschaltwiderstand RDS(on)) x (Drain-Strom ID)2

Diese Energie wird als Wärme abgeführt.
In der Regel liegt der Einschaltwiderstand eines MOSFETs in der Größenordnung von Ω oder darunter, und die Leistungsaufnahme ist üblicherweise geringer als bei einem herkömmlichen Transistor. Mit anderen Worten: Die erzeugte Wärmemenge fällt geringer aus, was die Umsetzung von Maßnahmen zur Wärmeableitung erleichtert.

Einschaltwiderstand ggü. Gate-Source-Spannung,Einschaltwiderstand ggü. Sperrschicht-Temperatur

Wie im Diagramm links (oben) dargestellt, nimmt der Einschaltwiderstand mit zunehmender Gate-Source-Spannung ab. Die gleiche Gate-Source-Spannung ändert sich auch in Abhängigkeit zum Strom. Daher ist es für die Berechnung der Verlustleistung erforderlich, den Einschaltwiderstand unter Berücksichtigung der Gate-Source-Spannung und des Drain-Stroms zu verwenden.
Wie aus dem Diagramm rechts (oben) hervorgeht, variiert auch der Einschaltwiderstand in Abhängigkeit zur Temperatur, weshalb Vorsicht geboten ist.

Vergleich des Einschaltwiderstands

Grundsätzlich gilt: je größer die Chipgröße (Oberfläche) des MOSFET, desto kleiner der Einschaltwiderstand.
Die folgende Abbildung vergleicht den niedrigsten Wert des Einschaltwiderstands für verschiedene kompakte Baugrößen.
Mit zunehmender Baugröße nimmt auch die mögliche Chipgröße zu, was zu einem geringeren Einschaltwiderstand führt.
ROHM bietet eine umfangreiche Auswahl an Produkten mit niedrigem Einschaltwiderstand in einer Vielzahl von Baugrößen an.
Bei der Auswahl eines Produkts ist zu beachten, dass der Einschaltwiderstand mit zunehmender Baugröße sinkt.

Vergleich des Einschaltwiderstandes für verschiedene Baugrößen

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DFN0604 (0.6x0.6mm)

DFN1006 (1.0x0.6mm)

DFN2020 (2.0x2.0mm)