Bauteile
Zweitquelle für Leistungs-MOSFETs: RDS(on) ist die Schlagzeile; SOA und Avalanche-Energie entscheiden, ob der Tausch hält
Zwei 600-V-MOSFETs von Vishay nennen einen maximalen RDS(on) von 64 mΩ und 65 mΩ, unter denselben Prüfbedingungen aber ein typisches Qrr von 10,7 µC und 1,4 µC. Ob der Tausch eines Leistungs-MOSFETs die Schaltung übersteht, entscheiden sicherer Arbeitsbereich, Avalanche-Rating, Body-Diode und Gate, beurteilt für jeweils eine Topologie.
Stand: Oktober 2026. Die Werte stammen aus den im Text genannten Datenblättern und Application Notes in den dort angegebenen Revisionen, geprüft am 14. Oktober 2026. Beurteilen Sie jede Substitution anhand der aktuellen Datenblätter der exakten Bauteile und Ihrer eigenen Schaltung.

Das Wichtigste in Kürze
Eine Cross-Reference-Suche für einen Leistungs-MOSFET, die beim RDS(on) (dem Durchlasswiderstand) ansetzt, beginnt beim prominentesten Wert: Er steht auf der ersten Seite des Datenblatts, und die Parametriksuche bietet ihn als sortierbares Feld an. RDS(on) ist eine einzelne Zahl, gemessen unter angegebenen Bedingungen. Eine Abweichung ist daher leicht zu erkennen, und ihre Folge sind Durchlassverluste und Wärme.
Unter den Spezifikationen, die das Bauteil nach einer Substitution mit „gleichem RDS(on)“ zerstören können, stechen vier hervor: der sichere Arbeitsbereich (SOA), die Avalanche-Energie (EAS), die Reverse-Recovery-Ladung (Qrr) der Body-Diode und das Gate-Verhalten, also die Schwellenspannung (Vth) und die Gate-Ladung (Qg). Zwei MOSFETs mit gleicher Nennspannung und nahezu gleichem RDS(on) können sich bei diesen Werten erheblich unterscheiden. Zwei 600-V-Bauteile von Vishay zeigen, wie weit: Der Standardtyp SiHG47N60E und der SiHG47N60EF mit schneller Body-Diode nennen einen maximalen RDS(on) von 64 mΩ und 65 mΩ sowie ein typisches Qrr von 10,7 µC und 1,4 µC unter denselben Prüfbedingungen. Eine Abweichung bei einem beliebigen der vier Werte kann das Bauteil beschädigen oder die Auslegung gefährden, und jede Abweichung wirkt auf ihre eigene Weise.
RDS(on) lässt sich auf eine einzige Zahl reduzieren und sauber sortieren. Für die vier Spezifikationen oben gilt das nicht. Jede von ihnen ist entweder eine Kurve, die nur für die angegebenen Bedingungen gilt, oder ein Kennwert, dessen Bedeutung von Ihrer Schaltung, Ihrer Topologie oder Ihrem Treiber abhängt. Ein Parametrikfilter kann über RDS(on), Spannung und Gehäuse eine engere Auswahl bilden. Den Vergleich bei den anderen vier Werten liefert erst das Lesen beider Datenblätter unter den Bedingungen Ihrer Schaltung.
Die Beurteilungstabelle
Die Tabelle zeigt für jede Spezifikation, was sie bestimmt, was eine Abweichung bewirkt, wann sie zählt und was Sie in beiden Datenblättern vergleichen.
| Spezifikation | Was sie bestimmt | Was eine Abweichung bewirkt | Wann sie zählt | Vergleich in beiden Datenblättern |
|---|---|---|---|---|
| RDS(on) | Durchlassverlust | Höherer Verlust und mehr Wärme (leicht zu erkennen) | In jeder Schaltung | Maximalwert bei Ihrer Gate-Spannung und Sperrschichttemperatur |
| SOA | Spannung und Strom gleichzeitig; Einsatz im Linearbereich | Ausfall bei Einschaltstrom, Hot-Swap oder Linearbetrieb | Sobald das Bauteil Zeit im Linearbereich verbringt | SOA-Kurven bei Ihrer Pulsdauer und Gehäusetemperatur, mit dem für Ihre Bedingungen nötigen Derating |
| EAS / Avalanche | Energie beim Abschalten einer Induktivität ohne Klemmung | Kann das Bauteil beim Schalten von Motoren, Elektromagneten oder Relais zerstören | Induktive Lasten ohne Klemmschaltung oder Freilaufpfad | Rating-Methode und Prüfbedingungen, oder Avalanche-Strom über der Avalanche-Dauer bei gleicher Starttemperatur |
| Qrr (Body-Diode) | Reverse-Recovery-Verhalten in Brücken und Synchrongleichrichtern | Querstrom, Verlust, elektromagnetische Störaussendung (EMI) | Brücken und Synchrongleichrichter, vor allem bei hoher Spannung | Qrr bei gleichem Durchlassstrom, gleichem di/dt, gleicher Sperrspannung und Temperatur |
| Vth / Qg | Verträglichkeit mit Ihrem Gate-Treiber | Unvollständiges Durchschalten, träge Flanken, Querstrom | Logic-Level- oder schnelle Gate-Ansteuerung | Maximale Vth bei Ihrer niedrigsten Temperatur (aus der Kurve Vth über Temperatur, wo vorhanden); Qg bei Ihrer Gate-Spannung; maximale Gate-Source-Spannung gegen den höchsten Ausgangspegel Ihres Treibers |
Spannung, Gehäuse und RDS(on) verschaffen einem Bauteil seinen Platz in der engeren Auswahl. SOA, EAS, Qrr und Gate-Verhalten, beurteilt für Ihre Topologie, entscheiden, welches Bauteil aus dieser Auswahl für die Schaltung taugt. Ein Test des exakten Bauteils in dieser Schaltung bestätigt es.
RDS(on) ist die Falle, weil er der leichte Teil ist
RDS(on) sagt Ihnen etwas über die Durchlassverluste, und Durchlassverluste sind real. Über die Frage, ob das Bauteil die Ereignisse in Ihrer Schaltung übersteht, sagt er dagegen fast nichts: den Moment, in dem hohe Spannung und hoher Strom zusammenfallen, den induktiven Rückschlag beim Abschalten eines Motors oder Relais, den Reverse-Recovery-Strom in einer Brücke. Diese Ereignisse werden von anderen Spezifikationen bestimmt. Eine allein über RDS(on) gewählte Substitution ist deshalb auf genau der Achse gewählt, die Sie ohnehin schon im Griff hatten. Das Urteil muss auf den Achsen fallen, die Sie noch nicht betrachtet haben.
SOA: gleiches Gehäuse, anderer Arbeitsbereich
Der sichere Arbeitsbereich ist der Bereich aus Spannung und Strom, den der MOSFET für eine bestimmte Zeit gleichzeitig übersteht, bevor er ausfällt. Infineons Application Note AP99007, „Linear Mode Operation and Safe Operating Diagram of Power-MOSFETs“ (V1.1, Mai 2017) nennt fünf Grenzlinien, die ihn begrenzen: die RDS(on)-Grenze, die Stromgrenze, die Grenze der maximalen Verlustleistung, die Grenze der thermischen Instabilität und die Grenze der Durchbruchspannung. Für eine Zweitquelle zählt, wo diese Linien ihren Ursprung haben. Die Stromgrenze ist laut Infineon „strongly package dependent“, also stark vom Gehäuse abhängig. Die Grenzen für Verlustleistung und thermische Instabilität folgen aus dem Chip und seinem thermischen Pfad. Pinbelegung und RDS(on) bestimmen sie nicht. Dieselbe Application Note hält fest, dass das SOA-Diagramm eines Datenblatts nur für die angegebenen Bedingungen gilt und andere Einsatzbedingungen ein Derating erfordern.
Daraus folgt: Zwei Bauteile, die bei RDS(on), Spannung und Bauform übereinstimmen, können einen deutlich unterschiedlichen SOA haben. Verbringt Ihr MOSFET Zeit im Linearbereich, etwa bei der Einschaltstrombegrenzung, beim Hot-Swap, an einer langsam ladenden Last oder als linear betriebenes Längselement, dann entscheidet der SOA über sein Überleben. Ein übereinstimmender RDS(on) belegt diesen Teil des Arbeitsbereichs nicht. Lesen Sie beide SOA-Kurven bei Ihrer Pulsdauer und Ihrer Gehäusetemperatur, und wenden Sie das Derating für Ihre Bedingungen auf beide Kurven in gleicher Weise an.

Avalanche (EAS): Energie beim Abschalten einer Induktivität
Wird der Strom in einer Induktivität abgeschaltet, etwa in einer Motorwicklung, einem Elektromagneten oder einem Transformator, und nimmt ihn keine Klemmschaltung und kein Freilaufpfad auf, dann treibt die Induktivität die Drain-Spannung hoch, bis der MOSFET in den Avalanche-Durchbruch geht. Mindestens die gespeicherte Energie wird dann im Bauteil umgesetzt. Ein dafür spezifizierter MOSFET kann eine definierte Einzelpuls-Avalanche-Energie (EAS) aufnehmen. Ein Bauteil ohne ein solches Rating oder mit geringerer Festigkeit, als Ihr Ereignis verlangt, kann ausfallen. EAS ist ein eigener Eintrag im Datenblatt. Infineons Datenblatt des IRL80HS120 (V2.2, 13.12.2019) nennt in Tabelle 4 eine EAS von 22 mJ unter den Prüfbedingungen seiner Fußnote (Start-Sperrschichttemperatur (TJ) 25 °C, Induktivität L = 0,8 mH, Gate-Widerstand RG = 50 Ω, Avalanche-Strom IAS = 7,5 A). Tabelle 5 nennt einen maximalen RDS(on) von 32 mΩ bei 10 V Gate-Source-Spannung.
Für eine Zweitquelle besteht die Schwierigkeit darin, dass sich der Avalanche-Wert allein nicht über Bauteile hinweg vergleichen lässt. Vishays Application Note AN-1005, „Power MOSFET Avalanche Design Guidelines“ (Rev. 06-Dec-11) beschreibt drei Rating-Praktiken: ein Rating über die thermische Grenze, ein statistisches Rating aus Bauteilen, die bis zum Ausfall geprüft wurden, und gar kein Avalanche-Rating. Das statistische Rating ist bei manchen Bauteilen als „EAS (tested)“ gekennzeichnet, meist neben einem Rating über die thermische Grenze. Die Application Note warnt, es genüge nicht, nur die Zahlenwerte der Avalanche-Energie aus den Datenblatttabellen zu vergleichen. onsemis Application Note AND90158/D (Rev. 1, Mai 2023) stellt den Avalanche-Spitzenstrom (Ipk) über der Avalanche-Dauer (tav) dar und nennt die Methode: Vergleichen Sie die Ipk-über-tav-Kurven bei derselben Starttemperatur der Sperrschicht; einzelne UIS-Werte eignen sich für diesen Vergleich nicht. Die Application Note verwendet UIS für Unclamped Inductive Switch-off.
RDS(on) und Avalanche-Festigkeit sind getrennte Kennwerte, und eine Übereinstimmung beim einen belegt den anderen nicht. Ein Ersatzteil kann Ihren RDS(on) treffen und dennoch ein niedrigeres Avalanche-Rating haben, ein nach einer anderen Methode ermitteltes oder gar keines. Ein Vergleich des RDS(on) zeigt keinen dieser drei Fälle. Wenn Ihre Auslegung induktive Lasten ohne Klemmung schaltet, vergleichen Sie die Avalanche-Ratings nach Methode und Prüfbedingungen.
Qrr: die Body-Diode in Brücken und Synchrongleichrichtern
Jeder Leistungs-MOSFET hat eine intrinsische Body-Diode. In Brücken- und Synchrongleichrichter-Topologien leitet diese Diode und muss anschließend abschalten. Ihre Reverse-Recovery-Ladung (Qrr) ist die Ladung, die beim Abschalten ausgeräumt wird. Ein großes Qrr bedeutet eine große Reverse-Recovery-Stromspitze, die sich in einer Halbbrücke als Querstrom (Shoot-through), zusätzlicher Verlust und EMI zeigt. Vishays Application Note AN847 (Rev. 15-Dec-14) untersucht eine Vollbrücke mit Nullspannungsschalten (Zero-Voltage Switching, ZVS), in der die Reverse Recovery einer Body-Diode noch nicht abgeschlossen ist, wenn ihr eigener Schalter abschaltet. Die Application Note ergänzt, dass die Schalter womöglich nicht sofort ausfallen, aber weiter Wärme erzeugen, bis sie schließlich ausfallen. Der Effekt wächst mit der Spannungsklasse. AN847 beziffert das Qrr eines 100-V-MOSFETs auf Werte im zweistelligen nC-Bereich und das eines Standard-Superjunction-Bauteils für 600 V auf mehrere µC. Für Infineons OptiMOS-Bauteile in der Synchrongleichrichtung behandelt die weiter unten zitierte Application Note Qrr in erster Näherung als geringen Verlustbeitrag.
Qrr kann sich zwischen eng verwandten Bauteilen um ein Mehrfaches unterscheiden. AN847 vergleicht Vishays Standardtyp SiHG47N60E-GE3 mit dem SiHG47N60EF-GE3 mit schneller Body-Diode und nennt 11 µC gegenüber 1,1 µC. MOSFETs mit schneller Body-Diode sind laut der Application Note typischerweise „designed to have a 5 x to 10 x reduction“ beim Qrr. Die aktuellen Datenblätter der beiden Bauteile (SiHG47N60E, Rev. N, 24-Jul-17; SiHG47N60EF, Rev. H, 27-Feb-17) nennen in ihren Spezifikationstabellen einen maximalen RDS(on) von 64 mΩ und 65 mΩ bei 10 V Gate-Spannung. Unter denselben Prüfbedingungen (TJ 25 °C, Durchlassstrom 24 A, di/dt 100 A/µs, Sperrspannung 400 V) nennen sie ein typisches Qrr von 10,7 µC und 1,4 µC. Die 11 µC aus AN847 entsprechen der Datenblattzeile des Standardtyps bei 25 V Sperrspannung. Die 1,1 µC der Application Note und die 1,4 µC aus dem Datenblatt des Typs mit schneller Body-Diode sind dagegen verschiedene Werte. Vergleichen Sie deshalb die Datenblattzeilen beider Kandidaten bei gleichen Bedingungen.
Auch das Qrr im Datenblatt ist eine Messung unter festen Bedingungen. Infineons Application Note „OptiMOS™ device selection for synchronous rectification“ (V1.1, 15.02.2023) erläutert, dass das Qrr in Datenblättern nach JEDEC-Normen gemessen wird und einen Teil der Ausgangsladung des MOSFETs enthält. Die JEDEC ist das Normungsgremium der Halbleiterindustrie. Laut der Application Note hängt in einer realen Schaltung der wirksame Wert davon ab, wie lange die Body-Diode vor dem Abschalten leitet. Tauschen Sie in einer Brücke ein Bauteil mit schneller Body-Diode gegen ein Standardteil, kann aus einer sauberen Auslegung eine heiße, störbehaftete und grenzwertige werden.
Vth und Qg: das Gate, das der Treiber ansteuern muss
Es bleibt das Gate, und hier geht es um die Verträglichkeit mit einem Bauteil, das die Substitution unverändert lässt: Ihrem Treiber. Zwei Spezifikationen entscheiden, ob Ihr vorhandener Gate-Treiber das Ersatzteil sauber schaltet: die Schwellenspannung (Vth) und die Gate-Ladung (Qg). Ein Bauteil mit höherer Vth steuert bei einer Logic-Level-Ansteuerung, die für das Original ausreichte, womöglich nicht vollständig durch. Nexperias Application Note AN90001, „Designing in MOSFETs for safe and reliable gate-drive operation“ (Rev. 1.1, 29. Oktober 2024) hält in ihrer Worst-Case-Betrachtung der eigenen Bauteile fest, dass die Schwelle eines Standard-Level-Bauteils an der unteren Temperaturgrenze bis zu 4,5 V erreichen kann. Bei einem Treiberausgang von 5 V sei ein solches Bauteil womöglich ungeeignet. Dieselbe Application Note erklärt, dass die Schwelle mit steigender Sperrschichttemperatur sinkt. Das zählt, wenn das Bauteil bei hoher Temperatur sicher sperren soll. Die Gate-Grenze wirkt auch in die andere Richtung. AN90001 nennt als maximale Gate-Source-Spannung (VGS(max)) typischerweise 10 V für Nexperias Logic-Level- und 20 V für seine Standard-Level-Automotive-Bauteile bei maximaler Nenntemperatur. Die Application Note warnt, dass andere Datenblätter VGS(max) oft bei 25 °C angeben, was ein Bauteil auf den ersten Blick leistungsfähiger erscheinen lässt. Dieselbe Application Note ergänzt, dass auch Nexperias neuere Datenblätter den Maximalwert bei 25 °C angeben. So sollen sie mit den Angaben anderer Hersteller vergleichbar sein. Wird ein Logic-Level-Ersatz für ein Standard-Level-Bauteil mit der Gate-Spannung angesteuert, für die das Original ausgelegt war, kann er die eigene VGS(max) überschreiten.
Ein Bauteil mit deutlich höherem Qg schaltet langsamer oder überfordert den Treiber. Das erhöht die Schaltverluste und birgt in einer Brücke das Risiko von Querstrom wegen träger Flanken. Vishays Application Note AN608A (Rev. 16-Feb-16) zeigt Schritt für Schritt, wie die Gate-Ladungsparameter eines Bauteils seine Schaltzeiten bestimmen. Für Ihren Treiber ist ein MOSFET mit „gleichem RDS(on)“, aber anderem Gate-Profil ein anderes Bauteil.
Nach der Topologie beurteilen
Welche Spezifikationen zählen, unterscheidet sich von Schaltung zu Schaltung. Deshalb kann eine einzelne Sortierung in der Parametriksuche diese Frage nicht klären. Lassen Sie die Topologie bestimmen, welche davon Sie am gründlichsten prüfen.
Einfacher Schalter oder Lastschalter, klar innerhalb der Grenzwerte: RDS(on) und thermisches Verhalten dominieren, auch wenn sich ein Blick auf den SOA wegen des Einschaltstroms weiterhin lohnt.
Einschaltstrombegrenzer, Hot-Swap oder alles im Linearbereich: Der SOA ist die Spezifikation, an der alles hängt, denn das Bauteil verbringt nennenswerte Zeit bei gleichzeitig hoher Spannung und hohem Strom.
Schalten eines Motors, Elektromagneten, Relais oder einer anderen induktiven Last ohne Klemmung: Das Avalanche-Rating entscheidet, denn die Abschaltenergie muss in den MOSFET fließen. Ist eine Klemmschaltung oder Freilaufdiode vorhanden, nimmt dieser Pfad die Energie auf, und seine eigene Belastbarkeit gehört in die Prüfung.
Halbbrücke, Vollbrücke oder Synchrongleichrichter: Qrr (vor allem bei hoher Spannung) und Gate-Timing entscheiden, denn das Reverse-Recovery-Verhalten der Body-Diode und der Querstrom bestimmen, ob die Stufe kühl läuft oder überhitzt.
Logic-Level- oder schnell schaltende Gate-Ansteuerung: Prüfen Sie Vth und Qg gegen Ihren konkreten Treiber.
Ein Ersatzteil, das für einen Lastschalter ideal ist, kann bei identischem RDS(on) für eine Brücke eine schlechte Wahl sein. Die Brücke hängt nämlich von einer Spezifikation ab, die der Lastschalter nie beansprucht hat. Nennen Sie zuerst Ihre Topologie, dann wird aus der Suche nach einem Bauteil mit gleichem RDS(on) die Suche nach einem Bauteil, das diese Schaltung übersteht.
Diese Prüfungen zeigen die wesentlichen Risiken einer Substitution und grenzen die Kandidaten ein. Die Qualifizierung muss dennoch das exakte Bauteil mit seiner vollständigen Bestellnummer in der vorgesehenen Schaltung an ihren Worst-Case-Eckpunkten testen.

Warum ein Parametrikfilter dieses Urteil nicht fällen kann
Die Parametriksuche sortiert nach Feldern mit einem einzelnen Wert, etwa nach Spannung, RDS(on), Strom und Gehäuse. Die vier Spezifikationen oben entziehen sich dieser Behandlung. Der SOA ist eine Kurve, die nur für die angegebenen Bedingungen gilt. Ein Avalanche-Rating hat nur zusammen mit Methode und Prüfbedingungen eine Bedeutung. Die Wirkung von Qrr hängt von Ihrer Topologie ab und davon, wie es gemessen wurde. Das Gate-Verhalten hängt von Ihrem Treiber ab. Manche Distributorfilter führen zwar eine maximale Vth und ein Qg, aber jeweils bei einem einzigen angegebenen Strom oder einer einzigen Gate-Spannung. Die Schwelle bei Ihrer niedrigsten Temperatur, die Ladung bei Ihrer Ansteuerspannung, eine SOA-Kurve und die Methode hinter einem Avalanche-Rating müssen weiterhin in beiden Datenblättern gelesen werden. Ein Filter bildet die engere Auswahl deshalb über die leichten Achsen und überlässt den Rest der Lektüre beider Datenblätter. Diese Lektüre ist die Arbeit, die eine Zweitquelle für einen Leistungs-MOSFET verlangt; der Filter liefert die engere Auswahl.
Vor der Festlegung: eine Prüfreihenfolge
Unterlagen beschaffen: beide aktuellen Datenblätter mit Revision und Datum, und für das Avalanche-Rating die Angabe des Herstellers, wie es ermittelt wurde.
SOA: Legen Sie beide Kurven bei Ihrem längsten Puls und Ihrer höchsten Gehäusetemperatur übereinander, wenden Sie das für Ihre Bedingungen nötige Derating an und prüfen Sie jeden Arbeitspunkt einschließlich Anlauf und Fehlerfällen.
Avalanche: Kann der MOSFET in Ihrer Schaltung in den Avalanche-Durchbruch gehen, bestimmen Sie Energie und Strom, die Ihre Induktivität liefert. Vergleichen Sie dann die Ratings beider Bauteile bei gleichen Bedingungen oder ihre Ipk-über-tav-Kurven bei gleicher Starttemperatur. Behandeln Sie ein Bauteil ohne Avalanche-Rating für diesen Einsatz als nicht spezifiziert.
Body-Diode: Vergleichen Sie Qrr bei gleichem Durchlassstrom, gleichem di/dt, gleicher Sperrspannung und Temperatur. Prüfen Sie danach Totzeit und Nachschwingen am Schaltknoten auf der Leiterplatte.
Gate: Vergleichen Sie die maximale Vth bei Ihrer niedrigsten Betriebstemperatur mit dem High-Pegel des Treibers. Entnehmen Sie sie der Kurve Vth über Temperatur, wo vorhanden, oder fragen Sie den Hersteller. Vergleichen Sie außerdem Qg bei Ihrer Gate-Spannung mit dem Strom, den der Treiber liefern kann. Prüfen Sie die Sperrreserve bei Ihrer höchsten Temperatur. Vergleichen Sie schließlich die VGS(max) des Ersatzteils mit dem höchsten Ausgangspegel Ihres Treibers. Achten Sie dabei darauf, bei welcher Temperatur jedes Datenblatt diesen Wert angibt.
Das exakte Bauteil testen: Bauen Sie mit der vollständigen Bestellnummer auf und prüfen Sie Einschaltstrom, induktives Abschalten und Brückenschalten an den Temperatur-Eckpunkten, bevor Sie sich für die Serie festlegen.
Häufige Fragen
Wenn zwei MOSFETs den gleichen RDS(on) haben, sind sie dann nicht austauschbar?
Das sind sie nicht. RDS(on) bestimmt den Durchlassverlust und eine der Grenzlinien des SOA. Eine Übereinstimmung beim RDS(on) belegt keine Übereinstimmung beim übrigen SOA, bei der Avalanche-Energie, beim Reverse-Recovery-Verhalten der Body-Diode oder beim Gate-Verhalten. Jeder dieser Werte kann sich zwischen Bauteilen mit nahezu identischem RDS(on) stark unterscheiden und in einer Schaltung, die genau diesen Wert beansprucht, das Bauteil oder die Auslegung zerstören.
Was ist der SOA, und warum kann ein Parametrik-Tool ihn nicht vergleichen?
Der sichere Arbeitsbereich ist der Bereich aus Spannung, Strom und Zeit, den das Bauteil übersteht. Chip, Gehäuse und thermischer Pfad setzen die Grenzen dieses Bereichs. Weil er die Form einer Kurve hat, die nur für die angegebenen Bedingungen gilt, lässt er sich nicht auf ein filterbares Feld reduzieren. Lesen Sie die SOA-Kurven beider Bauteile an Ihrem Arbeitspunkt.
Wann ist die Avalanche-Energie (EAS) relevant?
Sie ist immer dann relevant, wenn Sie den Strom durch eine Induktivität (Motor, Elektromagnet, Relais oder Transformator) ohne Klemmschaltung oder Freilaufpfad abschalten. Die Induktivität treibt den MOSFET in den Avalanche-Durchbruch, und die EAS gibt an, wie viel dieser Energie das Bauteil unter den Prüfbedingungen des Datenblatts aufnehmen kann. Hersteller spezifizieren die Avalanche-Festigkeit nach unterschiedlichen Methoden. Vergleichen Sie deshalb Methode und Bedingungen ebenso wie die Zahl; ein Ersatzteil mit „gleichem“ RDS(on) kann trotzdem ausfallen.
Spielt die Body-Diode bei einem Tausch wirklich eine Rolle?
In Brücken und Synchrongleichrichtern spielt sie eine Rolle, vor allem bei hoher Spannung, weil die Reverse-Recovery-Ladung (Qrr) der Body-Diode Querstrom und Verluste treibt. Vishays Application Note AN847 gibt an, dass MOSFETs mit schneller Body-Diode typischerweise auf ein fünf- bis zehnmal niedrigeres Qrr als Standardbauteile ausgelegt sind. Ein Tausch zwischen beiden Typen verändert das Verhalten der Schaltung daher selbst innerhalb einer Produktfamilie.
Wie findet man für einen Leistungs-MOSFET am sichersten einen Ersatztyp?
Erstellen Sie die engere Auswahl über Spannung, Gehäuse und RDS(on). Vergleichen Sie dann für Ihre Topologie den SOA bei Ihrer Pulsdauer und Temperatur, das Avalanche-Rating nach Methode und Bedingungen mit Ihrer induktiven Schaltenergie, das Qrr bei gleichen Bedingungen, wo die Schaltung eine Brücke ist, sowie Vth und Qg mit Ihrem Gate-Treiber. Diese Schritte sieben Kandidaten vor; das exakte Bauteil muss trotzdem in Ihrer Schaltung getestet werden.
Fazit
Eine Cross-Reference-Suche über RDS(on) liefert eine engere Auswahl. Die Entscheidung fällt in der SOA-Kurve, im Avalanche-Rating, in der Body-Diode und im Gate, und sie fällt für jeweils eine Topologie. Eine Zweitquelle bringt Versorgungssicherheit und Spielraum in Preisverhandlungen. Sie kostet einen Qualifizierungszyklus, dessen Umfang von der Schaltung abhängt. Bei einem Lastschalter klar innerhalb seiner Grenzwerte kann der Abgleich von Spannung, Gehäuse, RDS(on) und thermischem Verhalten den größten Teil der Arbeit ausmachen. Bei einer Hot-Swap-Stufe, einer induktiven Last ohne Klemmung oder einer Brücke ist die Substitution erst sicher, wenn diese Kurven und Ratings verglichen sind und das exakte Bauteil getestet ist.
Wenn Sie eine Zweitquelle für eine Leistungsstufe qualifizieren und die Fragen zu SOA, Avalanche und Gate im Zusammenhang mit der übrigen Auslegung beurteilen lassen möchten: Wir unterstützen bei Fragen zu Hardware-Bauteilen und Produktarchitektur dieser Art, besonders wenn Bauteile aus China bezogen werden, und betrachten Hardware, Firmware und Beschaffung gemeinsam.
Dieser Artikel veranschaulicht reale MOSFET-Spezifikationen mit Werten aus den Datenblättern und Application Notes der genannten Bauteile. Er ist allgemeine ingenieurtechnische Orientierung. Das Verhalten eines bestimmten Bauteils legt er nicht fest. Beurteilen Sie jede Substitution anhand der aktuellen Datenblätter der exakten Bauteile und validieren Sie sie in Ihrer Schaltung.
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