[MOSFET] IRFZ44N , IRF4905 의 데이터시트를 알아보자

 

 

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IRFZ44N , IRF4905 의 데이터시트를 알아보자

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1부 [MOSFET] FET 이란 무엇인가?

2부 [MOSFET] MOSFET의 구조와 원리

3부 [MOSFET] BJT와 MOSFET의 차이점

4부 [MOSFET] IRFZ44N , IRF4905 의 데이터시트를 알아보자

5부 [MOSFET] IRFZ44N , IRF4905 스위치, H브릿지 회로도 예시
完 [MOSFET] MOSFET 스위칭 회로 - 아두이노 실습 -

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IRFZ44N , IRF4905 으로 알아보는 특성

이번에는 많이 사용하는 MOSFET인 IRFZ44N 과 IRF4905 에 대해 알아보겠습니다.

먼저 IRFZ44N 은 N채널 MOSFET 이고, IRF4905 는 P채널 MOSFET입니다.

데이터시트를 통해서 두 MOSFET의 주요 전기적 특성을 하나씩 확인해보겠습니다.

 

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IRFZ44N 시트 전체보기

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IRFZ44N 특성 몇가지 살펴보기

 

먼저 최대정격부터 살펴보겠습니다.

 

드레인 전류 ( ID ) 입니다.

MOSFET이 연속적으로 흐르게 할 수 있는 최대 전류를 의미하며,

케이스 온도 ( Tc ) 가 25℃ 일 때는 49A까지,

Tc 가 100℃에서는 35A까지 허용됩니다.

 

 

게이트-소스 전압( VGS ) 입니다

±20V는 게이트가 견딜 수 있는 최대 전압으로,

이를 초과할 경우 게이트 산화막이 파괴되어 소자가 손상됩니다.

MOSFET은 구조상 음전압(-)에서도 전기장이 형성되기 때문에 최대 정격이 ±로 함께 정의됩니다.

 

 

칩 내부 최대 온도( TJ ), 보관 가능 온도 ( Tstg ) 입니다.

동작 가능한 온도 범위와 보관 가능한 온도 범위가 -55 ~ 175℃ 임을 의미합니다.

 

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다음은 전기적 특성입니다.

드레인-소스 항복 전압( V(BR)DSS ) 입니다.

55V는 게이트와 소스를 단락한 상태(VGS = 0V)에서 드레인-소스 간에 견딜 수 있는 최대 전압으로,

이를 초과할 경우 내부 항복이 발생하여 큰 전류가 흐르거나 소자가 손상됩니다.

 

 

문턱 전압( VGS(th) ) 입니다.

해당 MOSFET을 ON 시키기 위해 게이트에 인가해야하는 최소 전압입니다.

2 ~ 4V 범위는 완전히 ON이 되는 범위는 아니기 때문에 보다 충분한 전압을 인가해주어야 합니다.

 

 

온저항( Rds(on) ) 입니다.

MOSFET이 ON 상태일 때 드레인-소스 사이에 형성되는 저항을 의미하며,

게이트-소스 전압(VGS)이 10V이고 드레인 전류( ID )가 25A일 때 약 17.5mΩ의 값을 가집니다.

이 값이 작을수록 전류가 흐를 때 전력 손실과 발열이 감소합니다.

 

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IRFZ44N 의 특성곡선 살펴보기

 

• ID - VDS 출력 특성 곡선입니다.

 

가로축은 드레인-소스 전압 ( VDS ), 세로축은 드레인 전류 ( ID )를 의미합니다.

그래프는 VDS에 따라 ID가 어떻게 변화하는지를 나타냅니다.

 

각 곡선은 서로 다른 게이트-소스 전압( VGS ) 조건에서 측정된 값으로,

VGS가 증가할수록 더 큰 전류가 흐르는 것을 확인할 수 있습니다.

 

그래프 좌측의 낮은 VDS 영역에서는 전류가 급격히 증가하며,

이 구간은 저항처럼 동작하는 영역, 선형 영역으로 볼 수 있습니다.

반면 VDS가 증가할수록 전류 증가가 완만해지며,

이 구간은 전류가 일정하게 유지되는 영역, 포화 영역으로 볼 수 있습니다.

 

또한 Fig 1(25℃)과 Fig 2(175℃)를 비교하면,

온도가 증가할수록 동일 조건에서 흐를 수 있는 전류가 감소하는 것을 확인할 수 있습니다.

 

 

• ID - VGS 전달 특성 곡선입니다.

 

가로축은 게이트-소스 전압 ( VGS ), 세로축은 드레인 전류 ( ID )를 의미합니다.

그래프는 VGS에 따라 ID가 어떻게 변화하는지를 나타냅니다.

 

이는 MOSFET에 인가되는 게이트 전압에 따라

얼마만큼의 전류가 흐를 수 있는지를 보여주는 그래프입니다.

 

그래프를 보면 낮은 VGS 영역에서는 전류가 거의 흐르지 않다가,

일정 전압 이상에서 급격히 증가하는 것을 확인할 수 있습니다.

또한 접합온도( Tj )에 따라 같은 VGS에서도 흐르는 전류가 달라지는 특성을 보입니다.

 

 

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• Rds(on) - Tj 특성 곡선입니다.

 

가로축은 접합 온도 ( Tj ), 세로축은 정규화된 온저항 ( Rds(on) )을 의미합니다.

그래프는 Tj 에 따라 MOSFET의Rds(on)이 어떻게 변화하는지를 나타냅니다.

 

이는 게이트-소스 전압( VGS )이 일정한 상태에서 온도가 증가할 때,

드레인-소스 사이의 저항이 어떻게 변하는지를 보여주고 있습니다.

 

그래프를 보면 온도가 낮은 영역에서는 Rds(on)이 비교적 낮은 값을 유지하지만,

온도가 상승할수록 저항이 점점 증가하는 것을 확인할 수 있습니다.

특히 고온 영역으로 갈수록 증가폭이 커지며, 이는 발열이 다시 저항 증가로 이어지는 특성을 나타냅니다.

 

 

• Safe Operating Area 특성 곡선입니다.

 

가로축은 드레인-소스 전압 ( VDS ), 세로축은 드레인 전류 ( ID )를 의미합니다.

그래프는 VDS와 ID의 조합에 따라 MOSFET이 안전하게 동작할 수 있는 영역을 나타냅니다.

각 곡선은 펄스 지속 시간(100µs, 1ms, 10ms 등)에 따른 동작 한계를 나타내며,

그래프 내부 영역이 안전 동작 영역입니다.

 

그래프를 보면 전압이 증가할수록 허용 가능한 전류가 감소하며,

펄스 시간이 길어질수록 허용 범위가 더욱 좁아지는 것을 확인할 수 있습니다.

 

 

• ID - Tc 특성 곡선입니다.

 

가로축은 케이스 온도 ( Tc ), 세로축은 드레인 전류 ( ID )를 의미합니다.

그래프는 Tc에 따라 MOSFET의 ID가 어떻게 변화하는지를 나타냅니다.

이는 MOSFET이 동작 중 온도가 상승할 때,

허용 가능한 최대 전류가 어떻게 감소하는지를 보여주고 있습니다.

 

그래프를 보면 온도가 낮은 영역에서는 높은 전류를 허용하지만,

온도가 상승할수록 허용 전류가 점점 감소하는 것을 확인할 수 있습니다.

특히 고온 영역에서는 급격히 감소하여, 소자가 견딜 수 있는 전류 한계가 크게 줄어듭니다.

 

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IRF4905 시트 전체 살펴보기

이 또한 IRFZ44N 과 같은 방식으로 읽을 수 있습니다.

 

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IRF4905 특성곡선 전체보기

그리고 IRF4905의 특성 또한 IRFZ44N 과 크게 다른 양상을 보이진 않습니다.

 

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마무리

저번 BJT 와 MOSFET 의 차이를 이어 이번에는 실제로 많이 사용하는 소자인

IRFZ44N 과 IRF4905의 데이터시트를 통해서,

각 소자의 최대정격과 특성을 알아보았습니다.

 

두 소자는 각각 N채널과 P채널 MOSFET으로, 구조로 인한 몇가지 차이가 있음을 보였습니다.

이러한 특성들을 잘 이해하고 적절한 소자를 선택하는 것이 회로 설계의 핵심입니다.

 

다음시간에는 오늘 본 소자를 이용한 기초적인 회로도를 예시로 보여드리도록 하겠습니다.

 

 

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