Wat is Normally-off?

Eigenschap dat er geen stroom loopt wanneer de gatespanning 0 V is. Voor vermogenscomponenten een veiligheidseis, omdat de stroom ook bij een defecte aansturing niet blijft lopen.

Japanse benaming: ノーマリーオフ

“Normally-off” komt voor in 5 oefenvragen uit 4 onderwerpen, bijv. MOSFET, Vermogenshalfgeleiders, Verbindingshalfgeleiders.

Vakgebied: Vermogenshalfgeleiders

Nu oefenen: vragen over Normally-off

Wat is de belangrijkste reden dat bij vermogenscomponenten de “normally-off”-eigenschap, waarbij geen stroom vloeit bij een gatespanning van 0 V, vereist is?

  1. AOm het schakelen te vertragen
  2. BOm het gevaar te vermijden dat onbedoeld stroom blijft vloeien, bijvoorbeeld als de aandrijfschakeling uitvalt
  3. COm het component goedkoper te maken
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: B. Om het gevaar te vermijden dat onbedoeld stroom blijft vloeien, bijvoorbeeld als de aandrijfschakeling uitvalt

Bij een normally-on-component schakelt het component in wanneer de voeding van de gate-aandrijfschakeling uitvalt of defect raakt, waardoor de voeding kortgesloten kan worden en een grote stroom kan vloeien. Ook moet op de volgorde bij het opstarten worden gelet. Daarom is voor voedingsschakelingen normally-off vereist. Bij GaN-HEMT’s wordt normally-off bereikt met een structuur met p-type GaN onder de gate of met een cascodeschakeling in serie met een Si-MOSFET voor lage spanning.

Met welke schakeling wordt een normally-on GaN-HEMT in serie met een laagspannings-silicium-MOSFET veilig als normally-off component gebruikt?

  1. ABrugrectificatie
  2. BDarlingtonschakeling
  3. CCascodeschakeling
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: C. Cascodeschakeling

In een cascodeschakeling wordt een laagspannings-silicium-MOSFET (circa 30 V) in serie geplaatst aan de source-zijde van de GaN-HEMT, en de gate van de HEMT wordt verbonden met de source van de MOSFET. Wanneer de MOSFET wordt uitgeschakeld, wordt de gate van de HEMT negatief voorgespannen en schakelt deze vanzelf uit; het geheel kan dus als normally-off component worden behandeld en de gate-aansturing voor silicium-MOSFET's kan ongewijzigd worden gebruikt. Nadelen zijn het grotere aantal componenten en de invloed van parasitaire elementen van de MOSFET bij hoge snelheid.

“Normally-off” in de toelichting

Vragen met “Normally-off” (5)

  1. Wat is de belangrijkste reden dat bij vermogenscomponenten de “normally-off”-eigenschap, waarbij geen stroom vloeit bij een gatespanning van 0 V, vereist is?
  2. Met welke schakeling wordt een normally-on GaN-HEMT in serie met een laagspannings-silicium-MOSFET veilig als normally-off component gebruikt?
  3. Welke voorwaarde is juist om een n-kanaal MOSFET van het enhancement-type aan (geleidend) te laten staan? (VGS: gate-sourcespanning, Vth: drempelspanning)
  4. Welke eigenschap van een depletion-type MOSFET is juist?
  5. Welk mechanisme voor energiebesparing van het systeem wordt verwacht van niet-vluchtig geheugen in caches en registers?

Vergelijkingen met deze term

Verwante termen

GaN (galliumnitride) HEMT (high electron mobility transistor) Drempelspanning (threshold voltage) Inversielaag Niet-vluchtig geheugen Aan-weerstand (on-resistance) Bodydiode DC-DC-omvormer Dode tijd (dead time) Gatedriver

Naar de woordenlijst