MOSFET Conduction Loss

Perdas de condução em MOSFET

Um MOSFET de potência, quando está ligado (conduzindo), não é um curto-circuito perfeito: ele tem uma pequena resistência de canal chamada R_ds(on) (resistência dreno-fonte em condução). A corrente que o atravessa, ao passar por essa resistência, dissipa potência como calor — as perdas de condução: P = I² × R_ds(on), onde I é a corrente e R_ds(on) a resistência de condução. Note o I ao quadrado: as perdas de condução crescem com o quadrado da corrente, tornando-se dominantes em aplicações de alta corrente. Junto com as perdas de chaveamento (que ocorrem nas transições liga-desliga e crescem com a frequência), elas formam as duas principais fontes de aquecimento de uma chave de potência, e seu equilíbrio define a frequência ótima de operação: em baixa frequência, dominam as de condução; em alta frequência, as de chaveamento. A guerra dos fabricantes de MOSFETs é justamente por R_ds(on) cada vez menor (de ohms a miliohms e até microohms), pois cada redução corta diretamente as perdas de condução, permitindo correntes maiores com menos calor — e novas tecnologias de semicondutor de banda larga (SiC, carbeto de silício, e GaN, nitreto de gálio) levam isso adiante, com resistências baixíssimas e operação em altas tensões e frequências. Calcular as perdas de condução (somadas às de chaveamento) é o primeiro passo para o dimensionamento térmico: a potência total dissipada, junto com a resistência térmica, determina a temperatura de junção e se um dissipador é necessário. Atenção: o R_ds(on) aumenta com a temperatura (coeficiente positivo, o que ajuda no paralelismo de MOSFETs mas exige usar o valor a quente nos cálculos). Informe a corrente e a resistência de condução.