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Mosfet

ライブラリ:
Simscape / Electrical / Specialized Power Systems / Power Electronics

説明

金属酸化物半導体電界効果トランジスタ (MOSFET) は、ゲート信号 (g > 0) によって制御可能な半導体デバイスです。MOSFET デバイスは、MOSFET デバイスに逆バイアスがかかっていて (Vds < 0) ゲート信号が印加されていない (g=0) ときにオンになる内部ダイオードと並列に接続されます。モデルは、ダイオードが並列に接続された状態で、論理信号 (g > 0 または g = 0) によって制御される理想的なスイッチでシミュレートされます。

MOSFET デバイスは、ドレイン-ソース電圧が正か負かに関係なく、ゲート入力に正の信号が印加されている (g > 0) 場合にオンになります。ゲート入力に信号が印加されていない (g=0) 場合は、電圧が順電圧 Vf を超えると内部ダイオードのみが導通します。

正または負の電流がデバイスを流れている状態で、ゲート入力が 0 になると MOSFET はオフになります。電流 I が負で内部ダイオードに流れている (ゲート信号なし、つまり g = 0) 場合は、電流 I が 0 になるとスイッチはオフになります。

オン状態の電圧 Vds は次のように変化します。

  • ゲート入力に正の信号が印加されている場合、Vds = Ron*I。

  • 逆向きに接続されたダイオードが導通している (ゲート信号なし) 場合、Vds = Rd*I-Vf +Lon*dI/dt。

ダイオードのインダクタンス Lon は、連続モデルでのみ使用できます。ほとんどの場合、Lon は連続モデルでも離散モデルでも 0 に設定する必要があります。

MOSFET ブロックには、MOSFET と並列に接続できる直列 Rs-Cs スナバ回路も含まれています (ノード d とノード s の間)。

仮定と制限

MOSFET ブロックは、実際の MOSFET デバイスのマクロ モデルを実装します。デバイスの形状も、複雑な物理プロセスも考慮されません [1]。

インダクタンス Lon の値に応じて、MOSFET は電流源 (Lon > 0) または可変トポロジ回路 (Lon = 0) としてモデル化されます。MOSFET ブロックは、スナバ回路が使用されていない限り、インダクター、電流源、あるいは開回路と直列に接続することはできません。

回路を離散化する場合、インダクタンス Lon は強制的に 0 となります。

端子

入力

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MOSFET の開閉を制御する Simulink 信号。

出力

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ブロックの Simulink 出力は、2 つの信号を含むベクトルです。Simulink ライブラリで提供される Bus Selector ブロックを使用して、これらの信号を逆多重化できます。

信号

定義

単位

1

MOSFET 電流

A

2

MOSFET 電圧

V

保存

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ドレインに関連付けられた特定用途向けの電気量保存端子。

ソースに関連付けられた特定用途向けの電気量保存端子。

パラメーター

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内部抵抗 Ron。単位はオーム (Ω) です。既定は 0.1 です。[Inductance Lon] パラメーターが 0 に設定されている場合、[Resistance Ron] パラメーターは 0 に設定できません。

内部インダクタンス Lon。単位はヘンリー (H) です。既定は 0 です。[Resistance Ron] パラメーターが 0 に設定されている場合を除き、[Inductance Lon] パラメーターは通常 0 に設定します。

内部ダイオードの内部抵抗。単位はオーム (Ω) です。既定は 0.01 です。

内部ダイオードの順電圧。単位はボルト (V) です。既定は 0 です。

MOSFET デバイスに流れる初期電流を指定できます。デバイスが遮断された状態でシミュレーションを開始するために、通常は 0 に設定されます。既定は 0 です。

[Initial current IC] パラメーターが 0 より大きい値に設定されている場合は、定常状態の計算で MOSFET の初期ステータスが閉と見なされます。パワー エレクトロニクス コンバーターのすべての状態を初期化するのは複雑なタスクです。そのため、このオプションは簡単な回路でのみ役立ちます。

スナバ抵抗。単位はオーム (Ω) です。既定は 1e5 です。[Snubber resistance Rs] パラメーターを inf に設定すると、モデルからスナバが削除されます。

スナバ静電容量。単位はファラド (F) です。既定は inf です。[Snubber capacitance Cs] パラメーターを 0 に設定するとスナバが削除され、inf に設定すると抵抗スナバが得られます。

オンの場合、MOSFET の電流と電圧を返すブロックへの Simulink 出力を追加します。既定はオンです。

参照

[1] Mohan, N., T.M. Undeland, and W.P. Robbins, Power Electronics: Converters, Applications, and Design, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1995.

拡張機能

C/C++ コード生成
Simulink® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

バージョン履歴

R2006a より前に導入