MOSFETのセルフターンオンとは?説明が分かりやすかったサイトから意味を整理した

2022/9/7 2023/4/8 技術メモ

MOSFETのセルフターンオンって何？

組み込みソフトエンジニアのHARUYAです。

先日、上司から、MOSFETがセルフターンするから注意して、、、

とかなんとか話がありました。

ハッ？

何それ？

横文字使わずに、具体的にどんな動きをするのかを話してくれよって感じで意味が分からないまま、その時は過ぎました。

さて、MOSFETのセルフターンオンとは？

上司が説明してくれなかった内容が、しっかりとWEBサイトで説明されていました。

分かりやすい説明をしれくれているサイトを引用させていただきます。

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MOSFETのセルフターンオンとは？分かりやする説明のサイト

まずは、毎度お世話になる東芝のサイト。

ブリッジ回路で構成されるインバータ回路や非絶縁型同期整流コンバータ回路など、MOSFET を高速スイッチング動作で使用する場合、オフしている MOSFET のドレイン・ソース間に急峻に立ち上がる電圧が掛かります。
電圧の時間に対する変化 dv/dt によって MOSFET のゲート・ドレイン間容量 Cgd とゲート・ソース間容量 Cgs の比でゲートに電圧が発生します。
また、Cgd を通してゲート抵抗 RG に電流が流れることで、ゲートに異常な電圧が発生します。
この誘起されたゲート電圧が MOSFET をオンさせる電圧 Vth を超えると誤って MOSFET がターンオンしてしまいます。これをセルフターンオンといいます。
引用元：https://toshiba.semicon-storage.com/info/
application_note_ja_20180726_AKX00029.pdf?did=59474

とにかく、意図せずに勝手にMOSFETのゲートがONになってしまうことをセルフターンオンということは最低限覚えておかないと。

前半に書いてある説明は、分かるような分からないような。。。

他のサイトでの説明も見てみましょう。

OFFである還流側のMOSFETに意図しないターンONが生じ、貫通電流が流れ損失が増大する現象です。
引用元：https://techweb.rohm.co.jp/product/power-device/si/si-evaluation/9348/本来

意図しないターンオンにより、貫通電流が流れる。

この貫通電流という用語もキーワードでしょうか。

うーん、もうちょっと分かりやすく、セルフターンオンの原理を説明したサイトはないのか？

こちらのサイトの図が分かりやすかったです。

https://detail-infomation.com/self-turn-on/
ブリッジ回路で構成される回路や降圧チョッパ回路などでは、OFFしているスイッチング素子(上図ではMOSFET)のドレインソース間電圧vDSが急に立ち上がります。
例えば、上図のブリッジ回路の場合、ローサイドのMOSFETがオフの状態において、ハイサイドのMOSFETがオンした時、ローサイドのMOSFETのドレインソース間電圧vDSが『0[V]→VIN[V]』と急激に変化します。
この時、ローサイドのゲートドレイン間容量CGDを通して、ゲートソース間容量CGSに電流が流れ充電されることで、ゲートソース間電圧vGSが上昇します。また、ローサイドのMOSFETのゲートドレイン間容量CGSを通して、ゲート抵抗RGに電流が流れることによってもゲートソース間電圧vGSが上昇します。
ゲートソース間電圧vGSがMOSFETの閾値電圧VTHを超えると、本来オフしているべきローサイドのMOSFETが誤ってオンしてしまいます。