ツェナーダイオードの『許容損失』について!

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この記事ではツェナーダイオードの『許容損失』について

  • ツェナーダイオードの『許容損失』
  • 許容損失の『Pd-Ta特性(電力軽減曲線)』

などを図を用いて分かりやすく説明しています。

ツェナーダイオードの『許容損失』

ツェナーダイオードの『許容損失』

MOSFETの許容損失Pdは、『接合部温度Tjが絶対最大定格に達する時の消費電力』です。許容損失の記号はデータシートにより異なりますが、『Pd』や『PT』や『Ptot』や『P』で表されることが多いです。

データシート上に記載されている許容損失Pdは『周囲温度Ta=25℃』を基準にしています。そのため、接合部温度Tjが『25℃』から『接合部温度Tjの絶対最大定格Tj(MAX)』に達するときの消費電力がデータシート上に記載されている許容損失Pdであり、熱抵抗Rth(j-a)を用いると、次式で表されます。

許容損失の理論式

\begin{eqnarray}
P_{d}=\frac{T_{j(MAX)}-T_a}{R_{th(j-c)}}=\frac{T_{j(MAX)}-25}{R_{th(j-c)}}\tag{1}
\end{eqnarray}

上図はローム製ツェナーダイオードUDZVシリーズの絶対最大定格です。許容損失Pdが200mWであることが確認できます。また、データシートより許容損失Pd、接合部温度Tj、周囲温度Taが分かるので、(1)式より、熱抵抗Rth(j-a)を求めることもできます。熱抵抗Rth(j-a)は以下の値となります。

\begin{eqnarray}
R_{th(j-c)}=\frac{T_{j(MAX)}-T_a}{P_{d}}=\frac{150{\mathrm{[{^{\circ}C}]}}-25{\mathrm{[{^{\circ}C}]}}}{200{\mathrm{[mW]}}}=0.625{\mathrm{[{^{\circ}C}/mW]}}\tag{2}
\end{eqnarray}

補足

  • 許容損失は英語では『Total Power Dissipation』と書きます。
  • チップ部品の場合、実装基板により許容損失が異なりますので注意してください。

許容損失の『Pd-Ta特性(電力軽減曲線)』

許容損失の『Pd-Ta特性(電力軽減曲線)』

データシート上に記載されている許容損失Pdは『周囲温度Ta=25℃』を基準にしているため、Ta=25℃よりも温度が高い場合は、許容損失Pdが低下します。データシートにはそれを示す『Pd-Ta特性(電力軽減曲線)』が記載されています。

上図はローム製ツェナーダイオードUDZVシリーズの『Pd-Ta特性(電力軽減曲線)』です。周囲温度Taが25℃の時の許容損失Pdは200mWですが、周囲温度Taが25℃よりも高くなると、許容損失Pdが低下していることが確認できます。

例えば、周囲温度Taが125℃の場合には、許容損失Pdが40mWになってしまいます。そのため、周囲温度Taに応じて許容損失Pdを軽減する必要があります。

なお、(1)式でも各周囲温度により許容損失Pdを求めることが可能です。周囲温度Ta=125℃を(1)式に代入すると、

\begin{eqnarray}
P_{d}=\frac{T_{j(MAX)}-T_a}{R_{th(j-c)}}=\frac{150{\mathrm{[{^{\circ}C}]}}-125{\mathrm{[{^{\circ}C}]}}}{0.625{\mathrm{[{^{\circ}C}/mW]}}}=40{\mathrm{[mW]}}\tag{3}
\end{eqnarray}

となり、『Pd-Ta特性(電力軽減曲線)』での値と一致することが分かります。

まとめ

この記事ではツェナーダイオードの『許容損失』について、以下の内容を説明しました。

  • ツェナーダイオードの『許容損失』とは
  • 許容損失の『Pd-Ta特性(電力軽減曲線)』

お読み頂きありがとうございました。

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