IEC 60747-8:2000

NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
60747-8
INTERNATIONAL
Deuxième édition
STANDARD
Second edition
2000-12
Dispositifs à semiconducteurs –
Partie 8:
Transistors à effet de champ
Semiconductor devices –
Part 8:
Field-effect transistors
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 60747-8:2000
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NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
60747-8
INTERNATIONAL
Deuxième édition
STANDARD
Second edition
2000-12
Dispositifs à semiconducteurs –
Partie 8:
Transistors à effet de champ
Semiconductor devices –
Part 8:
Field-effect transistors
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– 2 – 60747-8 © CEI:2000
SOMMAIRE
Pages
AVANT-PROPOS . 12

INTRODUCTION . 16

Articles
1 Domaine d'application. 18

2 Références normatives . 18

3 Classification .20
4 Terminologie et symboles littéraux . 20
4.1 Types de transistors à effet de champ . 20
4.2 Termes généraux. 24
4.3 Termes relatifs aux valeurs limites et aux caractéristiques. 28
4.4 Symboles littéraux . 30
5 Valeurs limites et caractéristiques essentielles . 44
5.1 Généralités . 44
5.1.1 Catégories de dispositifs. 44
5.1.2 Dispositifs à grilles multiples . 44
5.1.3 Précautions de manipulation . 44
5.2 Valeurs limites . 44
5.2.1 Températures. 44
5.2.2 Dissipation de puissance (P ). 44
tot
5.2.3 Tensions et courants. 46
5.2.4 Données mécaniques. 48
5.3 Caractéristiques. 48
5.3.1 Caractéristiques pour applications en amplificateur basse fréquence . 48
5.3.2 Caractéristiques pour applications en amplificateur haute fréquence. 52
5.3.3 Caractéristiques pour applications en commutation. 56
5.3.4 Caractéristiques pour applications en découpeur . 60
5.3.5 Caractéristiques pour applications en amplificateur à courant continu
à faible niveau . 66
5.3.6 Caractéristiques pour applications en résistance commandée
par la tension . 68
5.3.7 Caractéristiques spécifiques des transistors à effet de champ appariés

pour applications différentielles en basse fréquence . 72
5.4 Données d'applications . 74
5.4.1 Intermodulation et CAG. 74
6Méthodes de mesure. 74
6.1 Généralités . 74
6.1.1 Polarité . 74
6.1.2 Précautions générales . 74
6.1.3 Précautions de manipulation . 74
6.1.4 Catégories pour les différents types . 74
6.2 Courant résiduel de grille ou courant de fuite de grille . 74
6.2.1 Courant résiduel de grille du type à jonction de grille (type A) . 74
6.2.2 Courant de fuite de grille du type à grille isolée (types B et C) . 76

60747-8 © IEC:2000 – 3 –
CONTENTS
Page
FOREWORD .13

INTRODUCTION . 17

Clause
1 Scope . 19

2 Normative references. 19

3 Classification .21
4 Terminology and letter symbols. 21
4.1 Types of field-effect transistors . 21
4.2 General terms. 25
4.3 Terms related to ratings and characteristics. 29
4.4 Letter symbols . 31
5 Essential ratings and characteristics . 45
5.1 General. 45
5.1.1 Device categories . 45
5.1.2 Multiple-gate devices . 45
5.1.3 Handling precautions . 45
5.2 Ratings (limiting values). 45
5.2.1 Temperatures. 45
5.2.2 Power dissipation (P ). 45
tot
5.2.3 Voltages and currents . 47
5.2.4 Mechanical data. 49
5.3 Characteristics. 49
5.3.1 Characteristics for low-frequency amplifier applications . 49
5.3.2 Characteristics for high-frequency amplifier applications . 53
5.3.3 Characteristics for switching applications . 57
5.3.4 Characteristics for chopper applications. 61
5.3.5 Characteristics for low-level d.c. amplifier applications. 67
5.3.6 Characteristics for voltage-controlled resistor applications . 69
5.3.7 Specific characteristics of matched-pair field-effect transistors
for low-frequency differential applications . 73
5.4 Application data . 75

5.4.1 Intermodulation and AGC. 75
6 Measuring methods. 75
6.1 General. 75
6.1.1 Polarity . 75
6.1.2 General precautions. 75
6.1.3 Handling precautions . 75
6.1.4 Type categories . 75
6.2 Gate cut-off current or gate leakage current. 75
6.2.1 Gate cut-off current of junction-gate type (type A) . 75
6.2.2 Gate leakage current of insulated-gate type (types B and C). 77

– 4 – 60747-8 © CEI:2000
Articles Pages
6.3 Courant de drain (types A, B et C) (I ). 78
D
6.3.1 But. 78

6.3.2 Schéma . 78

6.3.3 Description et exigences du circuit . 78

6.3.4 Précautions à prendre. 78

6.3.5 Exécution. 80

6.3.6 Conditions spécifiées . 80

6.4 Courant de drain au blocage (types A, B et C) . 80

6.4.1 But. 80
6.4.2 Schéma . 80
6.4.3 Précautions à prendre (pour les types B et C) . 80
6.4.4 Exécution. 80
6.4.5 Conditions spécifiées . 80
6.5 Tension grille-source de blocage (types A et B) (V ) . 80
GSoff
6.5.1 But. 80
6.5.2 Schéma . 80
6.5.3 Précautions à prendre. 80
6.5.4 Exécution. 82
6.5.5 Conditions spécifiées . 82
6.6 Tension de seuil grille-source (type C) (V ) . 82
GS(TO)
6.6.1 But. 82
6.6.2 Schéma . 82
6.6.3 Précautions à prendre. 82
6.6.4 Exécution. 82
6.6.5 Conditions spécifiées . 82
6.7 Capacité d'entrée, sortie en court-circuit, en petits signaux
(types A, B et C) (C ). 82
iss
6.7.1 But. 82
6.7.2 Schéma . 84
6.7.3 Description et exigences du circuit . 84
6.7.4 Précautions à prendre. 86
6.7.5 Exécution. 86
6.7.6 Conditions spécifiées . 86
6.8 Conductance de sortie, entrée en court-circuit, en petits signaux

(type A, B et C) (g ) . 86
oss
6.8.1 But. 86
6.8.2 Généralités . 86
6.8.3 Méthode de zéro . 86
6.8.4 Méthode utilisant deux voltmètres . 88
6.9 Capacité de sortie, entrée en court-circuit, en petits signaux
(type A, B et C) (C ). 90
oss
6.9.1 But. 90
6.9.2 Généralités . 92
6.9.3 Schémas. 92
6.9.4 Description et exigences du circuit . 92
6.9.5 Précautions à prendre. 92
6.9.6 Exécution. 94
6.9.7 Conditions spécifiées . 94

60747-8 © IEC:2000 – 5 –
Clause Page
6.3 Drain current (types A, B and C) (I ). 79
D
6.3.1 Purpose . 79

6.3.2 Circuit diagram . 79

6.3.3 Circuit description and requirements . 79

6.3.4 Precautions to be observed. 79

6.3.5 Measurement procedure . 81

6.3.6 Specified conditions . 81

6.4 Drain cut-off current (types A, B and C) . 81

6.4.1 Purpose . 81
6.4.2 Circuit diagram . 81
6.4.3 Precautions to be observed (for types B and C) . 81
6.4.4 Measurement procedure . 81
6.4.5 Specified conditions . 81
6.5 Gate-source cut-off voltage (types A and B) (V ). 81
GSoff
6.5.1 Purpose . 81
6.5.2 Circuit diagram . 81
6.5.3 Precautions to be observed. 81
6.5.4 Measurement procedure . 83
6.5.5 Specified conditions . 83
6.6 Gate-source threshold voltage (type C) (V ) . 83
GS(TO)
6.6.1 Purpose . 83
6.6.2 Circuit diagram . 83
6.6.3 Precautions to be observed. 83
6.6.4 Measurement procedure . 83
6.6.5 Specified conditions . 83
6.7 Small-signal short-circuit input capacitance (types A, B and C) (C ). 83
iss
6.7.1 Purpose . 83
6.7.2 Circuit diagram . 85
6.7.3 Circuit description and requirements . 85
6.7.4 Precautions to be observed. 87
6.7.5 Measurement procedure . 87
6.7.6 Specified conditions . 87
6.8 Small-signal short-circuit output conductance (type A, B and C) (g ). 87
oss
6.8.1 Purpose . 87
6.8.2 General. 87
6.8.3 Null method. 87
6.8.4 Two-voltmeter method. 89
6.9 Small-signal short-circuit output capacitance (type A, B and C) (C ) . 91
oss
6.9.1 Purpose . 91
6.9.2 General. 93
6.9.3 Circuit diagrams. 93
6.9.4 Circuit description and requirements . 93
6.9.5 Precautions to be observed. 93
6.9.6 Measurement procedure . 95
6.9.7 Specified conditions . 95

– 6 – 60747-8 © CEI:2000
Articles Pages
6.10 Transconductance directe, sortie en court-circuit, en petits signaux

(types A, B et C) . 94

6.10.1 But. 94

6.10.2 Généralités . 94

6.10.3 Méthode de zéro . 94

6.10.4 Méthode des deux voltmètres. 98

6.11 Capacité de réaction, entrée en court-circuit, en petits signaux

(types A, B et C) (C ). 100
rs
6.11.1 But. 100

6.11.2 Schéma . 100
6.11.3 Description et exigences du circuit. 102
6.11.4 Précautions à prendre. 102
6.11.5 Exécution. 104
6.11.6 Conditions spécifiées . 104
6.12 Bruit (types A, B et C) (F, V ). 104
n
6.12.1 But. 104
6.12.2 Tension de bruit équivalente à l'entrée. 104
6.12.3 Facteur de bruit. 108
6.12.4 Relation entre la tension équivalente de bruit à l'entrée et le facteur
de bruit . 108
6.13 Paramètres y (types A, B et C). 110
6.14 Temps de commutation (types A, B et C) (t , t ) . 110
on off
6.14.1 But. 110
6.14.2 Généralités . 110
6.14.3 Schéma . 110
6.14.4 Description et exigences du circuit . 110
6.14.5 Précautions à prendre. 112
6.14.6 Exécution. 112
6.14.7 Conditions spécifiées . 112
6.15 Résistance statique drain-source à l'état passant (r ) ou tension
DSon
drain-source à l'état passant (V ) et résistance à l'état bloqué (r ) . 114
DSon DSoff
6.15.1 But. 114
6.15.2 Généralités . 114
6.15.3 Schéma . 114

6.15.4 Description et exigences du circuit. 114
6.15.5 Précautions à prendre. 114
6.15.6 Exécution. 116
6.15.7 Conditions spécifiées . 116
6.16 Résistance drain-source à l'état passant (en petits signaux) (r ). 116
ds(on)
6.16.1 But. 116
6.16.2 Schéma . 116
6.16.3 Description et exigences du circuit . 116
6.16.4 Précautions à prendre. 118
6.16.5 Exécution. 118
6.16.6 Conditions spécifiées . 118
6.17 Paramètre s . 118

60747-8 © IEC:2000 – 7 –
Clause Page
6.10 Small-signal short-circuit forward transconductance (types A, B and C) . 95

6.10.1 Purpose . 95

6.10.2 General. 95

6.10.3 Null method. 95

6.10.4 Two-voltmeter method. 99

6.11 Small-signal short-circuit feedback capacitance (types A, B and C) (C ) . 101
rs
6.11.1 Purpose . 101

6.11.2 Circuit diagram . 101

6.11.3 Circuit description and requirements . 103
6.11.4 Precautions to be observed. 103
6.11.5 Measurement procedure . 105
6.11.6 Specified conditions . 105
6.12 Noise (types A, B and C) (F, V ) . 105
n
6.12.1 Purpose . 105
6.12.2 Equivalent input noise voltage. 105
6.12.3 Noise factor . 109
6.12.4 Relation between equivalent input noise voltage and noise factor . 109
6.13 y-parameters (types A, B and C). 111
6.14 Switching times (types A, B and C) (t , t ) . 111
on off
6.14.1 Purpose . 111
6.14.2 General. 111
6.14.3 Circuit diagram . 111
6.14.4 Circuit description and requirements . 111
6.14.5 Precautions to be observed. 113
6.14.6 Measurement procedure . 113
6.14.7 Specified conditions . 113
6.15 Static drain-source on-state resistance (r ) or drain-source on-state
DSon
voltage (V ) and off-state resistance (r ) . 115
DSon DSoff
6.15.1 Purpose . 115
6.15.2 General. 115
6.15.3 Circuit diagram . 115
6.15.4 Circuit description and requirements . 115
6.15.5 Precautions to be observed. 115

6.15.6 Measurement procedure . 117
6.15.7 Specified conditions . 117
6.16 On-state drain-source resistance (under small-signal conditions) (r ) . 117
ds(on)
6.16.1 Purpose . 117
6.16.2 Circuit diagram . 117
6.16.3 Circuit description and requirements . 117
6.16.4 Precautions to be observed. 119
6.16.5 Measurement procedure . 119
6.16.6 Specified conditions . 119
6.17 Scattering parameters s. 119

– 8 – 60747-8 © CEI:2000
Articles Pages
6.18 Impédance thermique transitoire (Z ) et résistance thermique (R )
thJC thJC
canal-boîtier d'un transistor de puissance à effet de champ . 118

6.18.1 But. 118

6.18.2 Méthode par refroidissement. 118

6.18.3 Méthode par le chauffage. 122

6.19 Vérification des aires de sécurité en polarité directe et inverse

(FBSOA, RBSOA) . 126

6.19.1 Vérification de l'aire de sécurité en polarité directe (FBSOA) . 126

6.19.2 Vérification de l'aire de sécurité en polarité inverse (RBSOA) . 128

7Réception et fiabilité . 132
7.1 Essais d'endurance électrique . 132
7.1.1 Exigences générales. 132
7.1.2 Exigences spécifiques. 132
Figures 1 à 3 – Paramètres y en petits signaux en montage source commune
et paramètres du circuit en π équivalent . 40
Figure 4 – Temps de commutation. 42
Figure 5 – Temps de commutation. 62
Figure 6 – Circuit fondamental pour la mesure du courant résiduel de grille . 76
Figure 7 – Circuit fondamental pour la mesure du courant de fuite de grille. 76
Figure 8 – Circuit fondamental pour la mesure du courant de drain . 78
Figure 9 – Circuit fondamental pour la mesure de la capacité d'entrée, sortie
en court-circuit, en petits signaux . 84
Figure 10 – Autre circuit de mesure de la capacité d'entrée, sortie en court-circuit,
en petits signaux . 84
Figure 11 – Circuit fondamental pour la mesure de la conductance de sortie g
oss
(méthode de zéro) . 86
Figure 12 – Circuit fondamental pour la mesure de la conductance de sortie g
oss
(méthode des deux voltmètres) . 88
Figure 13 – Circuit fondamental pour la mesure de la capacité de sortie, entrée
en court-circuit . 92
Figure 14 – Autre circuit pour la mesure de la capacité de sortie, entrée en court-circuit. 92

Figure 15 – Circuit pour la mesure de la transconductance directe, sortie
en court-circuit, g . 94
fs
Figure 16 – Circuit pour la mesure de la transconductance directe g (méthode des
fs
deux voltmètres). 98
Figure 17 – Circuit pour la mesure de la capacité de réaction C . 100
rs
Figure 18 – Circuit pour la mesure de la capacité de réaction C (lorsque le pont
rs
ne peut pas être traversé par le courant continu). 102
Figure 19 – Circuit équivalent. 102
Figure 20 – Schéma synoptique pour la mesure de la tension de bruit équivalente
à l'entrée. 104
Figure 21 – Circuit pour la mesure de la tension de bruit équivalente à l'entrée. 106
Figure 22 – Circuit de mesure des temps de commutation. 110

60747-8 © IEC:2000 – 9 –
Clause Page
6.18 Channel-case transient thermal impedance (Z ) and
thJC
thermal resistance (R ) of a power field-effect transistor. 119
thJC
6.18.1 Purpose . 119

6.18.2 Cooling method. 119

6.18.3 Heating method. 123

6.19 Verification of the forward-bias and reverse-bias safe operating area

(FBSOA, RBSOA) . 127

6.19.1 Verification of the forward-bias safe operating area (FBSOA). 127

6.19.2 Verification of the reverse-bias safe operation area (RBSOA) . 129
7 Acceptance and reliability . 133
7.1 Electrical endurance tests. 133
7.1.1 General requirements . 133
7.1.2 Specific requirements. 133
Figures 1 to 3 – Small-signal y parameters in common-source configuration
and π equivalent circuit parameters . 41
Figure 4 – Switching times . 43
Figure 5 – Switching times . 63
Figure 6 – Basic circuit for the measurement of gate cut-off current . 77
Figure 7 – Basic circuit for the measurement of gate leakage current . 77
Figure 8 – Basic circuit for the measurement of drain current . 79
Figure 9 – Basic circuit for the measurement of small-signal short-circuit input capacitance . 85
Figure 10 – Alternative circuit for measurement of small-signal short-circuit
input capacitance . 85
Figure 11 – Basic circuit for the measurement of the output conductance g (null method) 87
oss
Figure 12 – Basic circuit for the measurement of the output conductance g
oss
(two-voltmeter method). 89
Figure 13 – Basic circuit for measurement of short-circuit output capacitance . 93
Figure 14 – Alternative circuit for measurement of short-circuit output capacitance . 93
Figure 15 – Circuit for the measurement of short-circuit forward transconductance g . 95
fs
Figure 16 – Circuit for the measurement of forward transconductance g
fs
(two-voltmeter method). 99
Figure 17 – Circuit for measurement of feedback capacitance C . 101
rs
Figure 18 – Circuit for measurement of feedback capacitance C
rs
(when the bridge cannot pass d.c.). 103
Figure 19 – Equivalent circuit . 103
Figure 20 – Block diagram for the measurement of equivalent input noise voltage. 105
Figure 21 – Circuit for the measurement of equivalent input noise voltage. 107
Figure 22 – Circuit for measurement of switching times. 111

– 10 – 60747-8 © CEI:2000
Pages
Figure 23 – Formes d'onde dans la mesure des temps de commutation . 112

Figure 24. 114

Figure 25 – Circuit de mesure des résistances à l'état passant et à l'état bloqué. 114

Figure 26. 116

Figure 27 – Schéma synoptique .
...