Jaké jsou funkce MOSFET?

Existují dva hlavní typy MOSFET: typ s děleným spojem a typ s izolovanou bránou. Spojení MOSFET (JFET) je pojmenováno, protože má dva PN přechody a izolovanou bránuMOSFET(JGFET) je pojmenován, protože brána je zcela izolována od ostatních elektrod. V současnosti je mezi MOSFETy s izolovanými hradly nejběžněji používaným MOSFET, označovaný jako MOSFET (metal-oxide-semiconductor MOSFET); kromě toho existují výkonové MOSFETy PMOS, NMOS a VMOS a také nedávno uvedené výkonové moduly πMOS a VMOS atd. .

 

Podle různých kanálových polovodičových materiálů se typ přechodu a typ izolační brány dělí na kanál a kanál P. Pokud je MOSFET rozdělen podle režimu vodivosti, lze jej rozdělit na typ vyčerpání a typ vylepšení. Všechny MOSFETy křižovatky jsou typu vyčerpání a MOSFETy s izolovanou bránou jsou typu vyčerpání i typu vylepšení.

Tranzistory s efektem pole lze rozdělit na tranzistory s efektem pole a MOSFETy. MOSFETy jsou rozděleny do čtyř kategorií: typ vyčerpání N-kanálu a typ vylepšení; Typ vyčerpání P-kanálu a typ vylepšení.

 

Charakteristika MOSFET

Charakteristikou MOSFETu je jižní hradlové napětí UG; který řídí jeho ID odtokového proudu. Ve srovnání s běžnými bipolárními tranzistory mají MOSFET vlastnosti vysoké vstupní impedance, nízkého šumu, velkého dynamického rozsahu, nízké spotřeby energie a snadné integrace.

 

Když se absolutní hodnota záporného předpětí (-UG) zvyšuje, ochuzovací vrstva se zvyšuje, kanál se zmenšuje a ID kolektorového proudu se snižuje. Když se absolutní hodnota záporného předpětí (-UG) sníží, sníží se ochuzovací vrstva, zvýší se kanál a zvýší se odtokový proud ID. Je vidět, že ID kolektorového proudu je řízeno napětím hradla, takže MOSFET je napěťově řízené zařízení, to znamená, že změny výstupního proudu jsou řízeny změnami vstupního napětí, aby se dosáhlo zesílení a jiné účely.

 

Stejně jako bipolární tranzistory, když se MOSFET používá v obvodech, jako je zesílení, mělo by být k jeho hradlu přidáno předpětí.

Hradlo elektronky s efektem přechodového pole by mělo být aplikováno s reverzním předpětím, to znamená, že záporné hradlové napětí by mělo být aplikováno na elektronku N-kanálu a kladné hradlo by mělo být aplikováno na elektronku P-kanálu. Vyztužená izolovaná brána MOSFET by měla přivádět dopředné hradlové napětí. Hradlové napětí izolačního MOSFETu v režimu vyčerpání může být kladné, záporné nebo „0“. Metody přidávání zkreslení zahrnují metodu fixního zkreslení, metodu samoobslužného zkreslení, metodu přímé vazby atd.

MOSFETmá mnoho parametrů, včetně stejnosměrných parametrů, střídavých parametrů a limitních parametrů, ale při běžném používání je třeba věnovat pozornost pouze následujícím hlavním parametrům: nasycený drain-source proud IDSS pinch-off napětí Up, (spojovací trubice a režim vyčerpání izolovaný hradlová trubice nebo zapínací napětí UT (zesílená izolovaná hradlová trubice), transkonduktance gm, průrazné napětí kolektor-zdroj BUDS, maximální ztrátový výkon PDSM a maximální proud kolektor-zdroj IDSM.

(1) Nasycený odběr-zdrojový proud

Nasycený proud kolektoru-zdroj IDSS se týká proudu zdroje kolektoru, když je hradlové napětí UGS=0 v přechodu nebo vyčerpání izolovaného hradla MOSFET.

(2) Vypínací napětí

Pinch-off napětí UP se vztahuje k napětí hradla, když je připojení zdroje kolektoru právě přerušeno v křižovatce nebo v MOSFET izolovaném hradle typu vyčerpání. Jak je znázorněno na 4-25 pro křivku UGS-ID N-kanálové trubice, význam IDSS a UP lze jasně vidět.

(3) Zapínací napětí

Zapínací napětí UT se vztahuje k napětí hradla, když je spojení kolektor-zdroj právě provedeno v zesíleném izolovaném MOSFETu hradla. Obrázek 4-27 ukazuje křivku UGS-ID N-kanálové trubice a význam UT je jasně vidět.

(4) Transkonduktance

Transkonduktance gm představuje schopnost hradlového napětí UGS řídit odvod proudu ID, tj. poměr změny ID odvodňovacího proudu ke změně napětí hradla zdroje UGS. 9m je důležitý parametr pro měření schopnosti zesíleníMOSFET.

(5) Průrazné napětí odvodňovacího zdroje

Průrazné napětí zdroje kolektoru BUDS se vztahuje k maximálnímu napětí zdroje kolektoru, které může MOSFET přijmout, když je napětí hradla a zdroje UGS konstantní. Toto je omezující parametr a provozní napětí aplikované na MOSFET musí být menší než BUDS.

(6) Maximální ztrátový výkon

Maximální ztrátový výkon PDSM je také limitním parametrem, který odkazuje na maximální povolený výkonový ztrátový výkon bez zhoršení výkonu MOSFET. Při použití by skutečná spotřeba MOSFET měla být nižší než PDSM a měla by ponechat určitou rezervu.

(7) Maximální odběrový proud

Maximální proud kolektoru-zdroj IDSM je další limitní parametr, který se týká maximálního proudu, který může procházet mezi kolektorem a zdrojem, když MOSFET normálně funguje. Provozní proud tranzistoru MOSFET by neměl překročit hodnotu IDSM.

1. MOSFET lze použít pro zesílení. Vzhledem k tomu, že vstupní impedance zesilovače MOSFET je velmi vysoká, vazební kondenzátor může být malý a není nutné používat elektrolytické kondenzátory.

2. Vysoká vstupní impedance MOSFETu je velmi vhodná pro transformaci impedance. Často se používá pro transformaci impedance ve vstupním stupni vícestupňových zesilovačů.

3. MOSFET lze použít jako proměnný odpor.

4. MOSFET lze pohodlně použít jako zdroj konstantního proudu.

5. MOSFET lze použít jako elektronický spínač.

 

MOSFET má vlastnosti nízkého vnitřního odporu, vysokého výdržného napětí, rychlého přepínání a vysoké lavinové energie. Navrhované proudové rozpětí je 1A-200A a napěťové rozpětí 30V-1200V. Můžeme upravit elektrické parametry podle aplikačních oblastí a aplikačních plánů zákazníka, abychom zlepšili spolehlivost produktu zákazníka, celkovou účinnost konverze a konkurenceschopnost ceny produktu.

 

Porovnání tranzistorů a tranzistorů MOSFET

(1) MOSFET je prvek pro řízení napětí, zatímco tranzistor je prvek pro řízení proudu. Když je dovoleno odebírat ze zdroje signálu pouze malé množství proudu, měl by být použit MOSFET; když je napětí signálu nízké a je dovoleno odebírat velké množství proudu ze zdroje signálu, měl by být použit tranzistor.

(2) MOSFET používá k vedení elektřiny většinové nosiče, proto se nazývá unipolární zařízení, zatímco tranzistory mají pro vedení elektřiny většinové i menšinové nosiče. Říká se tomu bipolární zařízení.

(3) Zdroj a kolektor některých MOSFETů lze používat zaměnitelně a hradlové napětí může být kladné nebo záporné, což je flexibilnější než tranzistory.

(4) MOSFET může pracovat za podmínek velmi malého proudu a velmi nízkého napětí a jeho výrobní proces může snadno integrovat mnoho MOSFETů na křemíkový plátek. Proto byly MOSFETy široce používány ve velkých integrovaných obvodech.

 

Jak posoudit kvalitu a polaritu MOSFETu

Vyberte rozsah multimetru na RX1K, připojte černý testovací vodič k pólu D a červený testovací vodič k pólu S. Dotkněte se rukou současně pólů G a D. MOSFET by měl být ve stavu okamžité vodivosti, to znamená, že ručička měřiče se vychýlí do polohy s menším odporem. a poté se rukama dotkněte pólů G a S, MOSFET by neměl mít žádnou odezvu, to znamená, že ručička měřiče se neposune zpět do nulové polohy. V tuto chvíli je třeba posoudit, že MOSFET je dobrá elektronka.

Vyberte rozsah multimetru až RX1K a změřte odpor mezi třemi kolíky MOSFET. Pokud je odpor mezi jedním kolíkem a dalšími dvěma kolíky nekonečný a po výměně testovacích vodičů je stále nekonečný, pak tento kolík je pól G a další dva kolíky jsou póly S a D. Poté pomocí multimetru změřte jednou hodnotu odporu mezi pólem S a pólem D, vyměňte testovací vodiče a změřte znovu. Ten s menší hodnotou odporu je černý. Testovací vodič je připojen k pólu S a červený testovací vodič je připojen k pólu D.

 

Bezpečnostní opatření pro detekci a používání MOSFET

1. K identifikaci MOSFET použijte multimetr

1) Použijte metodu měření odporu k identifikaci elektrod přechodu MOSFET

Podle jevu, že hodnoty odporu v propustném a zpětném směru PN přechodu MOSFETu jsou různé, lze identifikovat tři elektrody přechodu MOSFET. Specifická metoda: Nastavte multimetr na rozsah R×1k, vyberte libovolné dvě elektrody a změřte jejich hodnoty odporu v dopředném a zpětném směru. Když jsou hodnoty odporu dvou elektrod vpřed a vzad stejné a jsou několik tisíc ohmů, pak jsou obě elektrody kolektorem D a zdrojem S. Protože u spojovacích MOSFETů jsou sběrač a zdroj zaměnitelné, zbývající elektroda musí být hradlo G. Můžete se také dotknout černého testovacího vodiče (přijatelný je i červený testovací vodič) multimetru k jakékoli elektrodě a druhý testovací vodič k dotkněte se postupně zbývajících dvou elektrod a změřte hodnotu odporu. Když jsou dvakrát naměřené hodnoty odporu přibližně stejné, elektroda v kontaktu s černým testovacím vodičem je hradlo a další dvě elektrody jsou kolektor a zdroj. Pokud jsou dvakrát naměřené hodnoty odporu obě velmi velké, znamená to, že se jedná o opačný směr PN přechodu, to znamená, že jde o oba opačné odpory. Lze určit, že se jedná o N-kanálový MOSFET a černý testovací vodič je připojen k bráně; pokud jsou dvakrát naměřené hodnoty odporu Hodnoty odporu jsou velmi malé, což značí, že se jedná o dopředný PN přechod, tedy propustný odpor, a je určeno, že se jedná o MOSFET P-kanálu. Černý testovací vodič je také připojen k bráně. Pokud výše uvedená situace nenastane, můžete vyměnit černý a červený testovací kabel a provést test podle výše uvedené metody, dokud nebude mřížka identifikována.

 

2) K určení kvality MOSFET použijte metodu měření odporu

Metoda měření odporu spočívá v použití multimetru k měření odporu mezi zdrojem a kolektorem MOSFET, hradlem a zdrojem, hradlem a kolektorem, hradlem G1 a hradlem G2, aby se zjistilo, zda odpovídá hodnotě odporu uvedené v příručce MOSFET. Management je dobrý nebo špatný. Konkrétní metoda: Nejprve nastavte multimetr na rozsah R×10 nebo R×100 a změřte odpor mezi zdrojem S a odtokem D, obvykle v rozsahu desítek ohmů až několika tisíc ohmů (je vidět na manuál, že různé modely trubek, jejich hodnoty odporu se liší), pokud je naměřená hodnota odporu větší než normální hodnota, může to být způsobeno špatným vnitřním kontaktem; pokud je naměřená hodnota odporu nekonečná, může se jednat o vnitřní zlomený pól. Poté nastavte multimetr na rozsah R×10k a poté změřte hodnoty odporu mezi hradly G1 a G2, mezi hradlem a zdrojem a mezi hradlem a odtokem. Když jsou všechny naměřené hodnoty odporu nekonečné, znamená to, že trubice je normální; pokud jsou výše uvedené hodnoty odporu příliš malé nebo existuje cesta, znamená to, že trubice je špatná. Je třeba poznamenat, že pokud jsou dvě hradla v trubici porušena, lze pro detekci použít metodu náhrady komponent.

 

3) Použijte metodu vstupu indukčního signálu k odhadu zesilovací schopnosti MOSFET

Konkrétní metoda: Použijte úroveň odporu multimetru R×100, připojte červený testovací kabel ke zdroji S a černý testovací kabel ke svodu D. Přidejte napájecí napětí 1,5 V na MOSFET. V tomto okamžiku je hodnota odporu mezi odtokem a zdrojem indikována ručičkou měřiče. Potom sevřete rukou hradlo G přechodového MOSFETu a přidejte indukovaný napěťový signál lidského těla do hradla. Tímto způsobem se vlivem zesilovacího efektu elektronky změní napětí kolektor-zdroj VDS a proud kolektoru Ib, to znamená, že se změní odpor mezi kolektorem a zdrojem. Z toho lze pozorovat, že ručička měřiče se do značné míry houpe. Pokud se jehla ruční mřížkové jehly houpe málo, znamená to, že zesilovací schopnost trubice je špatná; pokud se jehla silně houpe, znamená to, že zesilovací schopnost trubice je velká; pokud se jehla nepohybuje, znamená to, že trubice je špatná.

 

Podle výše uvedené metody použijeme k měření přechodu MOSFET 3DJ2F stupnici multimetru R×100. Nejprve otevřete G elektrodu trubice a změřte odpor zdroje drenáže RDS na 600 Ω. Po přidržení G elektrody rukou se ručička měřiče vychýlí doleva. Udávaný odpor RDS je 12kΩ. Pokud je ručička měřiče větší, znamená to, že trubice je v pořádku. a má větší schopnost zesílení.

 

Při použití této metody je třeba vzít v úvahu několik bodů: Za prvé, když testujete MOSFET a držíte bránu rukou, ručička multimetru se může vychýlit doprava (hodnota odporu klesá) nebo doleva (hodnota odporu se zvyšuje). . To je způsobeno skutečností, že střídavé napětí indukované lidským tělem je relativně vysoké a různé MOSFETy mohou mít různé pracovní body při měření s rozsahem odporu (buď pracující v nasycené nebo nenasycené zóně). Testy ukázaly, že RDS většiny trubic se zvyšuje. To znamená, že se ručička hodinek otočí doleva; RDS několika trubic se sníží, což způsobí, že se ručička hodinek vychýlí doprava.

Ale bez ohledu na směr, kterým se ručička hodinek houpe, pokud se ručička hodinek houpe větší, znamená to, že trubice má větší schopnost zesílení. Za druhé, tato metoda funguje také pro MOSFETy. Je však třeba poznamenat, že vstupní odpor MOSFETu je vysoký a povolené indukované napětí brány G by nemělo být příliš vysoké, takže bránu nesvírejte přímo rukama. K dotyku brány kovovou tyčí musíte použít izolovanou rukojeť šroubováku. , aby se zabránilo tomu, aby se náboj vyvolaný lidským tělem přímo přidal do brány, což by způsobilo poruchu brány. Za třetí, po každém měření by měly být póly GS zkratovány. Je to proto, že na přechodovém kondenzátoru GS ​​bude malé množství náboje, které vytváří napětí VGS. V důsledku toho se ručičky měřiče při dalším měření nemusí pohnout. Jediný způsob, jak vybít náboj, je zkratovat náboj mezi elektrodami GS.

4) Použijte metodu měření odporu k identifikaci neoznačených MOSFETů

Nejprve pomocí metody měření odporu najděte dva vývody s hodnotami odporu, a to zdroj S a vývod D. Zbývající dva vývody jsou první hradlo G1 a druhé hradlo G2. Zapište si nejprve hodnotu odporu mezi zdrojem S a odtokem D naměřenou pomocí dvou testovacích vodičů. Vyměňte testovací vodiče a změřte znovu. Zapište si naměřenou hodnotu odporu. Ten s dvakrát větší hodnotou odporu je černý testovací vodič. Připojená elektroda je odtok D; červený testovací vodič je připojen ke zdroji S. Póly S a D identifikované touto metodou lze také ověřit odhadem zesilovací schopnosti elektronky. To znamená, že černý testovací kabel s velkou schopností zesílení je připojen k pólu D; červený testovací vodič je připojen k zemi k 8-pólu. Výsledky testů obou metod by měly být stejné. Po určení polohy odtoku D a zdroje S nainstalujte okruh podle odpovídajících poloh D a S. Obecně budou G1 a G2 také zarovnány v pořadí. To určuje polohu dvou bran G1 a G2. To určuje pořadí pinů D, S, G1 a G2.

5) Použijte změnu hodnoty reverzního odporu k určení velikosti transkonduktance

Při měření transkonduktančního výkonu MOSFETu s vylepšením kanálu VMOSN můžete použít červený testovací vodič k připojení zdroje S a černý testovací vodič k kolektoru D. To je ekvivalentní přidání zpětného napětí mezi zdroj a kolektor. V tomto okamžiku je brána otevřený obvod a hodnota zpětného odporu trubice je velmi nestabilní. Vyberte rozsah ohmů multimetru na rozsah vysokého odporu R×10kΩ. V tomto okamžiku je napětí v elektroměru vyšší. Když se dotknete mřížky G rukou, zjistíte, že se hodnota zpětného odporu elektronky výrazně mění. Čím větší je změna, tím vyšší je hodnota transkonduktance elektronky; pokud je transkonduktance testované trubice velmi malá, použijte tuto metodu k měření When , zpětný odpor se mění jen málo.

 

Opatření pro použití MOSFET

1) Aby bylo možné bezpečně používat MOSFET, nesmí být v návrhu obvodu překročeny mezní hodnoty parametrů, jako je ztrátový výkon elektronky, maximální napětí zdroje kolektoru, maximální napětí hradla a zdroje proudu.

2) Při použití různých typů MOSFETů musí být zapojeny do obvodu přesně v souladu s požadovaným předpětím a musí být dodržena polarita předpětí MOSFET. Například existuje PN přechod mezi hradlovým zdrojem a kolektorem přechodového MOSFETu a hradlo N-kanálové trubice nemůže být pozitivně ovlivněno; hradlo trubice P-kanálu nemůže být negativně ovlivněno atd.

3) Vzhledem k tomu, že vstupní impedance MOSFETu je extrémně vysoká, musí být kolíky během přepravy a skladování zkratovány a musí být zabaleny s kovovým stíněním, aby se zabránilo vnějšímu indukovanému potenciálu z poruchy brány. Zejména mějte na paměti, že MOSFET nelze umístit do plastové krabičky. Nejlepší je skladovat v kovové krabici. Zároveň dbejte na to, aby byla trubice odolná proti vlhkosti.

4) Aby se zabránilo induktivnímu selhání hradla MOSFET, musí být všechny testovací přístroje, pracovní stoly, páječky a samotné obvody dobře uzemněny; při pájení pinů nejprve připájejte zdroj; před připojením k okruhu, trubice Všechny konce vodičů by měly být vzájemně zkratovány a po dokončení svařování by měl být zkratovaný materiál odstraněn; při vyjímání zkumavky ze stojanu na součástky by měly být použity vhodné metody k zajištění uzemnění lidského těla, jako je použití zemnícího kroužku; samozřejmě, pokud je pokročilá Pájka vyhřívaná plynem je pro svařování MOSFET výhodnější a zajišťuje bezpečnost; elektronka nesmí být zasunuta do obvodu nebo vytažena z obvodu před vypnutím napájení. Při použití MOSFET je třeba věnovat pozornost výše uvedeným bezpečnostním opatřením.

5) Při instalaci tranzistorů MOSFET věnujte pozornost poloze instalace a snažte se vyhnout blízkosti topného tělesa; aby se zabránilo vibracím potrubních tvarovek, je nutné utáhnout plášť trubky; když jsou vývody kolíků ohnuté, měly by být o 5 mm větší než velikost kořene, aby se zajistilo, že se vývody neohýbou a nezpůsobí únik vzduchu.

Pro výkonové MOSFETy jsou vyžadovány dobré podmínky pro odvod tepla. Protože se výkonové MOSFETy používají za podmínek vysokého zatížení, musí být navrženy dostatečné chladiče, které zajistí, že teplota skříně nepřekročí jmenovitou hodnotu, aby zařízení mohlo pracovat stabilně a spolehlivě po dlouhou dobu.

Stručně řečeno, aby bylo zajištěno bezpečné používání MOSFETů, je třeba věnovat pozornost mnoha věcem a také je třeba přijmout různá bezpečnostní opatření. Většina odborného a technického personálu, zejména většina elektronických nadšenců, musí postupovat na základě své skutečné situace a přijmout Praktické způsoby, jak používat MOSFETy bezpečně a efektivně.