Koje su funkcije MOSFET-a?

Postoje dva glavna tipa MOSFET-a: tip split spoja i tip izolovane kapije. Junction MOSFET (JFET) je nazvan jer ima dva PN spoja i izoliranu kapijuMOSFET(JGFET) je nazvan jer je kapija potpuno izolirana od drugih elektroda. Trenutno, među MOSFET-ovima izolovanih kapija, najčešće korišteni je MOSFET, koji se naziva MOSFET (metal-oxide-semiconductor MOSFET); pored toga, postoje PMOS, NMOS i VMOS energetski MOSFET-ovi, kao i nedavno lansirani πMOS i VMOS moduli napajanja, itd.

 

Prema različitim kanalnim poluvodičkim materijalima, tip spoja i tip izolacijskih vrata dijele se na kanal i P kanal. Ako se podijeli prema načinu provodljivosti, MOSFET se može podijeliti na tip osiromašenja i tip poboljšanja. Spojni MOSFET-ovi su svi tipa osiromašenog, a MOSFET-ovi sa izolovanim vratima su i tip deplecije i tip poboljšanja.

Tranzistori sa efektom polja mogu se podijeliti na tranzistore sa efektom polja i MOSFET-ove. MOSFET-ovi su podijeljeni u četiri kategorije: tip osiromašenja N-kanala i tip poboljšanja; Tip iscrpljivanja P-kanala i vrsta poboljšanja.

 

Karakteristike MOSFET-a

Karakteristika MOSFET-a je napon južnog gejta UG; koji kontroliše svoj ID struje odvoda. U poređenju sa običnim bipolarnim tranzistorima, MOSFET imaju karakteristike visoke ulazne impedanse, niske buke, velikog dinamičkog opsega, niske potrošnje energije i lake integracije.

 

Kada se apsolutna vrijednost negativnog prednapona (-UG) poveća, sloj deplecije se povećava, kanal se smanjuje, a ID struje odvoda se smanjuje. Kada se apsolutna vrijednost negativnog prednapona (-UG) smanji, sloj deplecije se smanjuje, kanal se povećava, a ID struje odvoda se povećava. Vidi se da se ID struje odvoda kontroliše naponom gejta, pa je MOSFET uređaj koji se kontroliše naponom, odnosno promene izlazne struje kontrolišu se promenama ulaznog napona, kako bi se postiglo pojačanje i druge svrhe.

 

Kao i bipolarni tranzistori, kada se MOSFET koristi u krugovima kao što je pojačanje, na njegovu kapiju treba dodati i prednapon.

Gejt cevi sa efektom polja spoja treba da se primeni sa obrnutim prednaponom, to jest, negativan napon gejta treba primeniti na N-kanalnu cijev, a pozitivan gejt kandža treba primeniti na P-kanalnu cev. Ojačani izolovani MOSFET gejta treba da primenjuje napon prednjeg kapija. Napon gejta izolacionog MOSFET-a u režimu iscrpljivanja može biti pozitivan, negativan ili "0". Metode dodavanja pristranosti uključuju metodu fiksne pristranosti, metodu pristranosti koju sami nabavite, metodu direktnog spajanja itd.

MOSFETima mnogo parametara, uključujući DC parametre, AC parametre i granične parametre, ali u normalnoj upotrebi, trebate obratiti pažnju samo na sljedeće glavne parametre: zasićena struja drejn-izvora IDSS napon štipanja Up, (spojna cijev i način pražnjenja izolovani kapija cijev, ili napon uključivanja UT (ojačana izolirana kapija cijev), transconductance gm, drain-source probojni napon BUDS, maksimalna disipacija snage PDSM i maksimalna struja drain-source IDSM.

(1) Zasićena struja drejn-izvor

Zasićena struja drejn-izvor IDSS se odnosi na struju drejn-izvor kada je napon gejta UGS=0 u MOSFET-u izolovanog spoja ili trošenja.

(2) Pinch-off napon

Pinch-off napon UP se odnosi na napon gejta kada je veza drejn-izvor upravo prekinuta u MOSFET-u izolovanog gejta spoja ili tipa depletion. Kao što je prikazano na 4-25 za UGS-ID krivu N-kanalne cijevi, značenje IDSS i UP može se jasno vidjeti.

(3) Napon uključivanja

Napon uključivanja UT se odnosi na napon kapije kada je veza drejn-izvora upravo napravljena u ojačanom izolovanom MOSFET-u kapije. Slika 4-27 prikazuje UGS-ID krivu N-kanalne cijevi, a značenje UT se može jasno vidjeti.

(4) Transkonduktivnost

Transconductance gm predstavlja sposobnost napona gejt-izvor UGS da kontroliše ID struje odvoda, odnosno odnos promene ID struje drena u odnosu na promenu napona gejt-izvor UGS. 9m je važan parametar za mjerenje sposobnosti pojačanjaMOSFET.

(5) Napon proboja odvod-izvor

Probojni napon drejn-izvor BUDS se odnosi na maksimalni napon drejn-izvor koji MOSFET može prihvatiti kada je napon gejt-izvor UGS konstantan. Ovo je ograničavajući parametar, a radni napon primijenjen na MOSFET mora biti manji od BUDS-a.

(6)Maksimalna disipacija snage

Maksimalna disipacija snage PDSM je također granični parametar, koji se odnosi na maksimalnu dozvoljenu disipaciju snage drejn-izvora bez pogoršanja performansi MOSFET-a. Kada se koristi, stvarna potrošnja energije MOSFET-a bi trebala biti manja od PDSM-a i ostavljati određenu marginu.

(7)Maksimalna struja drejn-izvor

Maksimalna struja drejn-izvor IDSM je još jedan granični parametar, koji se odnosi na maksimalnu struju dozvoljenu da prođe između drena i izvora kada MOSFET radi normalno. Radna struja MOSFET-a ne bi trebala prelaziti IDSM.

1. MOSFET se može koristiti za pojačanje. Budući da je ulazna impedansa MOSFET pojačala vrlo visoka, kondenzator za spajanje može biti mali i elektrolitski kondenzatori se ne moraju koristiti.

2. Visoka ulazna impedansa MOSFET-a je vrlo pogodna za transformaciju impedanse. Često se koristi za transformaciju impedanse u ulaznom stepenu višestepenih pojačala.

3. MOSFET se može koristiti kao varijabilni otpornik.

4. MOSFET se može praktično koristiti kao izvor konstantne struje.

5. MOSFET se može koristiti kao elektronski prekidač.

 

MOSFET ima karakteristike niskog unutrašnjeg otpora, visokog otpornog napona, brzog prebacivanja i velike energije lavine. Projektovani strujni raspon je 1A-200A, a raspon napona je 30V-1200V. Možemo prilagoditi električne parametre prema poljima primjene korisnika i planovima primjene kako bismo poboljšali pouzdanost proizvoda, ukupnu efikasnost konverzije i konkurentnost cijene proizvoda.

 

Poređenje MOSFET-a i tranzistora

(1) MOSFET je element za kontrolu napona, dok je tranzistor element za kontrolu struje. Kada je dozvoljeno da se uzme samo mala količina struje iz izvora signala, treba koristiti MOSFET; kada je napon signala nizak i velika količina struje je dozvoljeno uzeti iz izvora signala, treba koristiti tranzistor.

(2) MOSFET koristi većinske nosioce za provođenje električne energije, pa se naziva unipolarnim uređajem, dok tranzistori imaju i većinske i manjinske nosače za provođenje struje. Zove se bipolarni uređaj.

(3) Izvor i odvod nekih MOSFET-ova mogu se koristiti naizmjenično, a napon gejta može biti pozitivan ili negativan, što je fleksibilnije od tranzistora.

(4) MOSFET može raditi pod vrlo malom strujom i vrlo niskim naponom, a njegov proizvodni proces može lako integrirati mnoge MOSFET-ove na silikonskoj pločici. Stoga su MOSFET-ovi naširoko korišteni u velikim integriranim kolima.

 

Kako proceniti kvalitet i polaritet MOSFET-a

Odaberite raspon multimetra do RX1K, povežite crni ispitni vod na D pol, a crveni ispitni vod na S pol. Dodirnite G i D polove u isto vrijeme rukom. MOSFET bi trebao biti u trenutnom provodljivom stanju, to jest, igla mjerača se zamahne u položaj sa manjim otporom. , a zatim rukama dotaknite G i S polove, MOSFET ne bi trebao imati nikakav odgovor, odnosno igla mjerača se neće vratiti u nultu poziciju. U ovom trenutku, trebalo bi ocijeniti da je MOSFET dobra cijev.

Odaberite raspon multimetra do RX1K i izmjerite otpor između tri pina MOSFET-a. Ako je otpor između jedne igle i druga dva pina beskonačan, i još uvijek je beskonačan nakon zamjene ispitnih vodova, tada je ovaj pin G pol, a druga dva igla su S pol i D pol. Zatim upotrijebite multimetar da jednom izmjerite vrijednost otpora između S pola i D pola, zamijenite ispitne vodove i izmjerite ponovo. Onaj sa manjom vrijednošću otpora je crn. Ispitni vod je spojen na S pol, a crveni ispitni vod je spojen na D pol.

 

Mjere opreza za otkrivanje i upotrebu MOSFET-a

1. Koristite pokazivač multimetar da identifikujete MOSFET

1) Koristite metodu mjerenja otpora da identifikujete elektrode spoja MOSFET-a

Prema fenomenu da su vrijednosti otpora naprijed i nazad PN spoja MOSFET-a različite, mogu se identificirati tri elektrode spoja MOSFET-a. Specifična metoda: Postavite multimetar na opseg R×1k, odaberite bilo koje dvije elektrode i izmjerite njihove vrijednosti otpora naprijed i nazad. Kada su vrijednosti otpora naprijed i nazad dvije elektrode jednake i iznose nekoliko hiljada oma, tada su dvije elektrode odvod D, odnosno izvor S. Budući da su za spojne MOSFET-ove odvod i izvor zamjenjivi, preostala elektroda mora biti kapija G. Također možete dodirnuti crni ispitni vod (crveni ispitni vod je također prihvatljiv) multimetra na bilo koju elektrodu, a drugi ispitni vod na dodirnite preostale dvije elektrode u nizu kako biste izmjerili vrijednost otpora. Kada su dva puta izmjerene vrijednosti otpora približno jednake, elektroda u kontaktu sa crnim ispitnim kablom je gejt, a druge dvije elektrode su odvod, odnosno izvor. Ako su dva puta izmjerene vrijednosti otpora vrlo velike, to znači da se radi o obrnutom smjeru PN spoja, odnosno da su oba obrnuta otpora. Može se utvrditi da se radi o N-kanalnom MOSFET-u, a crni ispitni vod je spojen na gejt; ako su dva puta izmjerene vrijednosti otpora Vrijednosti otpora su vrlo male, što ukazuje da se radi o naprijed PN spoju, odnosno o otporu naprijed, i utvrđeno je da je MOSFET P-kanala. Crni ispitni vod je također spojen na kapiju. Ako se gore navedena situacija ne dogodi, možete zamijeniti crni i crveni ispitni kabel i provesti test prema gore navedenoj metodi dok se mreža ne identificira.

 

2) Koristite metodu mjerenja otpora da odredite kvalitet MOSFET-a

Metoda mjerenja otpora je korištenje multimetra za mjerenje otpora između MOSFET izvora i drena, kapije i izvora, kapije i drena, kapije G1 i kapije G2 kako bi se utvrdilo da li odgovara vrijednosti otpora navedenoj u MOSFET priručniku. Menadžment je dobar ili loš. Specifična metoda: Prvo postavite multimetar na opseg R×10 ili R×100 i izmjerite otpor između izvora S i drena D, obično u rasponu od desetina oma do nekoliko hiljada oma (može se vidjeti na priručnik da različiti modeli cijevi, njihove vrijednosti otpora su različite), ako je izmjerena vrijednost otpora veća od normalne vrijednosti, to može biti zbog lošeg unutrašnjeg kontakta; ako je izmjerena vrijednost otpora beskonačna, to može biti interni slomljeni pol. Zatim postavite multimetar na opseg R×10k, a zatim izmjerite vrijednosti otpora između gejta G1 i G2, između gejta i izvora i između kapije i drena. Kada su sve izmjerene vrijednosti otpora beskonačne, to znači da je cijev normalna; ako su gornje vrijednosti otpora premale ili postoji put, to znači da je cijev loša. Treba napomenuti da ako su dvije kapije slomljene u cijevi, za detekciju se može koristiti metoda zamjene komponenti.

 

3) Koristite metodu unosa indukcionog signala da biste procijenili sposobnost pojačanja MOSFET-a

Specifična metoda: Koristite nivo otpora multimetra R×100, povežite crveni ispitni vod na izvor S, a crni ispitni vod na odvod D. Dodajte napon napajanja od 1,5 V na MOSFET. U ovom trenutku, vrijednost otpora između odvoda i izvora pokazuje igla mjerača. Zatim stisnite gejt G spojnog MOSFET-a rukom i dodajte inducirani naponski signal ljudskog tijela na kapiju. Na taj način će se zbog efekta pojačanja cijevi promijeniti napon drejn-izvor VDS i struja drena Ib, odnosno promijenit će se otpor između drena i izvora. Iz ovoga se može primijetiti da se igla mjerača u velikoj mjeri ljulja. Ako se igla ručne igle sa rešetkom malo njiše, to znači da je sposobnost pojačanja cijevi slaba; ako se igla jako zamahne, to znači da je mogućnost pojačanja cijevi velika; ako se igla ne pomera, to znači da je cijev pokvarena.

 

Prema gornjoj metodi, koristimo R×100 skalu multimetra za mjerenje spoja MOSFET 3DJ2F. Prvo otvorite G elektrodu cijevi i izmjerite otpor drejn-izvora RDS na 600Ω. Nakon što rukom držite G elektrodu, igla mjerača se zamahne ulijevo. Indikovani otpor RDS je 12kΩ. Ako je igla merača veća, to znači da je cijev dobra. , i ima veću sposobnost pojačanja.

 

Postoji nekoliko točaka koje treba napomenuti kada koristite ovu metodu: Prvo, kada testirate MOSFET i držite kapiju rukom, igla multimetra se može zamahnuti udesno (vrijednost otpora se smanjuje) ili ulijevo (vrijednost otpora raste) . To je zbog činjenice da je AC napon koji inducira ljudsko tijelo relativno visok, a različiti MOSFET-ovi mogu imati različite radne točke kada se mjere sa opsegom otpora (bilo da rade u zasićenoj zoni ili nezasićenoj zoni). Testovi su pokazali da se RDS većine epruveta povećava. To jest, kazaljka sata se zamahne ulijevo; RDS nekoliko cijevi se smanjuje, uzrokujući da se kazaljka sata pomjera udesno.

Ali bez obzira na smjer u kojem se kazaljka sata ljulja, sve dok se kazaljka zamahuje veća, to znači da cijev ima veću sposobnost pojačanja. Drugo, ova metoda radi i za MOSFET-ove. Ali treba napomenuti da je ulazni otpor MOSFET-a visok, a dozvoljeni inducirani napon gejta G ne bi trebao biti previsok, tako da ne štipajte kapiju direktno rukama. Morate koristiti izoliranu ručku odvijača da dodirnete kapiju metalnom šipkom. , kako bi se spriječilo da se naboj koji inducira ljudsko tijelo direktno doda kapiji, uzrokujući kvar kapije. Treće, nakon svakog mjerenja, GS polove treba kratko spojiti. To je zato što će doći do male količine naboja na kondenzatoru GS ​​spoja, koji stvara VGS napon. Kao rezultat toga, kazaljke mjerača se možda neće pomaknuti prilikom ponovnog mjerenja. Jedini način za pražnjenje naelektrisanja je kratki spoj naelektrisanja između GS elektroda.

4) Koristite metodu mjerenja otpora za identifikaciju neoznačenih MOSFET-ova

Prvo upotrijebite metodu mjerenja otpora kako biste pronašli dva pina sa vrijednostima otpora, odnosno izvor S i drejn D. Preostala dva pina su prva kapija G1 i druga kapija G2. Prvo zapišite vrijednost otpora između izvora S i odvoda D izmjerenu s dva ispitna vodiča. Zamijenite ispitne vodove i izmjerite ponovo. Zapišite izmjerenu vrijednost otpora. Onaj sa većom vrijednošću otpora izmjerenom dvaput je crni ispitni kabel. Povezana elektroda je dren D; crveni ispitni vod je povezan sa izvorom S. S i D polovi identifikovani ovom metodom se takođe mogu potvrditi procenom sposobnosti pojačanja cevi. To jest, crni test provod sa velikom sposobnošću pojačanja je povezan sa D polom; crveni ispitni vod je spojen na masu na 8-polni. Rezultati ispitivanja obje metode trebali bi biti isti. Nakon određivanja položaja odvoda D i izvora S, instalirajte kolo prema odgovarajućim pozicijama D i S. Generalno, G1 i G2 će također biti poravnati u nizu. Ovo određuje položaj dvaju kapija G1 i G2. Ovo određuje redosled D, S, G1 i G2 pinova.

5) Koristite promjenu vrijednosti povratnog otpora da odredite veličinu transkonduktivnosti

Prilikom mjerenja performansi transkonduktivnosti MOSFET-a za poboljšanje VMOSN kanala, možete koristiti crveni ispitni vod da povežete izvor S i crni ispitni vod sa drenažom D. Ovo je ekvivalentno dodavanju obrnutog napona između izvora i odvoda. U ovom trenutku, kapija je otvorenog kruga, a vrijednost povratnog otpora cijevi je vrlo nestabilna. Odaberite raspon oma multimetra do raspona visokog otpora od R×10kΩ. U ovom trenutku, napon u mjeraču je veći. Kada rukom dodirnete rešetku G, vidjet ćete da se vrijednost povratnog otpora cijevi značajno mijenja. Što je veća promjena, to je veća vrijednost transkonduktivnosti cijevi; ako je transkonduktivnost cijevi koja se testira vrlo mala, koristite ovu metodu za mjerenje Kada se obrnuti otpor malo mijenja.

 

Mjere opreza za korištenje MOSFET-a

1) U cilju bezbednog korišćenja MOSFET-a, granične vrednosti parametara kao što su disipirana snaga cevi, maksimalni napon drejn-izvor, maksimalni napon gejt-izvor i maksimalna struja ne mogu se prekoračiti u dizajnu kola.

2) Kada koristite različite tipove MOSFET-a, oni moraju biti povezani na kolo u strogom skladu sa potrebnim prednaponom, a mora se poštovati polaritet MOSFET-a. Na primjer, postoji PN spoj između izvora gejta i odvoda spojnog MOSFET-a, a kapija N-kanalne cijevi ne može biti pozitivno pristrasna; kapija P-kanalne cijevi ne može biti negativno pristrasna, itd.

3) Budući da je ulazna impedansa MOSFET-a izuzetno visoka, pinovi moraju biti kratko spojeni tokom transporta i skladištenja i moraju biti upakovani u metalnu zaštitu kako bi se spriječio vanjski indukovani potencijal od sloma kapije. Posebno imajte na umu da se MOSFET ne može staviti u plastičnu kutiju. Najbolje ga je čuvati u metalnoj kutiji. Istovremeno, obratite pažnju na to da cijev bude otporna na vlagu.

4) Da bi se sprečio induktivni kvar MOSFET kapije, svi instrumenti za ispitivanje, radni stolovi, lemilice i kola moraju biti dobro uzemljeni; kada lemite pinove, prvo zalemite izvor; prije spajanja na strujno kolo, cijev Svi krajevi vodova trebaju biti kratko spojeni jedan s drugim, a materijal kratkog spoja treba ukloniti nakon završetka zavarivanja; prilikom uklanjanja cijevi iz stalka za komponente, treba koristiti odgovarajuće metode kako bi se osiguralo da je ljudsko tijelo uzemljeno, kao što je korištenje prstena za uzemljenje; naravno, ako je napredno Lemilo za lemljenje koje se grije na plin je pogodnije za zavarivanje MOSFET-a i osigurava sigurnost; cijev se ne smije umetati ili izvlačiti iz strujnog kruga prije nego što se napajanje isključi. Na gore navedene sigurnosne mjere morate obratiti pažnju kada koristite MOSFET.

5) Kada instalirate MOSFET, obratite pažnju na položaj ugradnje i pokušajte da izbegnete da budete blizu grejnog elementa; kako bi se spriječile vibracije cijevne armature, potrebno je zategnuti školjku cijevi; kada su igle savijene, trebale bi biti 5 mm veće od veličine korijena kako bi se izbjeglo savijanje iglica i izazivanje curenja zraka.

Za energetske MOSFET-ove, potrebni su dobri uslovi odvođenja toplote. Budući da se energetski MOSFET-ovi koriste u uvjetima visokog opterećenja, potrebno je dizajnirati dovoljno hladnjaka kako bi se osiguralo da temperatura kućišta ne pređe nominalnu vrijednost kako bi uređaj mogao raditi stabilno i pouzdano dugo vremena.

Ukratko, da bi se osigurala sigurna upotreba MOSFET-a, postoji mnogo stvari na koje treba obratiti pažnju, a postoje i razne sigurnosne mjere koje treba poduzeti. Većina stručnog i tehničkog osoblja, posebno većina elektronskih entuzijasta, mora nastaviti na osnovu svoje stvarne situacije i uzeti praktične načine za sigurno i efikasno korištenje MOSFET-a.