MOSFET (metalo oksido puslaidininkių lauko tranzistoriaus) tranzistorius yra puslaidininkinis įtaisas, plačiai naudojamas perjungimo tikslams ir elektroninių prietaisų elektroninių signalų stiprinimui. „MOSFET“ yra pagrindinė arba integruota grandinė, kur ji suprojektuota ir pagaminta vienoje mikroschemoje, nes įrenginį galima įsigyti labai mažais dydžiais. Įvedus MOSFET įrenginį, pasikeitė perjungimas elektronikoje . Leiskite mums išsamiai paaiškinti šią sąvoką.

Kas yra MOSFET?

MOSFET yra keturių terminalų įtaisas, turintis šaltinio (S), vartų (G), nutekėjimo (D) ir korpuso (B) gnybtus. Apskritai, MOSFET korpusas yra sujungtas su šaltinio gnybtu ir taip suformuojamas trijų gnybtų įtaisas, pvz., Lauko tranzistorius. MOSFET paprastai laikomas tranzistoriumi ir naudojamas tiek analoginėse, tiek skaitmeninėse grandinėse. Tai yra pagrindinis dalykas įvadas į MOSFET . Bendra šio prietaiso struktūra yra tokia:

MOSFET

Iš aukščiau MOSFET struktūra , MOSFET funkcionalumas priklauso nuo kanalo pločio elektrinių pokyčių kartu su nešiklių (skylių arba elektronų) srautu. Krovinių nešėjai patenka į kanalą per šaltinio terminalą ir išeina per kanalizaciją.

Kanalo plotį kontroliuoja įtampa ant elektrodo, kuris vadinamas vartais, ir jis yra tarp šaltinio ir kanalizacijos. Jis yra izoliuotas nuo kanalo šalia itin plono metalo oksido sluoksnio. Įrenginyje esanti MOS talpa yra svarbiausias skyrius, kuriame atliekama visa operacija.

MOSFET su terminalais

MOSFET gali veikti dviem būdais

Išeikvojimo režimas
Papildymo režimas

Išeikvojimo režimas

Kai per vartų gnybtą nėra įtampos, kanalas rodo didžiausią laidumą. Kai įtampa vartų gnybte yra teigiama arba neigiama, kanalo laidumas mažėja.

Pavyzdžiui

Papildymo režimas

Kai per vartų gnybtą nėra įtampos, prietaisas neveikia. Kai vartų gnybte yra didžiausia įtampa, prietaisas rodo padidintą laidumą.

Papildymo režimas

MOSFET darbo principas

Pagrindinis „MOSFET“ įrenginio principas yra sugebėjimas valdyti įtampos ir srovės srautus tarp šaltinio ir nutekėjimo gnybtų. Jis veikia beveik kaip jungiklis, o prietaiso funkcionalumas pagrįstas MOS kondensatoriumi. MOS kondensatorius yra pagrindinė MOSFET dalis.

Puslaidininkio paviršius žemiau oksido sluoksnio, esantis tarp šaltinio ir nutekėjimo gnybto, gali būti apverstas iš p tipo į n tipą, atitinkamai taikant teigiamą arba neigiamą vartų įtampą. Kai teigiamai vartų įtampai pritaikysime atstūmimo jėgą, tada skylės, esančios po oksido sluoksniu, su substratu stumiamos žemyn.

Išeikvojimo sritis apgyvendinta susietais neigiamais krūviais, kurie yra susiję su akceptoriaus atomais. Pasiekus elektronus, sukuriamas kanalas. Teigiama įtampa taip pat pritraukia elektronus iš n + šaltinio ir nutekėjimo sričių į kanalą. Dabar, jei įtampa naudojama tarp kanalizacijos ir šaltinio, srovė laisvai teka tarp šaltinio ir kanalizacijos, o vartų įtampa valdo kanalo elektronus. Vietoj teigiamos įtampos, jei taikysime neigiamą įtampą, po oksido sluoksniu susidarys skylės kanalas.

MOSFET blokinė schema

P kanalo MOSFET

P kanalo MOSFET P kanalo sritis yra tarp šaltinio ir nutekėjimo gnybtų. Tai keturių gnybtų įtaisas, turintis gnybtus kaip vartus, kanalizaciją, šaltinį ir korpusą. Drenažas ir šaltinis yra labai legiruoti p + regionu, o kūnas arba substratas yra n tipo. Srovės srautas yra teigiamai įkrautų skylių kryptimi.

Kai vartų gnybte neigiamą įtampą taikome atstumiančia jėga, elektronai, esantys po oksido sluoksniu, stumiami žemyn į pagrindą. Išeikvojimo regionas, kuriame gyvena susieti teigiami krūviai, susiję su donoro atomais. Neigiama vartų įtampa taip pat pritraukia skyles iš p + šaltinio ir nutekėjimo srities į kanalo sritį.

Išeikvojimo režimo P kanalas

P kanalo patobulintas režimas

N kanalo MOSFET

N kanalo MOSFET turi N kanalo sritį, esančią tarp šaltinio ir nutekėjimo gnybtų. Tai keturių gnybtų įtaisas, turintis gnybtus kaip vartus, kanalizaciją, šaltinį, korpusą. Šio tipo lauko tranzistoriaus kanalizacija ir šaltinis yra labai legiruoti n + srityje, o substratas arba korpusas yra P tipo.

Srovės srautas tokio tipo MOSFET vyksta dėl neigiamai įkrautų elektronų. Kai vartų gnybte teigiamą įtampą taikome atstumiančia jėga, skylės, esančios po oksido sluoksniu, stumiamos žemyn į pagrindą. Išeikvojimo srityje gyvena susieti neigiami krūviai, kurie yra susiję su akceptoriaus atomais.

Pasiekus elektronams, susidaro kanalas. Teigiama įtampa taip pat pritraukia elektronus iš n + šaltinio ir nutekėjimo sričių į kanalą. Dabar, jei įtampa naudojama tarp drenažo ir šaltinio, srovė laisvai teka tarp šaltinio ir kanalizacijos, o vartų įtampa valdo kanalo elektronus. Vietoj teigiamos įtampos, jei taikysime neigiamą įtampą, po oksido sluoksniu susidarys skylės kanalas.

“paskirstyta valdymo sistema (dcs) ”

Priedo režimo N kanalas

„MOSFET“ operacijos regionai

Pagal bendrą scenarijų, šis įrenginys veikia daugiausia trijuose regionuose ir yra šie:

Ribotas regionas - Tai regionas, kuriame prietaisas bus išjungtas, o juo tekės nulis srovės. Čia prietaisas veikia kaip pagrindinis jungiklis ir yra naudojamas taip, kaip tada, kai jų reikia veikti kaip elektriniams jungikliams.
Sodrumo regionas - Šiame regione prietaisų nutekėjimo srovės vertė bus pastovi, neatsižvelgiant į įtampos padidėjimą per kanalizaciją į šaltinį. Tai atsitinka tik vieną kartą, kai įtampa per kanalizaciją į šaltinio gnybtą padidėja daugiau nei išjungimo įtampos vertė. Pagal šį scenarijų įrenginys veikia kaip uždaras jungiklis, kuriame teka prisotintas srovės lygis per kanalizaciją į šaltinio gnybtus. Dėl to sodrumo sritis pasirenkama, kai prietaisai turėtų atlikti perjungimą.
Linijinis / ominis regionas - Tai yra sritis, kurioje srovė per kanalizaciją iki šaltinio terminalo padidėja, padidėjus įtampai per kanalizaciją į šaltinio kelią. Kai MOSFET įrenginiai veikia šiame tiesiniame regione, jie atlieka stiprintuvo funkcionalumą.

Dabar apsvarstykime MOSFET perjungimo charakteristikas

Puslaidininkis, pvz., MOSFET arba bipolinis jungties tranzistorius, iš esmės veikia kaip jungikliai dviem atvejais: vienas yra įjungtas, o kitas - išjungtas. Norėdami apsvarstyti šią funkciją, pažvelkime į idealias ir praktines MOSFET įrenginio savybes.

Idealios jungiklio charakteristikos

Kai MOSFET turėtų veikti kaip idealus jungiklis, jis turėtų turėti žemiau nurodytas savybes

Įjungus būseną, turi būti dabartiniai apribojimai, kuriuos ji taiko
Esant išjungtai, blokuojant įtampos lygius neturėtų būti jokių apribojimų
Kai prietaisas veikia įjungta būsena, įtampos kritimo vertė turėtų būti nulinė
Atsparumas išjungtoje būsenoje turėtų būti begalinis
Veikimo greičiui neturėtų būti jokių apribojimų

Praktinės jungiklio charakteristikos

Kadangi pasaulis nėra tik įsitraukęs į idealias programas, MOSFET veikimas yra pritaikomas net praktiniams tikslams. Praktiniu atveju prietaisas turėtų turėti šias savybes

Esant įjungtai būsenai, turėtų būti ribojami galios valdymo gebėjimai, o tai reiškia, kad turi būti ribojamas laidumo srovės srautas.
Išjungtoje būsenoje blokuojamos įtampos lygiai neturėtų būti ribojami
Įjungimas ir išjungimas ribotam laikui apriboja ribojantį prietaiso greitį ir netgi riboja funkcinį dažnį
Esant MOSFET įrenginio būsenai ON, bus mažiausios pasipriešinimo vertės, kai dėl to į priekį nukrypsta įtampa. Be to, yra ribotas išjungimo būsenos pasipriešinimas, kuris tiekia atvirkštinę nuotėkio srovę
Kai prietaisas veikia praktiškai, jis netenka maitinimo įjungimo ir išjungimo sąlygų. Tai atsitinka net ir pereinamosiose valstybėse.

MOSFET kaip jungiklio pavyzdys

Žemiau pateiktoje grandinės schemoje patobulintam režimui ir N kanalo MOSFET naudojamas įjungti žibinto pavyzdį su įjungtomis ir išjungtomis sąlygomis. Teigiama įtampa vartų gnybte yra nukreipta į tranzistoriaus pagrindą, o lempa juda į ON būseną ir čia V_GS= + v arba esant nuliniam įtampos lygiui, prietaisas persijungia į padėtį IŠJ, kai V_GS= 0.

“kaip veikia elektretinis mikrofonas ”

MOSFET kaip jungiklis

Jei lempos varžinė apkrova turėjo būti pakeista indukcine apkrova ir prijungta prie relės ar diodo, kuris yra apsaugotas nuo apkrovos. Pirmiau pateiktoje grandinėje tai yra labai paprasta grandinė, skirta perjungti varžinę apkrovą, tokią kaip lempa ar šviesos diodas. Tačiau naudojant MOSFET kaip jungiklį su indukcine apkrova arba talpine apkrova, tada MOSFET įrenginiui reikia apsaugos.

Jei MOSFET nėra apsaugotas, tai gali sugadinti įrenginį. Kad MOSFET veiktų kaip analoginis perjungimo įtaisas, jį reikia perjungti tarp jo išjungimo srities, kurioje V_GS= 0 ir prisotinimo sritis, kur V_GS= + v.

Vaizdo įrašo aprašymas

MOSFET taip pat gali veikti kaip tranzistorius ir jis yra sutrumpintas kaip metalo oksido silicio lauko tranzistorius. Čia pats pavadinimas nurodė, kad prietaisą galima valdyti kaip tranzistorių. Jis turės P ir N kanalus. Prietaisas yra prijungtas tokiu būdu, naudojant keturis šaltinio, vartų ir nutekėjimo gnybtus, o varžinė 24Ω apkrova nuosekliai sujungiama su ampermetru, o per MOSFET - įtampos matuoklis.

Tranzistoriuje srovės srautas vartuose yra teigiama kryptimi, o šaltinio gnybtas yra prijungtas prie žemės. Tuo tarpu bipolinio sujungimo tranzistoriaus įtaisuose srovės srautas yra per kelią nuo pagrindo iki spinduolio. Bet šiame įrenginyje nėra srovės srauto, nes vartų pradžioje yra kondensatorius, jam tiesiog reikia tik įtampos.

Tai gali atsitikti tęsiant modeliavimo procesą ir įjungiant / išjungiant. Kai jungiklis įjungtas, grandinėje nėra srovės srauto, kai yra prijungta 24Ω ir ampermetro įtampos 0,29 varža, tada nustatome nereikšmingą įtampos kritimą visame šaltinyje, nes šiame įrenginyje yra + 0,21 V.

Atsparumas tarp nutekėjimo ir šaltinio vadinamas RDS. Dėl šio RDS įtampos kritimas atsiranda, kai grandinėje yra srovės srautas. RDS skiriasi priklausomai nuo įrenginio tipo (jis gali svyruoti tarp 0,001, 0,005 ir 0,05, atsižvelgiant į įtampos tipą.

Nedaug išmoktinų sąvokų yra:

1). Kaip pasirinkti MOSFET kaip jungiklį ?

Pasirenkant MOSFET kaip jungiklį, reikia laikytis kelių sąlygų, kurios yra šios:

P arba N kanalų poliškumo naudojimas
Didžiausias darbinės įtampos ir srovės verčių įvertinimas
Padidėjęs RDS ON, o tai reiškia, kad atsparumas „Drain to Source“ terminale, kai kanalas yra visiškai atidarytas
Patobulintas veikimo dažnis
Pakavimo rūšis yra To-220 ir DPAck bei daugelis kitų.

2). Kas yra MOSFET jungiklio efektyvumas?

Pagrindinis apribojimas tuo metu, kai MOSFET veikia kaip perjungimo įtaisas, yra padidinta drenažo srovės vertė, kurią įrenginys gali sugebėti. Tai reiškia, kad RDS esant įjungtai būsenai yra esminis parametras, lemiantis MOSFET perjungimo galimybes. Tai vaizduojama kaip nutekėjimo šaltinio įtampos ir nutekėjimo srovės santykis. Jis turi būti apskaičiuojamas tik esant tranzistoriaus ON būsenai.

3). Kodėl „MOSFET“ jungiklis naudojamas „Boost Converter“?

Apskritai, kad padidinimo keitiklis veiktų, reikalingas perjungimo tranzistorius. Taigi, kaip komutaciniai tranzistoriai naudojami MOSFET. Šie prietaisai naudojami norint sužinoti dabartinę vertę ir įtampos vertes. Be to, atsižvelgiant į perjungimo greitį ir kainą, jie yra plačiai naudojami.

Tuo pačiu būdu MOSFET taip pat gali būti naudojamas keliais būdais. ir tie yra

MOSFET kaip LED jungiklis
remove_circle_outline
MOSFET kaip „Arduino“ jungiklis
MOSFET jungiklis kintamosios srovės apkrovai
MOSFET jungiklis nuolatinės srovės varikliui
MOSFET jungiklis neigiamai įtampai
MOSFET kaip jungiklis su „Arduino“
MOSFET kaip jungiklis su mikrovaldikliu
MOSFET jungiklis su histereze
MOSFET kaip jungiklio diodas ir aktyvus rezistorius
MOSFET kaip jungiklio lygtis
MOSFET jungiklis airsoftui
MOSFET kaip jungiklio vartų rezistorius
MOSFET kaip perjungimo solenoidas
MOSFET jungiklis naudojant optroną
MOSFET jungiklis su histereze

MOSFET kaip jungiklio taikymas

Vienas iš svarbiausių šio prietaiso pavyzdžių yra tai, kad jis yra automatinis gatvių žibintų ryškumo valdymas. Šiomis dienomis daugelį šviesų, kurias stebime greitkeliuose, sudaro didelio intensyvumo išlydžio lempos. Tačiau naudojant HID lempas sunaudojamas padidėjęs energijos lygis.

Ryškumas negali būti ribojamas atsižvelgiant į reikalavimą, todėl turi būti alternatyvaus apšvietimo metodo jungiklis, kuris yra LED. Naudojant šviesos diodų sistemą bus įveikti didelio intensyvumo lempų trūkumai. Pagrindinė šios konstrukcijos koncepcija buvo valdyti žibintus tiesiai greitkeliuose, naudojant mikroprocesorių.

„MOSFET“ programa kaip jungiklis

Tai galima pasiekti tiesiog modifikuojant laikrodžio impulsus. Atsižvelgiant į būtinybę, šis prietaisas naudojamas lempoms perjungti. Jį sudaro aviečių pi lenta, kurioje ji yra kartu su procesoriumi valdymui. Šviesos diodus galima pakeisti vietoj HID ir jie turi ryšį su procesoriumi per MOSFET. Mikrovaldiklis pateikia atitinkamus darbo ciklus ir tada persijungia į MOSFET, kad užtikrintų aukštą intensyvumo lygį.

Privalumai

Keletas privalumų yra:

Tai sukuria didesnį efektyvumą net tada, kai veikia esant minimaliam įtampos lygiui
Nėra vartų srovės, todėl sukuriama daugiau įėjimo impedanso, kuris dar labiau padidina prietaiso perjungimo greitį
Šie prietaisai gali veikti esant minimaliam galios lygiui ir naudoja minimalią srovę

Trūkumai

Keletas trūkumų yra:

Kai šie prietaisai veikia esant perkrovos įtampai, tai sukuria įrenginio nestabilumą
Kadangi prietaisai turi ploną oksido sluoksnį, tai gali pakenkti prietaisui, kai jį stimuliuoja elektrostatiniai krūviai

Programos

MOSFET programos yra

Stiprintuvai, pagaminti iš MOSFET, yra ypač naudojami plačiose dažnio programose
Nuolatinės srovės variklių reguliavimą užtikrina šie įtaisai
Kadangi jie turi didesnį perjungimo greitį, jis puikiai tinka statyti smulkintuvo stiprintuvus
Veikia kaip pasyvus įvairių elektroninių elementų komponentas.

Galų gale galima daryti išvadą, kad tranzistoriui reikalinga srovė, o MOSFET - įtampa. Vairavimo reikalavimai MOSFET yra daug geresni, daug paprastesni, palyginti su BJT. Ir taip pat žinoti Kaip prijungti „Mosfet“ prie jungiklio?

Nuotraukų kreditai