Jakie są funkcje MOSFET-u?

Istnieją dwa główne typy MOSFET-ów: typu dzielonego złącza i typu izolowanej bramki. Nazwa złącza MOSFET (JFET) wynika z dwóch złączy PN i izolowanej bramkiMOSFET(JGFET) ma swoją nazwę, ponieważ bramka jest całkowicie odizolowana od innych elektrod. Obecnie wśród tranzystorów MOSFET z izolowaną bramką najczęściej stosowanym jest MOSFET, określany jako MOSFET (MOSFET metal-tlenek-półprzewodnik); ponadto dostępne są tranzystory MOSFET mocy PMOS, NMOS i VMOS, a także niedawno wprowadzone na rynek moduły mocy πMOS i VMOS itp. .

 

W zależności od różnych materiałów półprzewodnikowych kanałowych, typ złącza i typ bramki izolacyjnej są podzielone na kanał i kanał P. Jeśli zostanie podzielony według trybu przewodności, MOSFET można podzielić na typ zubożenia i typ wzmocnienia. Wszystkie tranzystory MOSFET złączowe są typu zubożonego, a tranzystory MOSFET z izolowaną bramką są zarówno typu zubożonego, jak i typu wzmocnionego.

Tranzystory polowe można podzielić na złączowe tranzystory polowe i tranzystory MOSFET. Tranzystory MOSFET są podzielone na cztery kategorie: typ zubożenia kanału N i typ wzmocnienia; Typ wyczerpania i rodzaj wzmocnienia kanału P.

 

Charakterystyka MOSFET-u

Cechą charakterystyczną MOSFET-u jest napięcie bramki południowej UG; który kontroluje jego identyfikator prądu drenu. W porównaniu ze zwykłymi tranzystorami bipolarnymi, tranzystory MOSFET charakteryzują się wysoką impedancją wejściową, niskim poziomem szumów, dużym zakresem dynamiki, niskim zużyciem energii i łatwą integracją.

 

Gdy wartość bezwzględna ujemnego napięcia polaryzacji (-UG) wzrasta, warstwa zubożona wzrasta, kanał maleje, a ID prądu drenu maleje. Kiedy wartość bezwzględna ujemnego napięcia polaryzacji (-UG) maleje, warstwa zubożona maleje, kanał rośnie, a identyfikator prądu drenu wzrasta. Można zauważyć, że identyfikator prądu drenu jest kontrolowany przez napięcie bramki, zatem MOSFET jest urządzeniem sterowanym napięciem, to znaczy zmiany prądu wyjściowego są kontrolowane przez zmiany napięcia wejściowego, aby osiągnąć wzmocnienie i inne cele.

 

Podobnie jak w przypadku tranzystorów bipolarnych, gdy MOSFET jest używany w obwodach takich jak wzmocnienie, do jego bramki należy również dodać napięcie polaryzacji.

Do bramki lampy pola połączeniowego należy przyłożyć napięcie polaryzacji zaporowej, to znaczy do lampy z kanałem N należy przyłożyć ujemne napięcie bramki, a do lampy z kanałem P należy przyłożyć dodatni pazur bramki. Wzmocniony izolowany MOSFET bramki powinien przykładać napięcie bramki do przodu. Napięcie bramki izolującego MOSFET-a w trybie wyczerpania może być dodatnie, ujemne lub „0”. Metody dodawania obciążenia obejmują metodę stałego obciążenia, metodę obciążenia z własnego zasilania, metodę bezpośredniego łączenia itp.

MOSFETma wiele parametrów, w tym parametry DC, parametry AC i parametry graniczne, ale przy normalnym użytkowaniu należy zwrócić uwagę jedynie na następujące główne parametry: prąd nasycony dren-źródło IDSS napięcie odcięcia Up, (rurka łącząca i tryb zubożenia izolowane bramka lub napięcie włączenia UT (wzmocniona izolowana rura bramki), transkonduktancja gm, napięcie przebicia dren-źródło BUDS, maksymalne rozproszenie mocy PDSM i maksymalny prąd dren-źródło IDSM.

(1) Nasycony prąd dren-źródło

Nasycony prąd dren-źródło IDSS odnosi się do prądu dren-źródło, gdy napięcie bramki UGS = 0 w bramce MOSFET izolowanej złączem lub wyczerpaniem.

(2) Napięcie odcięcia

Napięcie odcięcia UP odnosi się do napięcia bramki, gdy połączenie dren-źródło jest właśnie odcięte w izolowanym tranzystorze MOSFET typu złącze lub bramka zubożona. Jak pokazano na 4-25 dla krzywej UGS-ID lampy z kanałem N, wyraźnie widać znaczenie IDSS i UP.

(3) Napięcie włączenia

Napięcie włączenia UT odnosi się do napięcia bramki, gdy połączenie dren-źródło jest właśnie wykonane we wzmocnionej izolowanej bramce MOSFET. Rysunek 4-27 przedstawia krzywą UGS-ID lampy z kanałem N i wyraźnie widać znaczenie UT.

(4) Transkonduktancja

Transkonduktancja gm reprezentuje zdolność napięcia bramki-źródła UGS do kontrolowania ID prądu drenu, to znaczy stosunku zmiany ID prądu drenu do zmiany napięcia bramki-źródła UGS. 9 m jest ważnym parametrem mierzącym zdolność wzmocnieniaMOSFET.

(5)Napięcie przebicia dren-źródło

Napięcie przebicia dren-źródło BUDS odnosi się do maksymalnego napięcia dren-źródło, które MOSFET może przyjąć, gdy napięcie bramki UGS jest stałe. Jest to parametr ograniczający, a napięcie robocze przyłożone do MOSFET-u musi być mniejsze niż BUDS.

(6) Maksymalne rozproszenie mocy

Maksymalne rozproszenie mocy PDSM jest również parametrem granicznym, który odnosi się do maksymalnego dopuszczalnego rozproszenia mocy dren-źródło bez pogorszenia wydajności MOSFET-u. W przypadku użycia rzeczywisty pobór mocy MOSFET powinien być mniejszy niż PDSM i pozostawiać pewien margines.

(7)Maksymalny prąd dren-źródło

Maksymalny prąd dren-źródło IDSM to kolejny parametr graniczny, który odnosi się do maksymalnego prądu, który może przepływać pomiędzy drenem a źródłem, gdy MOSFET działa normalnie. Prąd roboczy MOSFET-u nie powinien przekraczać IDSM.

1. MOSFET można wykorzystać do wzmocnienia. Ponieważ impedancja wejściowa wzmacniacza MOSFET jest bardzo wysoka, kondensator sprzęgający może być mały i nie ma konieczności stosowania kondensatorów elektrolitycznych.

2. Wysoka impedancja wejściowa MOSFET jest bardzo odpowiednia do transformacji impedancji. Jest często używany do transformacji impedancji w stopniu wejściowym wzmacniaczy wielostopniowych.

3. MOSFET może służyć jako rezystor zmienny.

4. MOSFET może być wygodnie używany jako źródło prądu stałego.

5. MOSFET może służyć jako przełącznik elektroniczny.

 

MOSFET charakteryzuje się niską rezystancją wewnętrzną, wysokim napięciem wytrzymywanym, szybkim przełączaniem i wysoką energią lawinową. Zaprojektowany zakres prądu wynosi 1A-200A, a zakres napięcia wynosi 30V-1200V. Możemy dostosować parametry elektryczne zgodnie z obszarami zastosowań i planami zastosowań klienta, aby poprawić niezawodność produktu klienta, ogólną wydajność konwersji i konkurencyjność cenową produktu.

 

Porównanie MOSFET-Tranzystor

(1) MOSFET jest elementem kontroli napięcia, natomiast tranzystor jest elementem kontroli prądu. Jeżeli ze źródła sygnału może być pobierana tylko niewielka ilość prądu, należy zastosować MOSFET; gdy napięcie sygnału jest niskie i ze źródła sygnału można pobierać dużą ilość prądu, należy zastosować tranzystor.

(2) MOSFET wykorzystuje nośniki większościowe do przewodzenia prądu elektrycznego, dlatego nazywany jest urządzeniem jednobiegunowym, podczas gdy tranzystory mają zarówno nośniki większościowe, jak i nośniki mniejszościowe do przewodzenia prądu elektrycznego. Nazywa się to urządzeniem bipolarnym.

(3) Źródło i dren niektórych tranzystorów MOSFET mogą być używane zamiennie, a napięcie bramki może być dodatnie lub ujemne, co jest bardziej elastyczne niż w przypadku tranzystorów.

(4) MOSFET może pracować w warunkach bardzo małego prądu i bardzo niskiego napięcia, a proces jego produkcji pozwala z łatwością zintegrować wiele tranzystorów MOSFET na płytce krzemowej. Dlatego tranzystory MOSFET są szeroko stosowane w wielkoskalowych układach scalonych.

 

Jak ocenić jakość i polaryzację MOSFET-u

Wybierz zakres multimetru na RX1K, podłącz czarny przewód pomiarowy do bieguna D, a czerwony przewód pomiarowy do bieguna S. Dotknij jednocześnie ręką biegunów G i D. MOSFET powinien znajdować się w stanie natychmiastowego przewodzenia, to znaczy wskazówka miernika przesuwa się do pozycji o mniejszym oporze. , a następnie dotknij rękami biegunów G i S, MOSFET nie powinien zareagować, to znaczy wskazówka miernika nie wróci do pozycji zerowej. W tym momencie należy ocenić, że MOSFET jest dobrą lampą.

Wybierz zakres multimetru do RX1K i zmierz rezystancję pomiędzy trzema pinami MOSFET-u. Jeżeli rezystancja pomiędzy jednym pinem a dwoma pozostałymi pinami jest nieskończona i po wymianie przewodów pomiarowych nadal jest nieskończona, wówczas ten pin jest biegunem G, a pozostałe dwa piny są biegunem S i biegunem D. Następnie za pomocą multimetru zmierz jednokrotnie wartość rezystancji między biegunem S i biegunem D, zamień przewody pomiarowe i zmierz ponownie. Ten o mniejszej wartości rezystancji jest czarny. Przewód pomiarowy podłącza się do bieguna S, a czerwony przewód pomiarowy do bieguna D.

 

Środki ostrożności dotyczące wykrywania i użytkowania MOSFET

1. Użyj multimetru wskaźnikowego, aby zidentyfikować MOSFET

1) Użyj metody pomiaru rezystancji, aby zidentyfikować elektrody złącza MOSFET

Zgodnie ze zjawiskiem, w którym wartości rezystancji złącza PN MOSFET-u są różne, można zidentyfikować trzy elektrody złącza MOSFET. Specyficzna metoda: Ustaw multimetr na zakres R×1k, wybierz dowolne dwie elektrody i zmierz odpowiednio ich wartości rezystancji w przód i w tył. Jeżeli wartości rezystancji dwóch elektrod w kierunku przewodzenia i tyłu są równe i wynoszą kilka tysięcy omów, wówczas te dwie elektrody są odpowiednio drenem D i źródłem S. Ponieważ w przypadku złącza MOSFET dren i źródło są wymienne, pozostałą elektrodą musi być bramka G. Można także dotknąć czarnym przewodem pomiarowym (dopuszczalny jest także czerwony przewód pomiarowy) multimetru do dowolnej elektrody, a drugi przewód pomiarowy do dotykaj kolejno pozostałych dwóch elektrod, aby zmierzyć wartość rezystancji. Gdy wartości rezystancji zmierzone dwukrotnie są w przybliżeniu równe, elektroda stykająca się z czarnym przewodem pomiarowym jest bramką, a pozostałe dwie elektrody są odpowiednio drenem i źródłem. Jeżeli zmierzone dwukrotnie wartości rezystancji są obie bardzo duże, oznacza to, że jest to kierunek odwrotny do złącza PN, czyli obie rezystancje są odwrotne. Można stwierdzić, że jest to MOSFET z kanałem N, a do bramki podłączony jest czarny przewód pomiarowy; jeśli wartości rezystancji zmierzone dwukrotnie wynoszą Wartości rezystancji są bardzo małe, co wskazuje, że jest to złącze PN w kierunku przewodzenia, czyli rezystancja w kierunku przewodzenia, i określono, że jest to MOSFET z kanałem P. Czarny przewód pomiarowy jest również podłączony do bramki. Jeżeli powyższa sytuacja nie wystąpi, można zamienić przewody pomiarowe czarny i czerwony i przeprowadzić test według powyższej metody, aż do zidentyfikowania siatki.

 

2) Użyj metody pomiaru rezystancji, aby określić jakość MOSFET-u

Metoda pomiaru rezystancji polega na użyciu multimetru do pomiaru rezystancji pomiędzy źródłem a drenem MOSFET-a, bramką a źródłem, bramką a drenem, bramką G1 i bramką G2 w celu ustalenia, czy odpowiada ona wartości rezystancji wskazanej w instrukcji MOSFET-u. Zarządzanie jest dobre lub złe. Specyficzna metoda: Najpierw ustaw multimetr na zakres R×10 lub R×100 i zmierz rezystancję pomiędzy źródłem S a drenem D, zwykle w zakresie od kilkudziesięciu omów do kilku tysięcy omów (można to zobaczyć na w instrukcji podano, że różne modele lamp mają różną rezystancję), jeżeli zmierzona wartość rezystancji jest większa od wartości normalnej, może to być spowodowane słabym kontaktem wewnętrznym; jeśli zmierzona wartość rezystancji jest nieskończona, może to być wewnętrzny uszkodzony biegun. Następnie ustaw multimetr na zakres R×10k, a następnie zmierz wartości rezystancji pomiędzy bramkami G1 i G2, pomiędzy bramką a źródłem oraz pomiędzy bramką a drenem. Gdy wszystkie zmierzone wartości rezystancji są nieskończone, oznacza to, że rura jest normalna; jeżeli powyższe wartości rezystancji są za małe lub jest ścieżka to znaczy, że lampa jest uszkodzona. Należy zauważyć, że w przypadku uszkodzenia obu bramek w rurze do wykrywania można zastosować metodę podstawienia komponentów.

 

3) Użyj metody wejścia sygnału indukcyjnego, aby oszacować zdolność wzmocnienia MOSFET-u

Specyficzna metoda: Użyj rezystancji multimetru na poziomie R×100, podłącz czerwony przewód pomiarowy do źródła S, a czarny przewód pomiarowy do drenu D. Dodaj napięcie zasilania 1,5 V do MOSFET-u. W tym momencie wskazówka miernika wskazuje wartość rezystancji pomiędzy drenem a źródłem. Następnie ściśnij bramkę G złącza MOSFET ręką i dodaj do bramki sygnał napięcia indukowanego przez ludzkie ciało. W ten sposób, na skutek wzmocnienia lampy, zmieni się napięcie dren-źródło VDS i prąd drenu Ib, czyli zmieni się rezystancja pomiędzy drenem a źródłem. Można na tej podstawie zauważyć, że wskazówka miernika waha się w dużym stopniu. Jeśli igła ręcznej igły siatkowej kołysze się nieznacznie, oznacza to, że zdolność wzmacniania lampy jest słaba; jeśli igła mocno się kołysze, oznacza to, że zdolność wzmacniania lampy jest duża; jeśli igła się nie porusza, oznacza to, że rurka jest uszkodzona.

 

Zgodnie z powyższą metodą do pomiaru złącza MOSFET 3DJ2F używamy skali R×100 multimetru. Najpierw otwórz elektrodę G rurki i zmierz rezystancję dren-źródło RDS na 600 Ω. Po przytrzymaniu dłonią elektrody G igła miernika wychyla się w lewo. Wskazana rezystancja RDS wynosi 12 kΩ. Jeśli wskazówka miernika odchyla się bardziej, oznacza to, że rurka jest dobra. i ma większą zdolność wzmacniania.

 

Korzystając z tej metody, należy zwrócić uwagę na kilka punktów: Po pierwsze, podczas testowania MOSFET-u i trzymania bramki ręką, igła multimetru może przechylić się w prawo (wartość rezystancji maleje) lub w lewo (wartość rezystancji wzrasta) . Wynika to z faktu, że napięcie prądu przemiennego indukowane przez ludzkie ciało jest stosunkowo wysokie, a różne tranzystory MOSFET mogą mieć różne punkty pracy mierzone w zakresie rezystancji (zarówno pracując w strefie nasyconej, jak i nienasyconej). Testy wykazały, że RDS większości lamp wzrasta. Oznacza to, że wskazówka zegarka przesuwa się w lewo; RDS kilku lamp maleje, powodując przechylenie wskazówki zegarka w prawo.

Ale niezależnie od kierunku, w którym obraca się wskazówka zegarka, jeśli wskazówka zegarka jest większa, oznacza to, że lampa ma większą zdolność wzmacniania. Po drugie, ta metoda działa również w przypadku tranzystorów MOSFET. Należy jednak zauważyć, że rezystancja wejściowa MOSFET-u jest wysoka, a dopuszczalne napięcie indukowane bramki G nie powinno być zbyt wysokie, więc nie ściskaj bramki bezpośrednio rękami. Aby dotknąć bramy metalowym prętem, należy użyć izolowanej rączki śrubokręta. , aby zapobiec bezpośredniemu dodaniu ładunku indukowanego przez ciało ludzkie do bramy, powodując uszkodzenie bramy. Po trzecie, po każdym pomiarze należy zewrzeć bieguny GS. Dzieje się tak dlatego, że na kondensatorze złącza GS będzie niewielka ilość ładunku, która wytwarza napięcie VGS. W rezultacie wskazówki miernika mogą się nie poruszać podczas ponownego pomiaru. Jedynym sposobem na rozładowanie ładunku jest zwarcie ładunku pomiędzy elektrodami GS.

4) Użyj metody pomiaru rezystancji, aby zidentyfikować nieoznakowane tranzystory MOSFET

Najpierw użyj metody pomiaru rezystancji, aby znaleźć dwa piny o wartościach rezystancji, a mianowicie źródło S i dren D. Pozostałe dwa piny to pierwsza bramka G1 i druga bramka G2. Zapisz wartość rezystancji pomiędzy źródłem S i drenem D, zmierzoną najpierw dwoma przewodami pomiarowymi. Zamień przewody pomiarowe i wykonaj pomiar ponownie. Zapisz zmierzoną wartość rezystancji. Ten, którego zmierzona dwukrotnie wartość rezystancji jest większa, to czarny przewód pomiarowy. Podłączona elektroda to dren D; czerwony przewód pomiarowy jest podłączony do źródła S. Bieguny S i D zidentyfikowane tą metodą można również zweryfikować, oceniając zdolność wzmocnienia lampy. Oznacza to, że czarny przewód pomiarowy o dużym wzmocnieniu jest podłączony do bieguna D; czerwony przewód pomiarowy jest podłączony do masy do 8-biegunowego. Wyniki badań obiema metodami powinny być takie same. Po określeniu pozycji drenu D i źródła S należy zainstalować obwód zgodnie z odpowiednimi pozycjami D i S. Ogólnie rzecz biorąc, G1 i G2 również zostaną ustawione w kolejności. Określa to położenie dwóch bramek G1 i G2. Określa to kolejność pinów D, S, G1 i G2.

5) Użyj zmiany wartości rezystancji odwrotnej, aby określić wielkość transkonduktancji

Podczas pomiaru wydajności transkonduktancji MOSFET-a wzmacniającego kanał VMOSN można użyć czerwonego przewodu pomiarowego do podłączenia źródła S i czarnego przewodu pomiarowego do drenu D. Jest to równoznaczne z dodaniem napięcia wstecznego pomiędzy źródłem a drenem. W tym momencie bramka jest obwodem otwartym, a wartość rezystancji odwrotnej lampy jest bardzo niestabilna. Wybierz zakres rezystancji multimetru do zakresu wysokiej rezystancji R×10kΩ. W tym momencie napięcie w liczniku jest wyższe. Gdy dotkniesz ręką siatki G, zauważysz, że wartość oporu wstecznego rury zmienia się znacząco. Im większa zmiana, tym wyższa wartość transkonduktancji lampy; jeśli transkonduktancja badanej rury jest bardzo mała, użyj tej metody do pomiaru. Gdy rezystancja odwrotna zmienia się niewiele.

 

Środki ostrożności przy korzystaniu z MOSFET-u

1) Aby bezpiecznie używać MOSFET-a, w projekcie obwodu nie można przekroczyć wartości granicznych parametrów, takich jak moc rozproszona lampy, maksymalne napięcie dren-źródło, maksymalne napięcie bramka-źródło i maksymalny prąd.

2) W przypadku stosowania różnych typów tranzystorów MOSFET należy je podłączyć do obwodu ściśle według wymaganego polaryzacji i należy przestrzegać polaryzacji polaryzacji MOSFET-ów. Na przykład pomiędzy źródłem bramki a drenem złącza MOSFET znajduje się złącze PN, a bramka lampy z kanałem N nie może być spolaryzowana dodatnio; bramka lampy z kanałem P nie może być spolaryzowana ujemnie itp.

3) Ponieważ impedancja wejściowa tranzystora MOSFET jest niezwykle wysoka, piny muszą być zwarte podczas transportu i przechowywania oraz muszą być zapakowane w metalową osłonę, aby zapobiec uszkodzeniu bramki przez potencjał indukowany z zewnątrz. W szczególności należy pamiętać, że MOSFET nie może być umieszczony w plastikowym pudełku. Najlepiej przechowywać go w metalowym pudełku. Jednocześnie należy zwrócić uwagę na to, aby rura była odporna na wilgoć.

4) Aby zapobiec uszkodzeniu indukcyjnemu bramki MOSFET, wszystkie przyrządy testowe, stoły warsztatowe, lutownice i same obwody muszą być dobrze uziemione; lutując piny, najpierw przylutuj źródło; przed podłączeniem rurki do obwodu należy zewrzeć ze sobą końcówki wszystkich przewodów, a po zakończeniu spawania usunąć materiał zwierający; podczas wyjmowania lampy ze stojaka na komponenty należy zastosować odpowiednie metody zapewniające uziemienie ciała ludzkiego, np. za pomocą pierścienia uziemiającego; oczywiście, jeśli jest zaawansowany. Lutownica podgrzewana gazem jest wygodniejsza do spawania tranzystorów MOSFET i zapewnia bezpieczeństwo; lampy nie wolno wkładać ani wyjmować z obwodu przed wyłączeniem zasilania. Podczas korzystania z MOSFET-u należy zwrócić uwagę na powyższe środki bezpieczeństwa.

5) Instalując MOSFET, zwróć uwagę na pozycję montażową i staraj się unikać zbliżania się do elementu grzejnego; aby zapobiec wibracjom łączników rurowych, należy dokręcić płaszcz rury; gdy przewody pinów są zagięte, powinny być o 5 mm większe niż rozmiar nasady, aby uniknąć zgięcia pinów i spowodowania wycieku powietrza.

W przypadku tranzystorów MOSFET mocy wymagane są dobre warunki rozpraszania ciepła. Ponieważ tranzystory MOSFET mocy są używane w warunkach dużego obciążenia, należy zaprojektować odpowiednie radiatory, aby temperatura obudowy nie przekroczyła wartości znamionowej, aby urządzenie mogło pracować stabilnie i niezawodnie przez długi czas.

Krótko mówiąc, aby zapewnić bezpieczne użytkowanie tranzystorów MOSFET, należy zwrócić uwagę na wiele rzeczy i podjąć różne środki bezpieczeństwa. Większość personelu zawodowego i technicznego, szczególnie większość entuzjastów elektroniki, musi postępować w oparciu o swoją rzeczywistą sytuację i zastosować praktyczne sposoby bezpiecznego i skutecznego korzystania z tranzystorów MOSFET.