Jaka jest rola tranzystorów MOSFET małego napięcia?

Istnieje wiele odmianMOSFETy, podzielone głównie na złącza MOSFET i izolowane bramki MOSFET, dwie kategorie, a wszystkie mają punkty z kanałem N i kanałem P.

Tranzystor polowy z efektem metalowo-tlenkowo-półprzewodnikowym, określany jako MOSFET, dzieli się na MOSFET typu zubożonego i MOSFET typu wzmocnionego.

Tranzystory MOSFET dzielą się także na lampy jednobramkowe i dwubramkowe. Dwubramkowy MOSFET ma dwie niezależne bramki G1 i G2, co wynika z konstrukcji odpowiednika dwóch jednobramkowych MOSFET-ów połączonych szeregowo, a jego prąd wyjściowy zmienia się poprzez kontrolę napięcia dwóch bramek. Ta cecha tranzystorów MOSFET z podwójną bramką zapewnia dużą wygodę podczas stosowania ich jako wzmacniacze wysokiej częstotliwości, wzmacniacze kontroli wzmocnienia, miksery i demodulatory.

1, MOSFETrodzaj i struktura

MOSFET jest rodzajem tranzystora FET (innym rodzajem jest JFET), może być produkowany w formie ulepszonej lub wyczerpanej, z kanałem P lub kanałem N w sumie czterech typów, ale teoretyczne zastosowanie tylko ulepszonego tranzystora MOSFET z kanałem N i ulepszonego P- kanałowy MOSFET, dlatego zwykle określany jako NMOS lub PMOS odnosi się do tych dwóch rodzajów. Jeśli chodzi o to, dlaczego nie używać tranzystorów MOSFET typu wyczerpania, nie zaleca się poszukiwania pierwotnej przyczyny. Jeśli chodzi o dwa ulepszone tranzystory MOSFET, częściej stosowany jest NMOS, a powodem jest to, że rezystancja włączenia jest mała i łatwa w produkcji. Zatem przełączanie zasilaczy i napędów silnikowych zazwyczaj wykorzystuje NMOS. poniższy cytat, ale także bardziej oparty na NMOS. pomiędzy trzema pinami istnieje pasożytnicza pojemność MOSFET-u, co nie jest naszym zapotrzebowaniem, ale wynika z ograniczeń procesu produkcyjnego. Istnienie pojemności pasożytniczej przy projektowaniu lub doborze obwodu sterującego pozwala zaoszczędzić trochę czasu, ale nie da się tego uniknąć, a następnie szczegółowego wprowadzenia. Na schemacie MOSFET widać dren i źródło pomiędzy diodą pasożytniczą. Nazywa się to diodą korpusu, przy sterowaniu racjonalnymi obciążeniami dioda ta jest bardzo ważna. Nawiasem mówiąc, dioda korpusu występuje tylko w jednym MOSFET-ie, zwykle nie wewnątrz układu scalonego.

2, charakterystyka przewodzenia MOSFET-u

Znaczenie przewodzenia jest jak przełącznik, odpowiednik zamknięcia przełącznika. Charakterystyka NMOS, przewodzi Vgs większe niż pewna wartość, odpowiednie do stosowania w przypadku, gdy źródło jest uziemione (napęd low-end), dociera tylko napięcie bramki przy napięciu 4V lub 10V. Charakterystyka PMOS przewodzi Vgs poniżej określonej wartości, nadającej się do stosowania w przypadku, gdy źródło jest podłączone do VCC (napęd wysokiej klasy).

Jednak, oczywiście, PMOS może być bardzo łatwy w użyciu jako sterownik wysokiej klasy, ale ze względu na rezystancję, drogie, mniej typów wymian i z innych powodów, w sterowniku wysokiej klasy zwykle nadal używa się NMOS.

3, MOSFETstrata przełączania

Niezależnie od tego, czy jest to NMOS, czy PMOS, po wystąpieniu rezystancji włączenia, tak że prąd będzie zużywał energię w tej rezystancji, ta część zużytej energii nazywana jest stratą rezystancji włączenia. Wybór MOSFET-u z małą rezystancją włączenia zmniejszy utratę rezystancji włączenia. Zwykła rezystancja włączenia tranzystora MOSFET małej mocy wynosi zwykle dziesiątki miliomów, a tam kilka miliomów. MOS w czasie włączenia i odcięcia nie może nastąpić w momencie natychmiastowego zakończenia napięcia na MOS. Następuje proces opadania, prąd przepływa przez proces narastania, w tym czasie następuje utrata MOSFET-u iloczyn napięcia i prądu nazywany jest stratą przełączania. Zwykle strata przełączania jest znacznie większa niż strata przewodzenia, a im większa częstotliwość przełączania, tym większa strata. Duży iloczyn napięcia i prądu w chwili przewodzenia stanowi dużą stratę. Skrócenie czasu przełączania zmniejsza straty przy każdym przewodzeniu; zmniejszenie częstotliwości przełączania zmniejsza liczbę przełączeń w jednostce czasu. Obydwa podejścia mogą zmniejszyć straty przełączania.

 
4, napęd MOSFET

W porównaniu z tranzystorami bipolarnymi powszechnie przyjmuje się, że do zapewnienia przewodzenia tranzystora MOSFET nie jest wymagany żaden prąd, a jedynie napięcie GS powyżej pewnej wartości. Jest to łatwe do zrobienia, jednak potrzebujemy również szybkości. W strukturze MOSFET-u widać, że pomiędzy GS, GD występuje pasożytnicza pojemność, a sterowanie MOSFET-em polega w teorii na ładowaniu i rozładowywaniu pojemności. Ładowanie kondensatora wymaga prądu, a ponieważ natychmiastowe ładowanie kondensatora można uznać za zwarcie, chwilowy prąd będzie wysoki. Dobór/projekt napędu MOSFET Pierwszą rzeczą, na którą należy zwrócić uwagę, jest wielkość chwilowego prądu zwarciowego, jaki można zapewnić. Drugą rzeczą, na którą należy zwrócić uwagę, jest to, że, powszechnie stosowane w wysokiej klasy napędach NMOS, na żądanie napięcie bramki jest większe niż napięcie źródła. Wysokiej klasy napięcie źródła przewodzenia lampy MOS i napięcie drenu (VCC) są takie same, więc napięcie bramki niż VCC 4 V lub 10 V. zakładając, że w tym samym układzie, aby uzyskać większe napięcie niż VCC, potrzebujemy specjalnego obwodu wzmacniającego. Wiele sterowników silników ma zintegrowaną pompę ładującą, należy zwrócić uwagę na to, aby wybrać odpowiedni kondensator zewnętrzny, aby uzyskać wystarczający prąd zwarciowy do zasilania MOSFET-a. 4V lub 10V wspomniane powyżej jest powszechnie używanym MOSFET-em na napięcie, konstrukcja oczywiście wymaga posiadania pewnego marginesu. Im wyższe napięcie, tym większa prędkość w stanie włączenia i niższa rezystancja w stanie włączenia. Zwykle w różnych kategoriach stosowane są również mniejsze tranzystory MOSFET o napięciu w stanie włączenia, ale w systemach elektroniki samochodowej 12 V wystarczy zwykły stan włączenia 4 V.

Główne parametry MOSFET-u są następujące:

1. Napięcie przebicia źródła bramki BVGS – w procesie zwiększania napięcia źródła bramki tak, że prąd bramki IG od zera powoduje gwałtowny wzrost VGS, znany jako napięcie przebicia źródła bramki BVGS.

2. napięcie załączenia VT – napięcie załączenia (zwane także napięciem progowym): źródło S i dren D pomiędzy początkiem kanału przewodzącego stanowią wymagane napięcie bramki; - standaryzowany N-kanałowy MOSFET, VT wynosi około 3 ~ 6V; - po procesie doskonalenia można obniżyć wartość MOSFET VT do 2 ~ 3 V.

3. Napięcie przebicia drenu BVDS - pod warunkiem VGS = 0 (wzmocnione), w procesie zwiększania napięcia drenu tak, że ID zaczyna gwałtownie rosnąć, gdy VDS nazywa się napięciem przebicia drenu BVDS - ID dramatycznie wzrasta z powodu następujące dwa aspekty:

(1) załamanie lawinowe warstwy zubożonej w pobliżu elektrody drenażowej

(2) przebicie międzybiegunowej penetracji dren-źródło - jakiś mały MOSFET o niskim napięciu, jego kanał jest krótki, od czasu do czasu w celu zwiększenia VDS spowoduje, że obszar drenu warstwy zubożonej od czasu do czasu rozszerzy się do obszaru źródłowego , tak że długość kanału zerowa, to znaczy pomiędzy penetracją drenu-źródła, penetracją, obszarem źródłowym większości nośników, obszarem źródłowym, będzie prosta, aby wytrzymać warstwę zubożoną absorpcji pola elektrycznego, dotrzeć do obszaru wycieku, powodując duży identyfikator.

4. Rezystancja wejściowa prądu stałego RGS – tj. stosunek napięcia dodanego pomiędzy źródłem bramki a prądem bramki. Ta charakterystyka jest czasami wyrażana w postaci prądu bramki przepływającego przez RGS bramki MOSFET, który może z łatwością przekroczyć 1010 Ω. 5.

5. Transkonduktancja niskiej częstotliwości gm w VDS dla ustalonej wartości warunków, mikrozmienność prądu drenu i mikrozmienność napięcia źródła bramki spowodowana tą zmianą nazywana jest transkonduktancją gm, odzwierciedlającą kontrolę napięcia źródła bramki na prąd drenu ma pokazać, że wzmocnienie MOSFET-u ma istotny parametr, zazwyczaj w zakresie od kilku do kilku mA/V. MOSFET może z łatwością przekroczyć 1010Ω.