Какви са функциите на MOSFET?

Съществуват два основни типа MOSFET: тип разделен преход и тип изолиран порт. Разклонителният MOSFET (JFET) е наречен, защото има два PN прехода и изолиран гейтMOSFET(JGFET) е наречен, защото портата е напълно изолирана от други електроди. Понастоящем сред MOSFET с изолиран порт най-често използваният е MOSFET, наричан MOSFET (метал-оксид-полупроводников MOSFET); в допълнение има PMOS, NMOS и VMOS захранващи MOSFET, както и наскоро пуснатите πMOS и VMOS захранващи модули и др.

 

Според различните канални полупроводникови материали, типът на свързване и типът изолираща порта се разделят на канал и P канал. Ако се раздели според режима на проводимост, MOSFET може да бъде разделен на тип изчерпване и тип на подобрение. Разклонителните MOSFET са от изчерпващ тип, а MOSFET с изолиран порт са както от изчерпващ, така и от усилващ тип.

Транзисторите с полеви ефекти могат да бъдат разделени на транзистори с полеви ефекти и MOSFET. MOSFET се разделят на четири категории: N-канален тип изчерпване и тип подобрение; Тип на изчерпване на P-канала и тип на усилване.

 

Характеристики на MOSFET

Характеристиката на MOSFET е напрежението на южния порт UG; който контролира неговия идентификатор на изтичащ ток. В сравнение с обикновените биполярни транзистори, MOSFET имат характеристиките на висок входен импеданс, нисък шум, голям динамичен диапазон, ниска консумация на енергия и лесна интеграция.

 

Когато абсолютната стойност на отрицателното преднапрежение (-UG) се увеличи, изчерпващият слой се увеличава, каналът намалява и ID на изтичащия ток намалява. Когато абсолютната стойност на напрежението на отрицателното отклонение (-UG) намалява, изчерпващият слой намалява, каналът се увеличава и ID на тока на изтичане се увеличава. Може да се види, че ID на изтичащия ток се контролира от напрежението на затвора, така че MOSFET е устройство с контролирано напрежение, тоест промените в изходния ток се контролират от промени във входното напрежение, така че да се постигне усилване и други цели.

 

Подобно на биполярните транзистори, когато MOSFET се използва във вериги като усилване, напрежението на отклонение също трябва да се добави към неговата порта.

Портата на съединителната тръба с полеви ефект трябва да бъде приложена с обратно напрежение на отклонение, т.е. отрицателно напрежение на порта трябва да се приложи към тръбата с N-канал и положителен нокът на портата трябва да се приложи към тръбата на P-канала. MOSFET с подсилен изолиран порта трябва да прилага напрежение на порта напред. Напрежението на затвора на изолиращия MOSFET в режим на изчерпване може да бъде положително, отрицателно или "0". Методите за добавяне на отклонение включват метода на фиксирано отклонение, метода на самостоятелно захранване, метода на директно свързване и др.

MOSFETима много параметри, включително параметри за постоянен ток, параметри за променлив ток и гранични параметри, но при нормална употреба трябва да обърнете внимание само на следните основни параметри: наситен ток оттичане-източник IDSS напрежение на прищипване Up (съединителната тръба и режимът на изчерпване са изолирани гейт тръба или напрежение на включване UT (подсилена изолирана гейт тръба), транскондуктивност gm, напрежение на пробив на дрейн-източник BUDS, максимално разсейване на мощността PDSM и максимален ток на дрейн-източник IDSM.

(1) Наситен ток дрейн-източник

Наситеният ток дрейн-източник IDSS се отнася до тока дрейн-източник, когато напрежението на гейта UGS=0 в MOSFET с изолиран гейт на преход или изчерпване.

(2) Напрежение на изключване

Напрежението на прищипване UP се отнася до напрежението на гейта, когато връзката дрейн-източник е просто прекъсната в MOSFET с изолиран порт на кръстовище или тип изчерпване. Както е показано на 4-25 за UGS-ID кривата на N-каналната тръба, значението на IDSS и UP може да се види ясно.

(3) Включително напрежение

Напрежението на включване UT се отнася до напрежението на гейта, когато връзката дрейн-източник е току-що направена в подсиления изолиран порта MOSFET. Фигура 4-27 показва UGS-ID кривата на N-каналната тръба и значението на UT може да се види ясно.

(4) Проводимост

Транспроводимостта gm представлява способността на напрежението UGS на порта-източник да контролира ID на тока на изтичане, тоест съотношението на промяната в ID на тока на изтичане към промяната в напрежението UGS на изхода и източника. 9m е важен параметър за измерване на способността за усилванеMOSFET.

(5) Пробивно напрежение дрейн-източник

Пробивното напрежение BUDS на изтичане-източник се отнася до максималното напрежение на изтичане-източник, което MOSFET може да приеме, когато напрежението UGS на изход-източник е постоянно. Това е ограничаващ параметър и работното напрежение, приложено към MOSFET, трябва да бъде по-малко от BUDS.

(6) Максимално разсейване на мощността

Максималното разсейване на мощността PDSM също е граничен параметър, който се отнася до максималното разрешено разсейване на мощността дрейн-източник без влошаване на работата на MOSFET. Когато се използва, действителната консумация на енергия на MOSFET трябва да бъде по-малка от PDSM и да оставя определен запас.

(7) Максимален ток дрейн-източник

Максималният ток на изтичане-източник IDSM е друг граничен параметър, който се отнася до максималния ток, разрешен да премине между изтичане и източник, когато MOSFET работи нормално. Работният ток на MOSFET не трябва да надвишава IDSM.

1. MOSFET може да се използва за усилване. Тъй като входният импеданс на MOSFET усилвателя е много висок, свързващият кондензатор може да бъде малък и не е необходимо да се използват електролитни кондензатори.

2. Високият входен импеданс на MOSFET е много подходящ за импедансна трансформация. Често се използва за трансформация на импеданса във входния етап на многостъпални усилватели.

3. MOSFET може да се използва като променлив резистор.

4. MOSFET може удобно да се използва като източник на постоянен ток.

5. MOSFET може да се използва като електронен ключ.

 

MOSFET има характеристиките на ниско вътрешно съпротивление, високо издържано напрежение, бързо превключване и висока лавинна енергия. Проектираният обхват на тока е 1A-200A, а обхватът на напрежението е 30V-1200V. Ние можем да коригираме електрическите параметри според полетата на приложение на клиента и плановете за приложение, за да подобрим надеждността на продукта на клиента, общата ефективност на преобразуването и конкурентоспособността на цената на продукта.

 

Сравнение на MOSFET срещу транзистор

(1) MOSFET е елемент за управление на напрежението, докато транзисторът е елемент за управление на тока. Когато е позволено да се вземе само малко количество ток от източника на сигнала, трябва да се използва MOSFET; когато напрежението на сигнала е ниско и е позволено да се вземе голямо количество ток от източника на сигнала, трябва да се използва транзистор.

(2) MOSFET използва мажоритарни носители за провеждане на електричество, така че се нарича еднополярно устройство, докато транзисторите имат както мажоритарни носители, така и миноритарни носители за провеждане на електричество. Нарича се биполярно устройство.

(3) Източникът и дрейнът на някои MOSFET могат да се използват взаимозаменяемо, а напрежението на гейта може да бъде положително или отрицателно, което е по-гъвкаво от транзисторите.

(4) MOSFET може да работи при условия на много малък ток и много ниско напрежение и неговият производствен процес може лесно да интегрира много MOSFETs върху силиконова пластина. Поради това MOSFET се използват широко в големи интегрални схеми.

 

Как да преценим качеството и полярността на MOSFET

Изберете обхвата на мултиметъра до RX1K, свържете черния тестов проводник към D полюса и червения тестов проводник към S полюса. Докоснете полюсите G и D едновременно с ръка. MOSFET трябва да е в моментно състояние на проводимост, т.е. стрелката на измервателния уред се люлее в позиция с по-малко съпротивление. , и след това докоснете полюсите G и S с ръцете си, MOSFET не трябва да реагира, тоест стрелката на измервателния уред няма да се върне обратно в нулева позиция. По това време трябва да се прецени, че MOSFET е добра тръба.

Изберете диапазона на мултиметъра до RX1K и измерете съпротивлението между трите извода на MOSFET. Ако съпротивлението между единия щифт и другите два щифта е безкрайно и все още е безкрайно след смяна на тестовите проводници, тогава този щифт е G полюс, а другите два щифта са S полюс и D полюс. След това използвайте мултицет, за да измерите веднъж стойността на съпротивлението между полюса S и полюса D, сменете тестовите проводници и измерете отново. Този с по-малка стойност на съпротивлението е черен. Тестовият проводник е свързан към S полюса, а червеният тестов проводник е свързан към D полюса.

 

Откриване на MOSFET и предпазни мерки при употреба

1. Използвайте мултиметър със стрелка, за да идентифицирате MOSFET

1) Използвайте метода за измерване на съпротивлението, за да идентифицирате електродите на преходния MOSFET

Според явлението, че стойностите на съпротивлението в права и обратна посока на PN прехода на MOSFET са различни, трите електрода на преходния MOSFET могат да бъдат идентифицирани. Специфичен метод: Настройте мултицета на обхвата R×1k, изберете произволни два електрода и измерете съответно техните стойности на съпротивление напред и назад. Когато стойностите на предното и обратното съпротивление на два електрода са равни и са няколко хиляди ома, тогава двата електрода са съответно дрейн D и източник S. Тъй като за съединителните MOSFET транзистори дрейнът и сорсът са взаимозаменяеми, оставащият електрод трябва да бъде портата G. Можете също така да допрете черния тестов проводник (червеният тестов проводник също е приемлив) на мултиметъра до всеки електрод, а другият тестов кабел до докоснете останалите два електрода последователно, за да измерите стойността на съпротивлението. Когато стойностите на съпротивлението, измерени два пъти, са приблизително равни, електродът в контакт с черния тестов проводник е гейт, а другите два електрода са съответно дрейн и сорс. Ако стойностите на съпротивлението, измерени два пъти, са много големи, това означава, че това е обратната посока на PN прехода, тоест и двете са обратни съпротивления. Може да се определи, че това е N-канален MOSFET и черният тестов проводник е свързан към портата; ако стойностите на съпротивлението, измерени два пъти, са Стойностите на съпротивлението са много малки, което показва, че това е преден PN преход, тоест предно съпротивление, и се определя като P-канал MOSFET. Черният тестов проводник също е свързан към портата. Ако горната ситуация не се случи, можете да смените черния и червения тестови проводници и да проведете теста съгласно горния метод, докато решетката бъде идентифицирана.

 

2) Използвайте метода за измерване на съпротивлението, за да определите качеството на MOSFET

Методът за измерване на съпротивлението е да се използва мултицет за измерване на съпротивлението между източника и изтичането на MOSFET, порта и източник, порта и изтичане, порта G1 и порта G2, за да се определи дали съответства на стойността на съпротивлението, посочена в ръководството за MOSFET. Управлението е добро или лошо. Специфичен метод: Първо настройте мултицета на диапазон R×10 или R×100 и измерете съпротивлението между източника S и дренажа D, обикновено в диапазона от десетки ома до няколко хиляди ома (може да се види в ръководството, че различните модели тръби, техните стойности на съпротивление са различни), ако измерената стойност на съпротивлението е по-голяма от нормалната стойност, това може да се дължи на лош вътрешен контакт; ако измерената стойност на съпротивлението е безкрайна, това може да е вътрешен счупен стълб. След това настройте мултиметъра на обхвата R×10k и след това измерете стойностите на съпротивлението между портите G1 и G2, между порта и източника и между порта и дренажа. Когато всички измерени стойности на съпротивлението са безкрайни, това означава, че тръбата е нормална; ако горните стойности на съпротивлението са твърде малки или има път, това означава, че тръбата е лоша. Трябва да се отбележи, че ако двете порти са счупени в тръбата, методът за заместване на компоненти може да се използва за откриване.

 

3) Използвайте метода за въвеждане на индукционен сигнал, за да оцените способността за усилване на MOSFET

Специфичен метод: Използвайте нивото R × 100 на съпротивлението на мултицета, свържете червения тестов проводник към източника S, а черния тестов проводник към дренажа D. Добавете 1,5 V захранващо напрежение към MOSFET. По това време стойността на съпротивлението между дренажа и източника се показва от стрелката на измервателния уред. След това хванете портата G на преходния MOSFET с ръката си и добавете сигнала за индуцирано напрежение на човешкото тяло към вратата. По този начин, поради ефекта на усилване на тръбата, напрежението дрейн-източник VDS и дрейнният ток Ib ще се променят, т.е. съпротивлението между дрейна и сорса ще се промени. От това може да се види, че стрелката на измервателния уред се люлее до голяма степен. Ако иглата на ръчната игла на решетката се люлее слабо, това означава, че способността за усилване на тръбата е лоша; ако иглата се люлее силно, това означава, че усилващата способност на тръбата е голяма; ако иглата не се движи, това означава, че тръбата е лоша.

 

Съгласно горния метод, ние използваме скалата R × 100 на мултиметъра, за да измерим преходния MOSFET 3DJ2F. Първо отворете G електрода на тръбата и измерете съпротивлението дрейн-източник RDS да бъде 600Ω. След като държите G електрода с ръка, стрелката на глюкомера се завърта наляво. Посоченото съпротивление RDS е 12kΩ. Ако стрелката на глюкомера се люлее по-голямо, това означава, че тръбата е добра. и има по-голяма способност за усилване.

 

Има няколко точки, които трябва да се отбележат, когато използвате този метод: Първо, когато тествате MOSFET и държите вратата с ръка, стрелката на мултиметъра може да се завърти надясно (стойността на съпротивлението намалява) или наляво (стойността на съпротивлението се увеличава) . Това се дължи на факта, че променливотоковото напрежение, индуцирано от човешкото тяло, е сравнително високо и различните MOSFET могат да имат различни работни точки, когато се измерват с обхват на съпротивление (работещи в наситената или ненаситената зона). Тестовете показват, че RDS на повечето тръби се увеличава. Тоест стрелката на часовника се люлее наляво; RDS на няколко тръби намалява, което кара стрелката на часовника да се люлее надясно.

Но независимо от посоката, в която стрелката на часовника се люлее, стига стрелката на часовника да се люлее по-голямо, това означава, че тръбата има по-голяма способност за усилване. Второ, този метод работи и за MOSFET транзистори. Но трябва да се отбележи, че входното съпротивление на MOSFET е високо и разрешеното индуцирано напрежение на портата G не трябва да бъде твърде високо, така че не притискайте портата директно с ръцете си. Трябва да използвате изолираната дръжка на отвертката, за да докоснете портата с метален прът. , за да се предотврати директното добавяне на заряда, предизвикан от човешкото тяло към портата, причинявайки повреда на вратата. Трето, след всяко измерване полюсите на GS трябва да бъдат съединени накъсо. Това е така, защото ще има малко количество заряд върху кондензатора за свързване на GS, което натрупва VGS напрежението. В резултат на това стрелките на глюкомера може да не се движат при повторно измерване. Единственият начин за разреждане на заряда е късо съединение на заряда между GS електродите.

4) Използвайте метода за измерване на съпротивлението, за да идентифицирате немаркирани MOSFET

Първо използвайте метода за измерване на съпротивлението, за да намерите два щифта със стойности на съпротивление, а именно източника S и изтичането D. Останалите два щифта са първият гейт G1 и вторият гейт G2. Запишете стойността на съпротивлението между източника S и дренажа D, измерена първо с два тестови проводника. Сменете тестовите проводници и измерете отново. Запишете измерената стойност на съпротивлението. Този с по-голяма стойност на съпротивлението, измерена два пъти, е черният тестов проводник. Свързаният електрод е дренажът D; червеният тестов проводник е свързан към източника S. Полюсите S и D, идентифицирани чрез този метод, могат също да бъдат проверени чрез оценка на способността за усилване на тръбата. Тоест, черният тестов проводник с голяма способност за усилване е свързан към полюса D; червеният тестов проводник е свързан към земята към 8-полюсния. Резултатите от теста и при двата метода трябва да са еднакви. След като определите позициите на дренажа D и източника S, инсталирайте веригата според съответните позиции на D и S. Като цяло G1 и G2 също ще бъдат подравнени в последователност. Това определя позициите на двата порта G1 и G2. Това определя реда на щифтовете D, S, G1 и G2.

5) Използвайте промяната в стойността на обратното съпротивление, за да определите размера на транспроводимостта

Когато измервате ефективността на транспроводимостта на VMOSN MOSFET за подобряване на канала, можете да използвате червения тестов проводник, за да свържете източника S и черния тестов проводник към дренажа D. Това е еквивалентно на добавяне на обратно напрежение между източника и дрейна. По това време портата е отворена верига и стойността на обратното съпротивление на тръбата е много нестабилна. Изберете обхвата на ома на мултиметъра до обхвата на високо съпротивление от R×10kΩ. По това време напрежението в измервателния уред е по-високо. Когато докоснете решетката G с ръка, ще откриете, че стойността на обратното съпротивление на тръбата се променя значително. Колкото по-голяма е промяната, толкова по-висока е стойността на транскондуктивността на тръбата; ако транспроводимостта на изпитваната тръба е много малка, използвайте този метод за измерване Когато , обратното съпротивление се променя малко.

 

Предпазни мерки при използване на MOSFET

1) За да се използва безопасно MOSFET, граничните стойности на параметри като разсейваната мощност на тръбата, максималното напрежение дрейн-източник, максималното напрежение гейт-източник и максималният ток не могат да бъдат превишавани при проектирането на веригата.

2) Когато се използват различни видове MOSFET, те трябва да бъдат свързани към веригата в строго съответствие с изискваното отклонение и трябва да се спазва полярността на отклонението на MOSFET. Например, има PN преход между източника на гейт и дренажа на преходен MOSFET, а гейтът на N-канална тръба не може да бъде положително предубеден; портата на тръба с P-канал не може да бъде отрицателно предубедена и т.н.

3) Тъй като входният импеданс на MOSFET е изключително висок, щифтовете трябва да бъдат съединени накъсо по време на транспортиране и съхранение и трябва да бъдат опаковани с метална екранировка, за да се предотврати външен индуциран потенциал от повреда на портата. По-специално, имайте предвид, че MOSFET не може да бъде поставен в пластмасова кутия. Най-добре е да го съхранявате в метална кутия. В същото време внимавайте да запазите тръбата устойчива на влага.

4) За да се предотврати индуктивното повреда на MOSFET gate, всички тестови инструменти, работни маси, поялници и самите вериги трябва да бъдат добре заземени; когато запоявате щифтовете, първо запоявайте източника; преди да се свържете към веригата, тръбата. Всички краища на проводника трябва да бъдат съединени накъсо един към друг и материалът за късо съединение трябва да бъде отстранен след приключване на заваряването; при отстраняване на тръбата от стойката за компоненти трябва да се използват подходящи методи, за да се гарантира, че човешкото тяло е заземено, като например използване на заземителен пръстен; разбира се, ако сте напреднали Поялникът с нагряване на газ е по-удобен за заваряване на MOSFET и гарантира безопасност; тръбата не трябва да се вкарва или изважда от веригата преди захранването да бъде изключено. Горните мерки за безопасност трябва да се спазват при използване на MOSFET.

5) Когато инсталирате MOSFET, обърнете внимание на позицията на монтаж и се опитайте да избегнете близост до нагревателния елемент; за да се предотврати вибрацията на тръбните фитинги, е необходимо да се затегне обвивката на тръбата; когато проводниците на щифтовете са огънати, те трябва да са с 5 mm по-големи от размера на основата, за да се гарантира, че Избягвайте огъване на щифтовете и причиняване на изтичане на въздух.

За силовите MOSFET се изискват добри условия за разсейване на топлината. Тъй като силовите MOSFET се използват при условия на високо натоварване, трябва да се проектират достатъчно радиатори, за да се гарантира, че температурата на корпуса не надвишава номиналната стойност, така че устройството да може да работи стабилно и надеждно за дълго време.

Накратко, за да се гарантира безопасното използване на MOSFET, има много неща, на които трябва да се обърне внимание, както и различни мерки за безопасност, които трябва да бъдат взети. По-голямата част от професионалния и технически персонал, особено по-голямата част от електронните ентусиасти, трябва да продължат въз основа на действителната си ситуация и да предприемат практически начини за безопасно и ефективно използване на MOSFET.