MOSFET негіздері: 13 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Сәлеметсіз бе! Бұл нұсқаулықта мен сізге MOSFET негіздерін үйретемін, мен негізі бойынша шын мәнінде негіздерді айтамын. Бұл бейне MOSFET -ті ешқашан кәсіби түрде оқымаған, бірақ оны жобаларда қолданғысы келетін адамға арналған. Мен n және p арналы MOSFETs, оларды қалай қолдану керектігін, олардың айырмашылығын, екеуі де неге маңызды екенін, неге MOSFET драйверлері және сол сияқты нәрселер туралы айтатын боламын. Мен сонымен қатар MOSFET туралы аз белгілі фактілер туралы және тағы басқалар туралы сөйлесетін боламын.

Оған енейік.

1 -қадам: Бейнені қараңыз

Бейнежазбада осы жобаны құру үшін қажетті барлық мәліметтер бар. Бейнеде анимация бар, бұл фактілерді тез түсінуге көмектеседі. Егер сіз көрнекі көргіңіз келсе, оны көре аласыз, бірақ егер сізге мәтін қажет болса, келесі қадамдарды орындаңыз.

2 -қадам: FET

MOSFET -ті бастамас бұрын, мен сізге өзінен бұрынғы JFET немесе Junction Field Effect транзисторымен таныстыруға рұқсат етіңіз. Бұл MOSFET -ті түсінуді сәл жеңілдетеді.

JFET көлденең қимасы суретте көрсетілген. Терминалдар MOSFET терминалдарына ұқсас. Орталық бөлік субстрат немесе корпус деп аталады және бұл FET түріне байланысты n типті немесе р түріндегі жартылай өткізгіш. Аймақтар содан кейін қақпа, ағызу және көз деп аталатын субстратқа қарама -қарсы типті субстратта өсіріледі. Қандай кернеу қолдансаңыз да, сіз осы аймақтарға қолданыңыз.

Бүгінгі күні, практикалық тұрғыдан алғанда, оның маңызы шамалы. Мен бұл туралы қосымша түсініктеме бермеймін, себебі ол тым техникалық болады және бәрібір қажет емес.

JFET символы MOSFET белгісін түсінуге көмектеседі.

3 -қадам: MOSFET

Осыдан кейін қақпа терминалында үлкен айырмашылық бар MOSFET келеді. Қақпа терминалына контактілерді жасамас бұрын субстраттың үстінде кремний диоксиді қабаты өсіріледі. Металл оксиді жартылай өткізгіш өрістік әсерлі транзистор деп аталуының себебі осы. SiO2 - өте жақсы диэлектрик, немесе оқшаулағыш деп айтуға болады. Бұл шкафтың кедергісін он шкала бойынша қуатқа дейін арттырады, және біз MOSFET қақпасында Ig әрқашан нөлге тең деп есептейміз. Ол сондай -ақ оқшауланған қақпалы өрістік транзистор (IGFET) деп аталады. Алюминий сияқты жақсы өткізгіш қабаты барлық үш аймақтың үстінен қосымша өсіріледі, содан кейін контактілер жасалады. Қақпа аймағында сіз параллель пластиналы конденсатордың құрылымы пайда болғанын көре аласыз және ол шлюз терминалына айтарлықтай сыйымдылық енгізеді. Бұл сыйымдылық қақпақ сыйымдылығы деп аталады және ескерілмеген жағдайда сіздің тізбегіңізді оңай бұзады. Бұл кәсіби деңгейде оқу кезінде де маңызды.

Қосылған суретте MOSFET таңбасын көруге болады. Қақпаға басқа жолды қою JFET -пен байланыстыру кезінде мағынасы бар, бұл қақпаның оқшауланғанын көрсетеді. Бұл таңбадағы көрсеткі бағыты MOSFET ішіндегі электронды ағымның шартты бағытын бейнелейді, ол ағымдық ағынға қарама -қарсы.

4 -қадам: MOSFET 4 терминалды құрылғы ма?

Мен қосқым келетін тағы бір нәрсе - адамдардың көпшілігі MOSFET -ті үш терминалды құрылғы деп ойлайды, ал MOSFET -тер төрт терминалды құрылғы. Төртінші терминал - дене терминалы. Сіз MOSFET -ке бекітілген таңбаны көрген боларсыз, орталық терминал денеге арналған.

Бірақ неге барлық дерлік MOSFET -тен тек үш терминал шығады?

Дене терминалы көзге қысқа тұйықталған, себебі бұл қарапайым IC -ді қолдануда ешқандай пайда жоқ, содан кейін символ бізге таныс болып қалады.

Дене терминалы әдетте күрделі CMOS технологиясы IC жасалған кезде қолданылады. Бұл n арналы MOSFET үшін болатынын есте сақтаңыз, егер MOSFET p арна болса, сурет сәл өзгеше болады.

5 -қадам: Бұл қалай жұмыс істейді

Жақсы, енді оның қалай жұмыс істейтінін көрейік.

Биполярлық транзистор немесе BJT - бұл токпен басқарылатын құрылғы, яғни оның негізгі терминалындағы ток ағынының мөлшері транзистор арқылы өтетін токты анықтайды, бірақ біз MOSFET қақпасы терминалында токтың рөлі жоқ екенін білеміз. біз бұл кернеуді басқаратын құрылғы деп айта аламыз, себебі қақпа тогы әрқашан нөлге тең емес, оның құрылымына байланысты, мен оны нұсқаулықта түсіндірмеймін, себебі оның күрделілігі.

MOSFET арнасын қарастырайық. Қақпа терминалында кернеу болмаған кезде, субстрат пен ағызу мен көздер аймағы арасында екі арқаға диод болады, бұл ағызу мен көз арасындағы жолдың кедергісі 10 Ом 12 ретке қарсылыққа ие болады.

Мен қазір көзді жерге қостым және қақпаның кернеуін арттыра бастадым. Белгілі бір минималды кернеуге жеткенде, қарсылық төмендейді және MOSFET өткізе бастайды және ток ағызудан көзге қарай бастайды. Бұл минималды кернеуді MOSFET -тің шекті кернеуі деп атайды және ағымдық ағын MOSFET субстратында ағызудан көзге дейін каналдың пайда болуына байланысты. Атауынан көрініп тұрғандай, n Channel MOSFET -те арна ағымдық тасымалдаушылардың n түрінен тұрады, яғни электрондар, бұл субстрат түріне қарама -қарсы.

6 -қадам: Бірақ …

Бұл тек осы жерден басталды. Шекті кернеуді қолдану MOSFET қолдануға дайын екеніңізді білдірмейді. Егер сіз MOSFET n арналы IRFZ44N мәліметтер парағына қарасаңыз, онда оның шектік кернеуінде тек белгілі бір минималды ток қана өтетінін көресіз. Егер сіз тек светодиодтар сияқты кішігірім жүктемелерді қолданғыңыз келсе, бұл жақсы, бірақ бұл жағдайда не қажет. Сондықтан үлкен ток алатын үлкен жүктемелерді пайдалану үшін қақпаға көбірек кернеу қолдануға тура келеді. Қақпа кернеуінің жоғарылауы арнаны күшейтеді, ол арқылы одан көп ток өтеді. MOSFET -ті толық қосу үшін Vgs кернеуі, яғни қақпа мен көз арасындағы кернеу шамамен 10-12 Вольт болуы керек, яғни егер жерлендірілген болса, онда қақпа 12 вольт шамасында болуы керек.

Біз талқылаған MOSFET MOSFET жақсарту түрі деп аталады, сондықтан канал кернеу кернеуінің жоғарылауымен жақсарады. MOSFET MOSFET деп аталатын басқа түрі бар. Негізгі айырмашылық - бұл канал MOSFET сарқылу түрінде бұрыннан бар. MOSFET -тің бұл түрлері әдетте нарықта жоқ. MOSFET түрінің сарқылуының белгісі әртүрлі, тұтас сызық арна бұрыннан бар екенін көрсетеді.

7 -қадам: Неліктен MOSFET драйверлері?

Енді сіз MOSFET -ті басқару үшін микроконтроллерді қолданасыз делік, содан кейін сіз қақпаға максимум 5 вольтты немесе одан да аз қолдана аласыз, бұл жоғары ток жүктемелері үшін жеткіліксіз болады.

Сіз жасай алатын нәрсе - TC4420 сияқты MOSFET драйверін пайдалану, сіз оның кіріс түйреуіштерінде логикалық сигнал беруіңіз керек, ал қалғандарына жауап береді немесе сіз драйверді өзіңіз жасай аласыз, бірақ MOSFET драйверінің көптеген артықшылықтары бар. бұл сонымен қатар қақпаның сыйымдылығы және т.

MOSFET толық қосылған кезде оның қарсылығын Rdson белгілейді және оны деректер кестесінде оңай табуға болады.

8 -қадам: P Channel MOSFET

P арна MOSFET - n арна MOSFET -ке қарама -қарсы. Ток көзден дренажға ағып жатыр және арна заряд тасымалдаушылардың р түрінен, яғни тесіктерден тұрады.

P каналындағы MOSFET көзі ең жоғары әлеуетте болуы керек және оны толық қосу үшін теріс 10-12 Вольт болуы керек

Мысалы, егер көз 12 вольтке байланған болса, нөлдік вольтты қақпа оны толықтай қосуы керек, сондықтан біз әдетте 0 вольтты қақпаға қосамыз деп айтамыз, ap каналын MOSFET қосыңыз және осы талаптарға байланысты MOSFET драйвері n арнасын M арналы MOSFET көмегімен тікелей пайдалану мүмкін емес. P -канал MOSFET драйверлері нарықта бар (мысалы, TC4429) немесе сіз n -канал MOSFET драйвері бар инверторды пайдалана аласыз. P -арна MOSFET -терінің қосылу қарсылығы n -арна MOSFET -ке қарағанда жоғары, бірақ бұл кез келген ықтимал қосымшалар үшін әрқашан n -арна MOSFET қолдануға болатынын білдірмейді.

9 -қадам: Бірақ неге?

Бірінші конфигурацияда MOSFET пайдалану керек делік. Коммутацияның бұл түрі төменгі жақтан ауысу деп аталады, себебі сіз құрылғыны жерге қосу үшін MOSFET қолданасыз. Бұл жұмысқа MOSFET n арнасы ең қолайлы болар еді, өйткені Vgs өзгермейді және оны 12 вольтта оңай ұстауға болады.

Бірақ егер сіз n -арна MOSFET -ті жоғары бүйірлік ауыстыру үшін қолданғыңыз келсе, онда көзі жер мен Vcc арасындағы кез келген жерде болуы мүмкін, бұл ақырында Vgs кернеуіне әсер етеді, себебі қақпа кернеуі тұрақты. Бұл MOSFET -тің дұрыс жұмыс істеуіне үлкен әсер етеді. Сондай -ақ, Vgs орташа мәні шамамен 20 вольт болатын максималды мәннен асып кетсе, MOSFET жанып кетеді.

Демек, бұл жерде n арналы MOSFET -ті пайдалану торт емес, біз не істейміз, біз ON арнасының үлкен қарсылығына қарамастан, M каналы MOSFET -ті қолданамыз, өйткені оның артықшылығы - жоғары жиекті ауысу кезінде Vgs тұрақты болады. Сонымен қатар жүктеудің басқа әдістері бар, бірақ мен оларды әзірше қамтымаймын.

10-қадам: Id-Vds қисығы

Ақырында, Id-Vds қисығын жылдам қарастырайық. MOSFET үш аймақта жұмыс істейді, егер Vgs шектік кернеуден төмен болса, MOSFET ажыратылған аймақта, яғни өшірулі. Егер Vgs шекті кернеуден үлкен болса, бірақ ағызу мен көз мен шекті кернеу арасындағы кернеудің төмендеуінің қосындысынан аз болса, онда ол триодтық аймақта немесе сызықтық аймақта болады деп айтылады. Лайнер аймағында MOSFET кернеудің айнымалы резисторы ретінде қолданыла алады. Егер Vgs көрсетілген кернеудің қосындысынан үлкен болса, онда ағызу тогы тұрақты болады, ол қанықтық аймағында жұмыс істейді және MOSFET -ті коммутатор ретінде әрекет етеді деп айтады, өйткені бұл аймақта максималды ток MOSFET арқылы өтуі мүмкін. бұл аймақта.

11 -қадам: бөлшектер бойынша ұсыныстар

n MOSFET арнасы: IRFZ44N

Үндістан - https://amzn.to/2vDTF6DUS - https://amzn.to/2vB6oXwUK -

p MOSFET арнасы: IRF9630US - https://amzn.to/2vB6oXwUK -

n Channel MOSFET драйвері: TC4420US -

p Channel MOSFET драйвері: TC4429

12 -қадам: Болды

Енді сіз MOSFET негіздерімен таныс болуыңыз керек және сіздің жобаңыз үшін тамаша MOSFET -ті таңдауыңыз керек.

Мәселе әлі де қалады, MOSFET -ті қашан қолдану керек? Қарапайым жауап - үлкен кернеу мен токты қажет ететін үлкен жүктемелерді ауыстыру қажет болғанда. MOSFET -тің BJT -мен салыстырғанда ең жоғары ток жоғалтуының артықшылығы бар.

Егер мен бір нәрсені жіберіп алсам немесе қателесем немесе сізде кеңестер болса, төменде түсініктеме беріңіз.

Біздің Instructables және YouTube каналына жазылуды қарастырыңыз. Оқығаныңызға рахмет, келесі нұсқаулықта кездескенше.

13 -қадам: пайдаланылатын бөлшектер

n MOSFET арнасы: IRFZ44NINDIA - https://amzn.to/2vDTF6DUS - https://amzn.to/2vB6oXwUK -

p MOSFET арнасы: IRF9630US - https://amzn.to/2Jmm437UK -

n Channel MOSFET драйвері: TC4420US -

p Channel MOSFET драйвері: TC4429