Kakšne so funkcije MOSFET-a?

Obstajata dve glavni vrsti MOSFET-ov: tip z razdeljenim spojem in tip z izoliranimi vrati. Spojni MOSFET (JFET) se imenuje, ker ima dva PN spoja in izolirana vrataMOSFET(JGFET) se imenuje, ker so vrata popolnoma izolirana od drugih elektrod. Trenutno je med MOSFET-ji z ​​izoliranimi vrati najpogosteje uporabljen MOSFET, imenovan MOSFET (metal-oxide-semiconductor MOSFET); poleg tega obstajajo napajalni MOSFET-ji PMOS, NMOS in VMOS, pa tudi nedavno predstavljeni napajalni moduli πMOS in VMOS itd.

 

Glede na različne kanalske polprevodniške materiale sta vrsta spoja in vrsta izolacijskih vrat razdeljena na kanal in kanal P. Če ga razdelimo glede na način prevodnosti, lahko MOSFET razdelimo na vrsto osiromašenja in vrsto izboljšave. Spojni MOSFET-ji so vsi izčrpanega tipa, MOSFET-ji z ​​izoliranimi vrati pa so izčrpanega in izboljšanega tipa.

Tranzistorje z učinkom polja lahko razdelimo na spojne tranzistorje z učinkom polja in MOSFET-je. MOSFET-ji so razdeljeni v štiri kategorije: N-kanalni izčrpani tip in izboljšani tip; Vrsta izčrpanosti P-kanala in vrsta izboljšave.

 

Značilnosti MOSFET-a

Značilnost MOSFET-a je napetost južnih vrat UG; ki nadzoruje njegov ID odtočnega toka. V primerjavi z običajnimi bipolarnimi tranzistorji imajo MOSFET značilnosti visoke vhodne impedance, nizkega šuma, velikega dinamičnega razpona, nizke porabe energije in enostavne integracije.

 

Ko se absolutna vrednost negativne prednapetosti (-UG) poveča, se izčrpna plast poveča, kanal zmanjša in odtočni tok ID zmanjša. Ko se absolutna vrednost negativne prednapetosti (-UG) zmanjša, se osiromašena plast zmanjša, kanal poveča in odtočni tok ID poveča. Vidimo lahko, da odtočni tok ID nadzira napetost vrat, tako da je MOSFET napetostno krmiljena naprava, kar pomeni, da so spremembe izhodnega toka nadzorovane s spremembami vhodne napetosti, da se doseže ojačitev in druge namene.

 

Tako kot pri bipolarnih tranzistorjih je treba tudi pri uporabi MOSFET-a v vezjih, kot je ojačevanje, na njegova vrata dodati prednapetost.

Vrata cevi z učinkom spojnega polja je treba uporabiti z obratno prednapetostjo, kar pomeni, da je treba na cev N-kanala uporabiti negativno napetost vrat, na cev P-kanala pa pozitivno krempelj vrat. MOSFET z ojačanimi izoliranimi vrati mora uporabiti napetost vrat naprej. Napetost vrat izolacijskega MOSFET-ja v načinu izčrpavanja je lahko pozitivna, negativna ali "0". Metode dodajanja pristranskosti vključujejo metodo s fiksno prednapetostjo, metodo samozaposlene prednapetosti, metodo neposrednega spajanja itd.

MOSFETima veliko parametrov, vključno s parametri enosmernega toka, parametri izmeničnega toka in mejnimi parametri, toda pri normalni uporabi morate biti pozorni le na naslednje glavne parametre: nasičen tok odtok-izvor IDSS pinch-off napetost Up, (spojna cev in način izčrpavanja sta izolirana vratna cev ali vklopna napetost UT (ojačana izolirana vratna cev), prevodnost gm, prebojna napetost odtok-izvor BUDS, največja disipacijska moč PDSM in največji odvodni tok IDSM.

(1) Nasičen tok odtok-izvor

Nasičeni tok odtok-izvor IDSS se nanaša na tok odvod-izvor, ko je napetost vrat UGS=0 v MOSFET-ju z izoliranimi vrati na spoju ali izčrpanosti.

(2) Odščipna napetost

Napetost ščipanja UP se nanaša na napetost vrat, ko je povezava odtok-izvor pravkar prekinjena v MOSFET-ju z izoliranimi vrati na spoju ali izčrpanem tipu. Kot je prikazano na 4-25 za krivuljo UGS-ID N-kanalne cevi, je jasno viden pomen IDSS in UP.

(3) Vklopna napetost

Vklopna napetost UT se nanaša na napetost vrat, ko je povezava odvod-izvor pravkar vzpostavljena v ojačanem izoliranem MOSFET-u. Slika 4-27 prikazuje krivuljo UGS-ID N-kanalne cevi in ​​pomen UT je jasno viden.

(4) Prevodnost

Prevodnost gm predstavlja zmožnost napetosti vrata-izvor UGS, da nadzoruje odtočni tok ID, to je razmerje med spremembo ID odvodnega toka in spremembo napetosti vrata-izvor UGS. 9m je pomemben parameter za merjenje zmožnosti ojačanjaMOSFET.

(5) Prebojna napetost odtok-izvor

Prebojna napetost odtok-izvor BUDS se nanaša na največjo napetost odtok-izvor, ki jo MOSFET lahko sprejme, ko je napetost UGS vrata-izvor konstantna. To je omejevalni parameter in delovna napetost na MOSFET mora biti manjša od BUDS.

(6) Največja disipacija moči

Največja disipacija moči PDSM je tudi mejni parameter, ki se nanaša na največjo dovoljeno disipacijo moči odtok-vir brez poslabšanja delovanja MOSFET. Ko se uporablja, mora biti dejanska poraba energije MOSFET manjša od PDSM in pustiti določeno mejo.

(7) Največji tok odtok-izvor

Največji tok odvod-izvor IDSM je še en mejni parameter, ki se nanaša na največji tok, ki lahko prehaja med odvodom in izvorom, ko MOSFET deluje normalno. Delovni tok MOSFET-a ne sme preseči IDSM.

1. MOSFET se lahko uporablja za ojačanje. Ker je vhodna impedanca ojačevalnika MOSFET zelo visoka, je sklopitveni kondenzator lahko majhen in elektrolitskih kondenzatorjev ni treba uporabljati.

2. Visoka vhodna impedanca MOSFET-a je zelo primerna za transformacijo impedance. Pogosto se uporablja za transformacijo impedance v vhodni stopnji večstopenjskih ojačevalnikov.

3. MOSFET se lahko uporablja kot spremenljivi upor.

4. MOSFET se lahko priročno uporablja kot vir stalnega toka.

5. MOSFET se lahko uporablja kot elektronsko stikalo.

 

MOSFET ima značilnosti nizkega notranjega upora, visoke vzdržljive napetosti, hitrega preklapljanja in visoke energije plazu. Projektirani tokovni razpon je 1A-200A in napetostni razpon je 30V-1200V. Električne parametre lahko prilagodimo glede na področja uporabe stranke in načrte uporabe, da izboljšamo zanesljivost izdelka stranke, splošno učinkovitost pretvorbe in cenovno konkurenčnost izdelka.

 

Primerjava MOSFET proti tranzistorju

(1) MOSFET je element za krmiljenje napetosti, medtem ko je tranzistor element za krmiljenje toka. Kadar je iz vira signala dovoljeno vzeti le majhno količino toka, je treba uporabiti MOSFET; ko je napetost signala nizka in je dovoljeno, da se iz vira signala odvzame velika količina toka, je treba uporabiti tranzistor.

(2) MOSFET uporablja večinske nosilce za prevajanje električne energije, zato se imenuje unipolarna naprava, medtem ko imajo tranzistorji tako večinske nosilce kot manjšinske nosilce za prevajanje električne energije. Imenuje se bipolarna naprava.

(3) Izvor in odtok nekaterih MOSFET-jev se lahko uporabljata izmenično, napetost vrat pa je lahko pozitivna ali negativna, kar je bolj prilagodljivo kot pri tranzistorjih.

(4) MOSFET lahko deluje v pogojih zelo majhnega toka in zelo nizke napetosti, njegov proizvodni proces pa lahko zlahka integrira številne MOSFET-je na silicijeve rezine. Zato se MOSFET-ji pogosto uporabljajo v velikih integriranih vezjih.

 

Kako oceniti kakovost in polarnost MOSFET-a

Izberite obseg multimetra na RX1K, priključite črni preskusni kabel na pol D in rdeči preskusni kabel na S pol. Z roko se istočasno dotaknite polov G in D. MOSFET mora biti v stanju trenutne prevodnosti, kar pomeni, da se igla merilnika premakne v položaj z manjšim uporom. , nato pa se z rokami dotaknite polov G in S, MOSFET ne bi smel imeti odziva, kar pomeni, da se igla merilnika ne bo premaknila nazaj v ničelni položaj. V tem trenutku je treba oceniti, da je MOSFET dobra cev.

Izberite obseg multimetra do RX1K in izmerite upor med tremi nožicami MOSFET-a. Če je upor med enim zatičem in drugima dvema zatičema neskončen in je po zamenjavi testnih vodnikov še vedno neskončen, potem je ta zatič pol G, druga dva zatiča pa sta pol S in D. Nato z multimetrom enkrat izmerite vrednost upora med polom S in polom D, zamenjajte merilne kable in ponovno izmerite. Tisti z manjšo vrednostjo upora je črn. Preskusni kabel je povezan s polom S, rdeči preskusni kabel pa s polom D.

 

Zaznavanje MOSFET in previdnostni ukrepi

1. Za identifikacijo MOSFET uporabite kazalni multimeter

1) Za identifikacijo elektrod spojnega MOSFET uporabite metodo merjenja upora

Glede na pojav, da so vrednosti upora naprej in nazaj PN spoja MOSFET različne, je mogoče prepoznati tri elektrode spoja MOSFET. Posebna metoda: nastavite multimeter na območje R×1k, izberite kateri koli dve elektrodi in izmerite njuni vrednosti upora naprej oziroma nazaj. Ko sta vrednosti upora naprej in nazaj dveh elektrod enaki in znašata nekaj tisoč ohmov, sta elektrodi odtok D oziroma vir S. Ker sta pri spojnih MOSFET-ih odtok in izvor zamenljiva, mora biti preostala elektroda vrata G. Prav tako se lahko s črnim preskusnim kablom (sprejemljiv je tudi rdeči testni kabel) multimetra dotaknete katere koli elektrode, drugega preskusnega kabla pa do dotaknite se preostalih dveh elektrod zaporedoma, da izmerite vrednost upora. Ko so vrednosti upora, izmerjene dvakrat, približno enake, je elektroda v stiku s črnim preskusnim kablom vrata, drugi dve elektrodi pa sta odtok oziroma vir. Če sta vrednosti upora, izmerjeni dvakrat, zelo veliki, to pomeni, da gre za obratno smer PN spoja, kar pomeni, da sta oba obratna upora. Ugotovimo lahko, da gre za N-kanalni MOSFET, črni preskusni kabel pa je priključen na vrata; če so vrednosti upora, izmerjene dvakrat, Vrednosti upora so zelo majhne, ​​kar pomeni, da gre za prednji PN spoj, to je prednji upor, in je ugotovljeno, da gre za P-kanalni MOSFET. Črni testni kabel je prav tako povezan z vrati. Če se zgornja situacija ne zgodi, lahko zamenjate črne in rdeče testne kable in izvajate test v skladu z zgornjo metodo, dokler ne prepoznate mreže.

 

2) Za določitev kakovosti MOSFET uporabite metodo merjenja upora

Metoda merjenja upora je uporaba multimetra za merjenje upora med izvorom in odtokom MOSFET-a, vrati in izvorom, vrati in odtokom, vrati G1 in vrati G2, da se ugotovi, ali se ujema z vrednostjo upora, navedeno v priročniku za MOSFET. Upravljanje je dobro ali slabo. Posebna metoda: Najprej nastavite multimeter na območje R×10 ali R×100 in izmerite upor med izvorom S in odvodom D, običajno v območju od desetin do nekaj tisoč ohmov (videti ga je mogoče v priročnik, da so različni modeli cevi, njihove vrednosti upora različne), če je izmerjena vrednost upora večja od normalne vrednosti, je to lahko posledica slabega notranjega stika; če je izmerjena vrednost upora neskončna, gre morda za notranji zlomljen drog. Nato nastavite multimeter na območje R×10k in nato izmerite vrednosti upora med vrati G1 in G2, med vrati in izvorom ter med vrati in odtokom. Ko so vse izmerjene vrednosti upora neskončne, to pomeni, da je cev normalna; če so zgornje vrednosti upora premajhne ali obstaja pot, pomeni, da je cev slaba. Upoštevati je treba, da je mogoče za odkrivanje uporabiti metodo zamenjave komponent, če sta vrata v cevi pokvarjena.

 

3) Uporabite metodo vnosa indukcijskega signala za oceno zmožnosti ojačanja MOSFET-a

Posebna metoda: Uporabite raven upornosti multimetra R×100, priključite rdeči preskusni kabel na izvor S in črni preizkusni vod na odtok D. Dodajte 1,5 V napajalno napetost na MOSFET. V tem času je vrednost upora med odtokom in virom prikazana z iglo merilnika. Nato z roko stisnite vrata G spojnega MOSFET-a in vratim dodajte inducirani napetostni signal človeškega telesa. Na ta način se bosta zaradi ojačevalnega učinka elektronke spremenila napetost odtok-izvor VDS in odvodni tok Ib, to pomeni, da se bo spremenil upor med odvodom in sosom. Iz tega je razvidno, da igla merilnika v veliki meri niha. Če igla ročne mrežne igle malo niha, pomeni, da je ojačevalna sposobnost elektronke slaba; če igla močno niha, pomeni, da je ojačevalna sposobnost cevi velika; če se igla ne premakne, pomeni, da je cev slaba.

 

V skladu z zgornjo metodo uporabljamo skalo R×100 multimetra za merjenje stičišča MOSFET 3DJ2F. Najprej odprite elektrodo G cevi in ​​izmerite upor odtok-izvir RDS, da bo 600 Ω. Ko držite elektrodo G z roko, se igla merilnika premakne v levo. Navedeni upor RDS je 12 kΩ. Če igla merilnika zaniha več, pomeni, da je cev dobra. , in ima večjo zmogljivost ojačanja.

 

Pri uporabi te metode je treba upoštevati nekaj točk: Prvič, ko preizkušate MOSFET in držite vrata z roko, lahko igla multimetra zaniha v desno (vrednost upora se zmanjša) ali v levo (vrednost upora se poveča). . To je posledica dejstva, da je AC napetost, ki jo inducira človeško telo, sorazmerno visoka, različni MOSFET-ji pa imajo lahko različne delovne točke, če jih merimo z območjem upora (bodisi delujejo v nasičenem ali nenasičenem območju). Testi so pokazali, da se RDS pri večini cevi poveča. To pomeni, da urni kazalec zaniha v levo; RDS nekaj cevi se zmanjša, kar povzroči, da kazalec ure zaniha v desno.

Toda ne glede na smer, v katero niha urni kazalec, dokler urni kazalec niha večje, pomeni, da ima cev večjo ojačevalno sposobnost. Drugič, ta metoda deluje tudi za MOSFET-je. Vendar je treba upoštevati, da je vhodni upor MOSFET-a visok in da dovoljena inducirana napetost vrat G ne sme biti previsoka, zato vrat ne stisnite neposredno z rokami. Za dotik vrat s kovinsko palico morate uporabiti izoliran ročaj izvijača. , da se prepreči, da bi se naboj, ki ga povzroči človeško telo, neposredno dodal vratom, kar bi povzročilo okvaro vrat. Tretjič, po vsaki meritvi je treba drogove GS kratko skleniti. To je zato, ker bo na spojnem kondenzatorju GS majhna količina naboja, ki ustvarja napetost VGS. Zaradi tega se kazalci merilnika pri ponovnem merjenju morda ne bodo premaknili. Edini način za izpraznitev naboja je kratek stik med elektrodama GS.

4) Za identifikacijo neoznačenih MOSFET-jev uporabite metodo merjenja upora

Najprej uporabite metodo merjenja upora, da poiščete dva zatiča z vrednostmi upora, in sicer vir S in odtok D. Preostala dva zatiča sta prva vrata G1 in druga vrata G2. Zapišite vrednost upora med virom S in odtokom D, ki ste jo najprej izmerili z dvema preskusnima kabloma. Zamenjajte merilne kable in ponovno izmerite. Zapišite izmerjeno vrednost upora. Tisti, ki ima dvakrat izmerjeno večjo vrednost upora, je črni merilni kabel. Priključena elektroda je odtok D; rdeči preskusni kabel je priključen na izvor S. Pola S in D, identificirana s to metodo, je mogoče preveriti tudi z oceno ojačevalne sposobnosti elektronke. To pomeni, da je črni preskusni vodnik z veliko zmožnostjo ojačanja povezan s polom D; rdeči preskusni kabel je povezan z ozemljitvijo na 8-polni. Rezultati preskusov obeh metod morajo biti enaki. Po določitvi položajev odtoka D in vira S namestite vezje glede na ustrezne položaje D in S. Na splošno bosta G1 in G2 prav tako poravnana v zaporedju. To določa položaj obeh vrat G1 in G2. To določa vrstni red nožic D, S, G1 in G2.

5) Uporabite spremembo vrednosti povratnega upora, da določite velikost prevodnosti

Pri merjenju zmogljivosti transprevodnosti MOSFET-a za izboljšanje kanala VMOSN lahko uporabite rdeči preskusni kabel za povezavo vira S in črnega preskusnega kabla z odvodom D. To je enakovredno dodajanju povratne napetosti med izvorom in odvodom. V tem času so vrata odprta in vrednost povratnega upora cevi je zelo nestabilna. Izberite območje ohmov multimetra na območje visokega upora R×10kΩ. V tem času je napetost v števcu višja. Ko se z roko dotaknete mreže G, boste ugotovili, da se vrednost povratnega upora cevi bistveno spremeni. Večja kot je sprememba, višja je vrednost prevodnosti cevi; če je prevodnost preskušane cevi zelo majhna, uporabite to metodo za merjenje Ko se povratni upor malo spremeni.

 

Varnostni ukrepi za uporabo MOSFET-a

1) Za varno uporabo MOSFET-a mejne vrednosti parametrov, kot so razpršena moč cevi, največja napetost odvod-izvor, največja napetost-izvor in največji tok, ne smejo biti presežene v načrtu vezja.

2) Pri uporabi različnih vrst MOSFET-jev jih je treba priključiti na vezje v strogem skladu z zahtevano prednapetostjo in upoštevati je treba polarnost pristranskosti MOSFET-a. Na primer, obstaja PN spoj med virom vrat in odtokom stičišča MOSFET in vrata N-kanalne cevi ne morejo biti pozitivno pristranska; vrata P-kanalne cevi ne morejo biti negativno pristranska itd.

3) Ker je vhodna impedanca MOSFET-a izredno visoka, je treba zatiče med transportom in shranjevanjem v kratkem stiku ter zapakirati s kovinskim ščitom, da preprečite zunanji inducirani potencial zaradi okvare vrat. Posebej upoštevajte, da MOSFET ni mogoče postaviti v plastično škatlo. Najbolje ga je shraniti v kovinski škatli. Hkrati bodite pozorni na to, da je cev zaščitena pred vlago.

4) Da bi preprečili induktivno okvaro vrat MOSFET, morajo biti vsi testni instrumenti, delovne mize, spajkalniki in sama vezja dobro ozemljena; pri spajkanju zatičev najprej spajkajte vir; pred priključitvijo na tokokrog je treba cev Vse konce kablov med seboj kratko povezati, po končanem varjenju pa je treba kratkostični material odstraniti; pri odstranjevanju cevi iz stojala za komponente je treba uporabiti ustrezne metode za zagotovitev, da je človeško telo ozemljeno, kot je uporaba ozemljitvenega obroča; seveda, če je napreden Spajkalnik s plinskim ogrevanjem je primernejši za varjenje MOSFET-ov in zagotavlja varnost; cevi ne smete vstaviti v tokokrog ali izvleči iz njega, preden je napajanje izklopljeno. Pri uporabi MOSFET-a je treba upoštevati zgornje varnostne ukrepe.

5) Ko nameščate MOSFET, bodite pozorni na položaj namestitve in se izogibajte bližini grelnega elementa; da preprečite vibracije cevnih priključkov, je potrebno zategniti cevno lupino; ko so vodniki zatičev upognjeni, morajo biti 5 mm večji od velikosti korena, da zagotovite, da se izognete upogibanju zatičev in povzročanju uhajanja zraka.

Za močnostne MOSFET-je so potrebni dobri pogoji za odvajanje toplote. Ker se močnostni MOSFET-ji uporabljajo v pogojih visoke obremenitve, morajo biti zasnovani zadostni hladilni odvodi, ki zagotavljajo, da temperatura ohišja ne preseže nazivne vrednosti, tako da lahko naprava dolgo časa deluje stabilno in zanesljivo.

Skratka, za zagotovitev varne uporabe MOSFET-jev je treba biti pozoren na veliko stvari, sprejeti pa je treba tudi različne varnostne ukrepe. Večina strokovnega in tehničnega osebja, zlasti večina elektronskih navdušencev, mora nadaljevati na podlagi svojega dejanskega položaja in sprejeti praktične načine za varno in učinkovito uporabo MOSFET-jev.