Які функції MOSFET?

Існує два основних типи МОП-транзисторів: тип розділеного з’єднання та тип ізольованого затвора. Перехід MOSFET (JFET) названий тому, що він має два PN переходи та ізольований затворMOSFET(JGFET) названий тому, що затвор повністю ізольований від інших електродів. В даний час серед МОП-транзисторів з ізольованим затвором найбільш часто використовуваним є МОП-транзистор, відомий як МОП-транзистор (MOSFET-метал-оксид-напівпровідник); крім того, існують силові МОП-транзистори PMOS, NMOS і VMOS, а також нещодавно випущені силові модулі πMOS і VMOS тощо.

 

Відповідно до різних канальних напівпровідникових матеріалів, тип переходу та тип ізоляційного затвора поділяються на канал і P-канал. Якщо розділити залежно від режиму провідності, MOSFET можна розділити на тип виснаження та тип покращення. МОП-транзистори з з’єднанням є виснаженими, а МОП-транзистори з ізольованим затвором – як виснаженого, так і розширеного типу.

Польові транзистори можна розділити на польові транзистори та MOSFET. МОП-транзистори поділяються на чотири категорії: N-канальний виснажений тип і розширений тип; Тип виснаження P-каналу та тип посилення.

 

Характеристики MOSFET

Характеристикою MOSFET є напруга південного затвора UG; який контролює його ID струму стоку. У порівнянні зі звичайними біполярними транзисторами МОП-транзистори мають такі характеристики, як високий вхідний опір, низький рівень шуму, великий динамічний діапазон, низьке енергоспоживання та легка інтеграція.

 

Коли абсолютне значення негативної напруги зміщення (-UG) збільшується, рівень виснаження збільшується, канал зменшується, а струм стоку ID зменшується. Коли абсолютне значення негативної напруги зміщення (-UG) зменшується, виснажений шар зменшується, канал збільшується, а ID струму стоку збільшується. Можна побачити, що ID струму стоку контролюється напругою затвора, тому MOSFET є пристроєм, керованим напругою, тобто зміни вихідного струму контролюються змінами вхідної напруги, щоб досягти посилення та інші цілі.

 

Подібно до біполярних транзисторів, коли MOSFET використовується в таких схемах, як посилення, напруга зміщення також повинна бути додана до його воріт.

До затвора трубки з ефектом поля слід прикладати зворотну напругу зсуву, тобто негативну напругу затвора слід прикладати до трубки N-каналу, а позитивну напругу затвора слід прикладати до трубки P-каналу. MOSFET з посиленим ізольованим затвором повинен подавати пряму напругу затвора. Напруга затвора ізолюючого МОП-транзистора з режимом виснаження може бути позитивною, негативною або «0». Методи додавання зсуву включають метод фіксованого зміщення, метод зсуву з власним живленням, метод прямого зв’язку тощо.

MOSFETмає багато параметрів, у тому числі параметри постійного струму, параметри змінного струму та граничні параметри, але за нормального використання вам потрібно лише звернути увагу на наступні основні параметри: насичений струм витік-джерело IDSS напруга відтискання Up, (сполучна трубка та режим виснаження ізольовані затворна трубка, або напруга включення UT (посилена ізольована затворна трубка), коефіцієнт провідності gm, напруга пробою сток-витік BUDS, максимальна розсіювана потужність PDSM і максимальний струм сток-витік IDSM.

(1) Насичений струм витік-витік

Насичений струм сток-витік IDSS відноситься до струму сток-витік, коли напруга на затворі UGS=0 у МОП-транзисторі з ізольованим затвором з’єднання або виснаження.

(2) Напруга відтискання

Напруга віджиму UP відноситься до напруги на затворі, коли з'єднання сток-витік щойно розірвано в МОП-транзисторі з ізольованим затвором з’єднання або виснаження. Як показано на 4-25 для кривої UGS-ID N-канальної труби, значення IDSS і UP можна чітко побачити.

(3) Напруга включення

Напруга ввімкнення UT відноситься до напруги затвора, коли з’єднання стоку та витоку щойно виконано в посиленому ізольованому затворі MOSFET. На малюнку 4-27 показано криву UGS-ID труби з N-каналом, і значення UT можна чітко побачити.

(4) Транспровідність

Коефіцієнт провідності gm представляє здатність напруги затвор-витік UGS керувати струмом стоку ID, тобто відношення зміни струму стоку ID до зміни напруги UGS затвор-витік. 9m є важливим параметром для вимірювання здатності підсиленняMOSFET.

(5) Напруга пробою сток-витік

Напруга пробою сток-витік BUDS відноситься до максимальної напруги сток-витік, яку може прийняти MOSFET, коли напруга затвор-витік UGS постійна. Це обмежуючий параметр, і робоча напруга, що подається на MOSFET, має бути меншою за BUDS.

(6) Максимальна розсіювана потужність

Максимальна розсіювана потужність PDSM також є граничним параметром, який стосується максимальної розсіювання потужності витік-витік, дозволеної без погіршення продуктивності MOSFET. При використанні фактичне енергоспоживання MOSFET повинно бути менше, ніж PDSM, і залишати певний запас.

(7) Максимальний струм витік-витік

Максимальний струм стоку-витоку IDSM є ще одним граничним параметром, який відноситься до максимального струму, який дозволяється проходити між стоком і витоком, коли MOSFET працює нормально. Робочий струм MOSFET не повинен перевищувати IDSM.

1. MOSFET можна використовувати для підсилення. Оскільки вхідний опір підсилювача MOSFET дуже високий, конденсатор зв’язку може бути малим, і електролітичні конденсатори використовувати не потрібно.

2. Високий вхідний опір MOSFET дуже підходить для перетворення імпедансу. Його часто використовують для перетворення імпедансу у вхідному каскаді багатокаскадних підсилювачів.

3. MOSFET можна використовувати як змінний резистор.

4. MOSFET можна зручно використовувати як джерело постійного струму.

5. MOSFET можна використовувати як електронний перемикач.

 

MOSFET має такі характеристики, як низький внутрішній опір, висока витримувана напруга, швидке перемикання та висока енергія лавини. Розрахований діапазон струму 1A-200A і діапазон напруги 30V-1200V. Ми можемо налаштувати електричні параметри відповідно до сфер застосування клієнта та планів застосування, щоб підвищити надійність продукту клієнта, загальну ефективність перетворення та конкурентоспроможність ціни продукту.

 

Порівняння MOSFET і транзисторів

(1) MOSFET є елементом керування напругою, тоді як транзистор є елементом керування струмом. Якщо від джерела сигналу дозволяється приймати лише невелику кількість струму, слід використовувати MOSFET; коли напруга сигналу низька, а від джерела сигналу дозволяється брати велику кількість струму, слід використовувати транзистор.

(2) MOSFET використовує основні носії для проведення електрики, тому його називають уніполярним пристроєм, тоді як транзистори мають як основні, так і неосновні носії для проведення електрики. Його називають біполярним пристроєм.

(3) Витік і стік деяких МОП-транзисторів можна використовувати як взаємозамінні, а напруга затвора може бути позитивною або негативною, що є більш гнучким, ніж транзистори.

(4) MOSFET може працювати в умовах дуже малого струму та дуже низької напруги, а його виробничий процес може легко інтегрувати багато MOSFET на кремнієву пластину. Тому МОП-транзистори широко використовуються у великих інтегральних схемах.

 

Як оцінити якість і полярність MOSFET

Виберіть діапазон мультиметра до RX1K, під’єднайте чорний випробувальний провід до полюса D, а червоний – до полюса S. Одночасно торкніться рукою полюсів G і D. MOSFET має бути в стані миттєвої провідності, тобто стрілка вимірювача коливається в положення з меншим опором. , а потім торкніться руками полюсів G і S, МОП-транзистор не повинен реагувати, тобто стрілка вимірювача не повернеться в нульове положення. У цей час слід судити про те, що MOSFET є хорошою трубкою.

Виберіть діапазон мультиметра до RX1K і виміряйте опір між трьома контактами MOSFET. Якщо опір між одним штифтом і двома іншими штифтами нескінченний, і він залишається нескінченним після обміну тестовими проводами, тоді цей штифт є полюсом G, а інші два штифти є полюсами S і D. Потім за допомогою мультиметра один раз виміряйте значення опору між полюсами S і полюсами D, поміняйте тестові дроти та виміряйте знову. Той, у якого менше значення опору, чорний. Випробувальний провід під’єднується до S-полюса, а червоний випробувальний провід – до D-полюса.

 

Виявлення MOSFET і запобіжні заходи щодо використання

1. Використовуйте стрілочний мультиметр, щоб ідентифікувати MOSFET

1) Використовуйте метод вимірювання опору для ідентифікації електродів переходу MOSFET

Відповідно до явища, коли значення прямого та зворотного опору PN-переходу MOSFET відрізняються, можна визначити три електроди переходу MOSFET. Конкретний метод: встановіть мультиметр на діапазон R×1k, виберіть будь-які два електроди та виміряйте значення їх прямого та зворотного опору відповідно. Коли значення прямого і зворотного опорів двох електродів рівні і становлять кілька тисяч Ом, тоді два електроди є стоком D і джерелом S відповідно. Оскільки для сполучних МОП-транзисторів стік і витік взаємозамінні, електродом, що залишився, має бути затвор G. Ви також можете торкнутися чорним випробувальним щупом (червоний випробувальний кінець також допустимо) мультиметра до будь-якого електрода, а іншим випробувальним дротом до доторкніться до решти двох електродів послідовно, щоб виміряти значення опору. Коли значення опору, виміряні двічі, приблизно однакові, електрод, який контактує з чорним випробувальним проводом, є затвором, а інші два електроди є стоком і витоком відповідно. Якщо обидва значення опору, виміряні двічі, дуже великі, це означає, що це зворотний напрямок PN-переходу, тобто обидва вони є зворотними опорами. Можна визначити, що це N-канальний МОП-транзистор, і чорний тестовий провідник підключено до затвора; якщо значення опору, виміряні двічі, є. Значення опору дуже малі, що вказує на те, що це прямий PN-перехід, тобто прямий опір, і визначено, що це P-канальний MOSFET. Чорний тестовий провід також підключений до затвора. Якщо вищезазначена ситуація не відбувається, ви можете замінити чорний і червоний тестові щупи та проводити тест відповідно до вищезазначеного методу, доки не буде ідентифіковано сітку.

 

2) Використовуйте метод вимірювання опору для визначення якості MOSFET

Метод вимірювання опору полягає у використанні мультиметра для вимірювання опору між витоком і стоком MOSFET, затвором і витоком, затвором і стоком, затвором G1 і затвором G2, щоб визначити, чи відповідає він значенню опору, зазначеному в посібнику MOSFET. Хороший чи поганий менеджмент. Конкретний метод: спочатку встановіть мультиметр на діапазон R×10 або R×100 і виміряйте опір між джерелом S і стоком D, як правило, в діапазоні від десятків Ом до кількох тисяч Ом (це можна побачити на інструкції, що різні моделі трубок, їхні значення опору відрізняються), якщо виміряне значення опору перевищує нормальне значення, це може бути через поганий внутрішній контакт; якщо виміряне значення опору нескінченне, це може бути внутрішнім зламаним стовпом. Потім встановіть мультиметр на діапазон R×10k, а потім виміряйте значення опору між затворами G1 і G2, між затвором і витоком, а також між затвором і стоком. Коли всі виміряні значення опору нескінченні, це означає, що трубка є нормальною; якщо наведені вище значення опору занадто малі або є шлях, це означає, що трубка погана. Слід зазначити, що якщо два затвори зламані в трубці, для виявлення можна використовувати метод заміни компонентів.

 

3) Використовуйте метод введення індукційного сигналу, щоб оцінити здатність посилення MOSFET

Конкретний метод: використовуйте рівень опору мультиметра R×100, підключіть червоний тестовий провід до джерела S, а чорний тестовий провід – до стоку D. Додайте напругу живлення 1,5 В до MOSFET. У цей час значення опору між стоком і джерелом вказується стрілкою вимірювача. Потім затисніть рукою затвор G переходу MOSFET і додайте до затвора сигнал індукованої напруги людського тіла. При цьому внаслідок підсилювального ефекту трубки зміниться напруга сток-витік VDS і струм стоку Ib, тобто зміниться опір між стоком і витоком. З цього можна помітити, що стрілка вимірювального приладу коливається значною мірою. Якщо голка ручної сітки коливається мало, це означає, що підсилювальна здатність трубки погана; якщо стрілка сильно коливається, це означає, що підсилювальна здатність трубки велика; якщо голка не рухається, це означає, що трубка погана.

 

Згідно з наведеним вище методом, ми використовуємо шкалу R × 100 мультиметра для вимірювання переходу MOSFET 3DJ2F. Спочатку відкрийте електрод G трубки та виміряйте опір витік-витік RDS, щоб він становив 600 Ом. Утримуючи електрод G рукою, стрілка глюкометра повертається вліво. Вказаний опір RDS становить 12 кОм. Якщо стрілка вимірювального приладу коливається більше, це означає, що трубка справна. , і має більші можливості підсилення.

 

При використанні цього методу слід звернути увагу на кілька моментів: по-перше, під час тестування MOSFET і тримаючи затвор рукою, стрілка мультиметра може хитатися вправо (значення опору зменшується) або вліво (значення опору збільшується) . Це пов’язано з тим, що напруга змінного струму, індукована тілом людини, є відносно високою, і різні МОП-транзистори можуть мати різні робочі точки при вимірюванні з діапазоном опору (працюючи в насиченій або ненасиченій зоні). Випробування показали, що RDS більшості ламп збільшується. Тобто годинникова стрілка повертається вліво; RDS кількох трубок зменшується, внаслідок чого стрілка годинника повертається вправо.

Але незалежно від напрямку, в якому коливається стрілка годинника, якщо стрілка годинника коливається більше, це означає, що трубка має більшу здатність посилення. По-друге, цей метод також працює для MOSFET. Але слід зазначити, що вхідний опір MOSFET є високим, і дозволена індукована напруга затвора G не повинна бути занадто високою, тому не затискайте затвор руками. Ви повинні використовувати ізольовану рукоятку викрутки, щоб торкнутися воріт металевим стрижнем. , щоб запобігти безпосередньому додаванню заряду, викликаного людським тілом, до затвора, що спричинить його поломку. По-третє, після кожного вимірювання полюси GS слід замикати накоротко. Це пояснюється тим, що на конденсаторі переходу GS буде невелика кількість заряду, який створює напругу VGS. У результаті стрілки лічильника можуть не рухатися під час повторного вимірювання. Єдиний спосіб розрядити заряд - це закоротити заряд між електродами GS.

4) Використовуйте метод вимірювання опору, щоб ідентифікувати MOSFET без маркування

Спочатку скористайтеся методом вимірювання опору, щоб знайти два висновки зі значеннями опору, а саме джерело S і стік D. Решта двох висновків є першим затвором G1 і другим затвором G2. Запишіть значення опору між джерелом S і стоком D, виміряне спочатку за допомогою двох випробувальних проводів. Поміняйте тестові щупи та повторіть вимірювання. Запишіть виміряне значення опору. Випробувальний провід із вищим значенням опору, виміряним двічі, є чорним. Підключеним електродом є стік D; червоний випробувальний провідник під’єднується до джерела S. Полюси S і D, визначені цим методом, також можна перевірити шляхом оцінки підсилювальної здатності трубки. Тобто чорний випробувальний провідник із великою здатністю підсилення підключається до полюса D; червоний тестовий провід підключений до 8-полюсного заземлення. Результати тестування обох методів повинні бути однаковими. Після визначення положень стоку D і джерела S встановіть схему відповідно до відповідних положень D і S. Зазвичай G1 і G2 також будуть вирівняні послідовно. Це визначає положення двох воріт G1 і G2. Це визначає порядок контактів D, S, G1 і G2.

5) Використовуйте зміну значення зворотного опору для визначення розміру транспровідності

Під час вимірювання коефіцієнта провідності МОП-транзистора з розширенням каналу VMOSN ви можете використовувати червоний тестовий провід для підключення джерела S, а чорний – до стоку D. Це еквівалентно додаванню зворотної напруги між джерелом і стоком. У цей час затвор відкритий, а значення зворотного опору трубки дуже нестабільне. Виберіть діапазон Ом мультиметра до діапазону високого опору R × 10 кОм. У цей час напруга в лічильнику вище. Коли ви торкнетеся рукою до сітки G, ви побачите, що значення зворотного опору трубки істотно змінюється. Чим більша зміна, тим вище значення коефіцієнта провідності трубки; якщо коефіцієнт електропровідності трубки, що перевіряється, дуже малий, використовуйте цей метод для вимірювання Коли , зворотний опір змінюється незначно.

 

Застереження щодо використання MOSFET

1) Щоб безпечно використовувати МОП-транзистор, граничні значення таких параметрів, як розсіювана потужність трубки, максимальна напруга стік-витік, максимальна напруга затвор-витік і максимальний струм не можуть бути перевищені в конструкції схеми.

2) При використанні різних типів МОП-транзисторів їх необхідно підключати до схеми в суворій відповідності з необхідним зміщенням, а також слід дотримуватися полярності зміщення МОП-транзисторів. Наприклад, існує PN-перехід між витоком затвора та стоком переходу MOSFET, і затвор N-канальної трубки не може бути позитивно зміщений; затвор Р-канальної трубки не може мати негативного зміщення тощо.

3) Оскільки вхідний опір MOSFET є надзвичайно високим, контакти повинні бути замкнуті накоротко під час транспортування та зберігання, і повинні бути упаковані з металевим екраном, щоб запобігти зовнішньому індукованому потенціалу від пробою затвора. Зокрема, зверніть увагу, що MOSFET не можна помістити в пластикову коробку. Найкраще зберігати в металевій коробці. У той же час зверніть увагу на те, щоб трубка була вологонепроникною.

4) Щоб запобігти індуктивному пробою затвора MOSFET, усі випробувальні прилади, робочі столи, паяльники та самі схеми повинні бути добре заземлені; при паянні штифтів спочатку припаюйте джерело; перед підключенням до ланцюга, трубка. Усі кінці проводів повинні бути замкнуті накоротко між собою, а матеріал короткого замикання слід видалити після завершення зварювання; при вилученні трубки зі стійки для компонентів слід використовувати відповідні методи, щоб переконатися, що тіло людини заземлено, наприклад використовувати кільце заземлення; звісно, ​​якщо просунутий. Газовий паяльник зручніший для зварювання МОП-транзисторів і забезпечує безпеку; трубку не можна вставляти в ланцюг або витягувати з нього до вимкнення живлення. Під час використання MOSFET слід звернути увагу на наведені вище заходи безпеки.

5) Встановлюючи MOSFET, зверніть увагу на положення встановлення та намагайтеся уникати близькості до нагрівального елементу; щоб запобігти вібрації трубної арматури, необхідно затягнути трубну оболонку; коли штифти зігнуті, вони повинні бути на 5 мм більші за розмір кореня, щоб переконатися, що Уникайте згинання штифтів і спричинення витоку повітря.

Для силових МОП-транзисторів потрібні хороші умови розсіювання тепла. Оскільки потужні МОП-транзистори використовуються в умовах високого навантаження, необхідно спроектувати достатню кількість радіаторів, щоб температура корпусу не перевищувала номінального значення, щоб пристрій міг працювати стабільно та надійно протягом тривалого часу.

Коротше кажучи, щоб забезпечити безпечне використання МОП-транзисторів, є багато речей, на які слід звернути увагу, а також є різні заходи безпеки, які необхідно вжити. Більшість професійного та технічного персоналу, особливо більшість електронних ентузіастів, повинні діяти, виходячи зі своєї реальної ситуації, і вживати практичних способів безпечного та ефективного використання MOSFET.