Bazat e MOSFET: 13 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:27

Përshëndetje! Në këtë Udhëzues, unë do t'ju mësoj bazat e MOSFET -ve, dhe me bazat, nënkuptoj vërtet bazat. Kjo video është ideale për një person që kurrë nuk ka studiuar MOSFET në mënyrë profesionale, por që dëshiron t'i përdorë ato në projekte. Unë do të flas për MOSFET të kanalit n dhe p, si t'i përdorim ato, si janë të ndryshme, pse të dyja janë të rëndësishme, pse drejtuesit e MOSFET dhe gjëra të tilla. Unë gjithashtu do të flas për disa fakte pak të njohura për MOSFET dhe shumë më tepër.

Le të futemi në të.

Hapi 1: Shikoni videon

Videot kanë gjithçka të mbuluar në detaje të nevojshme për ndërtimin e këtij projekti. Videoja ka disa animacione të cilat do të ndihmojnë në kapjen e shpejtë të fakteve. Mund ta shikoni nëse preferoni pamjet vizuale, por nëse preferoni tekstin, kaloni hapat e ardhshëm.

Hapi 2: FET

Para fillimit të MOSFET, më lejoni t'ju prezantoj me paraardhësin e tij, JFET ose Junction Field Effect Transistor. Do ta bëjë pak më të lehtë të kuptosh MOSFET -in.

Seksioni kryq i një JFET është treguar në figurë. Terminalet janë identikë me terminalet MOSFET. Pjesa qendrore quhet substrati ose trupi, dhe është vetëm një gjysmëpërçues i llojit n ose p në varësi të llojit të FET. Rajonet pastaj rriten në substrat që kanë tip të kundërt se ai i nënshtresës quhen porta, kullimi dhe burimi. Çfarëdo tensioni që aplikoni, ju aplikoni në këto rajone.

Sot, nga pikëpamja praktike, ajo ka shumë pak ose aspak rëndësi. Unë nuk do të shkoj për më shumë shpjegime përtej kësaj pasi do të bëhet shumë teknike dhe nuk kërkohet gjithsesi.

Simboli i JFET do të na ndihmojë të kuptojmë simbolin e MOSFET.

Hapi 3: MOSFET

Pas kësaj vjen MOSFET, që ka një ndryshim të madh në terminalin e portës. Para se të bëni kontaktet për terminalin e portës, një shtresë e dioksidit të silikonit rritet mbi substratin. Kjo është arsyeja pse është quajtur Transistor i efektit të fushës gjysmëpërçuese të oksidit metalik. SiO2 është një dielektrik shumë i mirë, ose mund të thuash izolator. Kjo rrit rezistencën e portës në shkallën prej dhjetë në fuqinë dhjetë ohm dhe supozojmë se në një portë MOSFET rryma Ig është gjithmonë zero. Kjo është arsyeja pse quhet edhe Transistor i Efektit të Fushave të Izoluara (IGFET). Një shtresë e një përcjellësi të mirë si alumini është rritur mbi të tre rajonet, dhe më pas bëhen kontakte. Në rajonin e portës, ju mund të shihni se është formuar një strukturë paralele e pllakës si struktura dhe ajo në fakt fut një kapacitet të konsiderueshëm në terminalin e portës. Ky kapacitet quhet kapaciteti i portës dhe lehtë mund të shkatërrojë qarkun tuaj nëse nuk merret parasysh. Këto janë gjithashtu shumë të rëndësishme gjatë studimit në një nivel profesional.

Simboli për MOSFET mund të shihet në foton e bashkangjitur. Vendosja e një linje tjetër në portë ka kuptim ndërsa i lidh ato me JFET, duke treguar se porta është izoluar. Drejtimi i shigjetës në këtë simbol përshkruan drejtimin konvencional të rrjedhës së elektroneve brenda një MOSFET, i cili është i kundërt me atë të rrjedhës aktuale

Hapi 4: MOSFET Jeni një pajisje terminale 4?

Një gjë tjetër që do të doja të shtoja është se shumica e njerëzve mendojnë se MOSFET është një pajisje me tre terminale, ndërsa në fakt MOSFET janë një pajisje me katër terminale. Terminali i katërt është terminali i trupit. Ju mund të keni parë simbolin e bashkangjitur për MOSFET, terminali qendror është për trupin.

Por pse pothuajse të gjithë MOSFET -et kanë vetëm tre terminale që dalin prej tij?

Terminali i trupit shkurtohet brenda burimit pasi nuk ka përdorim në aplikimet e këtyre IC -ve të thjeshta, dhe pas kësaj simboli bëhet ai me të cilin jemi njohur.

Terminali i trupit përdoret në përgjithësi kur fabrikohet një IC e komplikuar e teknologjisë CMOS. Mbani në mend se ky është rasti për n kanalin MOSFET, fotografia do të jetë pak më ndryshe nëse MOSFET është p kanal.

Hapi 5: Si funksionon

Ok, tani le të shohim se si funksionon.

Një Transistor Jipolar Junction ose një BJT është një pajisje aktuale e kontrolluar, që do të thotë se sasia e rrjedhës së rrymës në terminalin e saj bazë përcakton rrymën që do të rrjedhë përmes tranzistorit, por ne e dimë se nuk ka asnjë rol të rrymës në terminalin e portës MOSFETs dhe kolektivisht mund të themi se është një pajisje e kontrolluar nga tensioni jo sepse rryma e portës është gjithmonë zero, por për shkak të strukturës së saj të cilën nuk do ta shpjegoj në këtë Instructable për shkak të ndërlikueshmërisë së saj.

Le të marrim parasysh një MOSFET me një kanal. Kur nuk aplikohet tension në terminalin e portës, ekzistojnë dy dioda të pasme në mes të substratit dhe rrjedhjes dhe rajonit të burimit duke bërë që rruga midis kullimit dhe burimit të ketë një rezistencë në rendin 10 në fuqinë 12 ohm.

Unë tokëzova burimin tani dhe fillova të rris tensionin e portës. Kur arrihet një tension i caktuar minimal, rezistenca bie dhe MOSFET fillon të përçojë dhe rryma fillon të rrjedhë nga kullimi në burim. Ky tension minimal quhet tension i pragut të një MOSFET dhe rrjedha aktuale është për shkak të formimit të një kanali nga kullimi në burim në substratin e MOSFET. Siç sugjeron edhe emri, në një kanal n MOSFET, kanali përbëhet nga n lloji i bartësve të rrymës, domethënë elektrone, që është e kundërta e llojit të substratit.

Hapi 6: Por…

Ka filluar vetëm këtu. Aplikimi i tensionit të pragut nuk do të thotë që ju jeni gati të përdorni MOSFET. Nëse shikoni fletën e të dhënave të IRFZ44N, një MOSFET me kanal n, do të shihni se në tensionin e saj prag, vetëm një rrymë minimale e caktuar mund të rrjedhë përmes tij. Kjo është mirë nëse thjesht dëshironi të përdorni ngarkesa më të vogla si LED, por, cila është pika atëherë. Pra, për të përdorur ngarkesa më të mëdha që tërheqin më shumë rrymë, do të duhet të aplikoni më shumë tension në portë. Tensioni në rritje i portës rrit kanalin duke shkaktuar më shumë rrymë të rrjedhë përmes tij. Për të ndezur plotësisht MOSFET, voltazhi Vgs, i cili është tensioni midis portës dhe burimit duhet të jetë diku rreth 10 deri në 12 volt, që do të thotë nëse burimi është i bazuar, porta duhet të jetë në 12 volt ose më shumë.

MOSFET që sapo diskutuam quhen MOSFET të tipit të zgjerimit për arsye se kanali rritet me rritjen e tensionit të portës. Ekziston një lloj tjetër i MOSFET i quajtur lloji i varfërimit MOSFET. Dallimi kryesor është në faktin se kanali është tashmë i pranishëm në llojin e varfërimit MOSFET. Ky lloj MOSFET zakonisht nuk është i disponueshëm në tregje. Simboli për llojin e zbrazjes MOSFET është i ndryshëm, vija e fortë tregon që kanali është tashmë i pranishëm.

Hapi 7: Pse drejtuesit e MOSFET?

Tani le të themi se jeni duke përdorur një mikrokontrollues për të kontrolluar MOSFET, atëherë mund të aplikoni vetëm një maksimum prej 5 Volt ose më pak në portë, e cila nuk do të jetë e mjaftueshme për ngarkesa të larta aktuale.

Ajo që mund të bëni është të përdorni një drejtues MOSFET si TC4420, thjesht duhet të jepni një sinjal logjik në kunjat e tij të hyrjes dhe ai do të kujdeset për pjesën tjetër ose mund të krijoni një shofer vetë, por një drejtues MOSFET ka shumë më tepër përparësi në fakti që kujdeset edhe për disa gjëra të tjera si kapaciteti i portës etj.

Kur MOSFET është ndezur plotësisht, rezistenca e tij shënohet me Rdson dhe mund të gjendet lehtësisht në fletën e të dhënave.

Hapi 8: POS MOSFET

Një kanal p MOSFET është pikërisht e kundërta e kanalit n MOSFET. Rryma rrjedh nga burimi në kullim dhe kanali përbëhet nga lloji p i bartësve të ngarkesës, pra vrimat.

Burimi në një kanal p MOSFET duhet të jetë në potencialin më të lartë dhe për ta ndezur plotësisht Vgs duhet të jetë negativ 10 deri në 12 volt

Për shembull, nëse burimi është i lidhur me 12 Volt porta në zero volt duhet të jetë në gjendje ta ndezë plotësisht atë dhe kjo është arsyeja pse ne në përgjithësi themi aplikimin e 0 Volt në portën e ap kanalit MOSFET ON dhe për shkak të këtyre kërkesave drejtuesi i MOSFET për kanali n nuk mund të përdoret drejtpërdrejt me kanalin p MOSFET. Drejtuesit e kanalit p MOSFET janë të disponueshëm në treg (si TC4429) ose thjesht mund të përdorni një inverter me drejtuesin e kanalit n MOSFET. MOSFET e kanalit p kanë rezistencë relativisht më të lartë ON sesa MOSFET me kanal, por kjo nuk do të thotë që ju gjithmonë mund të përdorni një MOSFET me kanal n për çdo aplikim të mundshëm.

Hapi 9: Por Pse?

Le të themi që ju duhet të përdorni MOSFET në konfigurimin e parë. Ky lloj ndërrimi quhet ndërrim i anës së ulët sepse po përdorni MOSFET për të lidhur pajisjen me tokën. Një MOSFET me kanal n do të ishte më i përshtatshmi për këtë punë pasi Vgs nuk ndryshon dhe mund të mbahet lehtësisht në 12 Volt.

Por nëse doni të përdorni një MOSFET me kanal n për ndërrimin e anës së lartë, burimi mund të jetë kudo midis tokës dhe Vcc, i cili përfundimisht do të ndikojë në tensionin Vgs pasi tensioni i portës është konstant. Kjo do të ketë një ndikim të madh në funksionimin e duhur të MOSFET. Gjithashtu MOSFET digjet nëse Vgs tejkalon vlerën maksimale të përmendur e cila është mesatarisht rreth 20 volt.

Prandaj, nuk është një shëtitje me tortë për të përdorur n kanale MOSFET këtu, ajo që ne bëjmë është që ne përdorim një kanal p MOSFET pavarësisht se kemi një rezistencë më të madhe ON pasi ka përparësinë që Vgs do të jetë konstante gjatë gjithë ndërrimit të anës së lartë. Ka edhe metoda të tjera si bootstrapping, por unë nuk do t'i mbuloj ato tani për tani.

Hapi 10: Kurba Id-Vds

Së fundmi, le të hedhim një vështrim të shpejtë në këto kurbë Id-Vds. Një MOSFET operonte në tre rajone, kur Vgs është më pak se tensioni i pragut, MOSFET është në zonën e ndërprerë, pra është i fikur. Nëse Vgs është më i madh se tensioni i pragut por më i vogël se shuma e rënies së tensionit midis rrjedhjes dhe burimit dhe tensionit të pragut, thuhet se është në rajonin e triodës ose rajonin linear. Në rajonin e linjës, një MOSFET mund të përdoret si një rezistencë e ndryshueshme e tensionit. Nëse Vgs është më e madhe se shuma e përmendur e tensionit, atëherë rryma e kullimit bëhet konstante thuhet se po punon në rajonin e ngopjes dhe për ta bërë MOSFET të veprojë si ndërprerës duhet të operohet në këtë rajon pasi rryma maksimale mund të kalojë përmes MOSFET në këtë rajon.

Hapi 11: Pjesë Sugjerime

n Kanali MOSFET: IRFZ44N

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

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

n Shoferi i kanalit MOSFET: TC4420US -

p Drejtuesi i kanalit MOSFET: TC4429

Hapi 12: Kjo është ajo

Tani duhet të jeni njohur me bazat e MOSFET dhe të jeni në gjendje të vendosni MOSFET perfekt për projektin tuaj.

Por ende mbetet një pyetje, kur duhet të përdorim MOSFET? Përgjigja e thjeshtë është kur duhet të ndërroni ngarkesa më të mëdha që kërkojnë më shumë tension dhe rrymë. MOSFET kanë avantazhin e humbjes minimale të energjisë në krahasim me BJT edhe në rryma më të larta.

Nëse kam humbur ndonjë gjë, ose jam gabim, ose keni ndonjë këshillë, ju lutemi komentoni më poshtë.

Merrni parasysh të regjistroheni në Instructables dhe kanalin tonë në YouTube. Faleminderit që lexuat, shihemi në Udhëzuesin tjetër.

Hapi 13: Pjesët e përdorura

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

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

n Shoferi MOSFET i Kanalit: TC4420US -

p Drejtuesi i kanalit MOSFET: TC4429