מה התפקיד של MOSFETs עם מתח קטן?

ישנם סוגים רבים שלמכשירי MOSFET, מחולקים בעיקר ל-MOSFET-צומת ו-MOSFET שערים מבודדים שתי קטגוריות, ולכולם יש נקודות N-ערוץ ו-P-channel.

טרנזיסטור שדה-אפקט מתכת-תחמוצת-חצי מוליך, המכונה MOSFET, מחולק ל-MOSFET מסוג דלדול ו-MOSFET מסוג שיפור.

MOSFETs מחולקים גם לשער יחיד ושער כפול. ל-MOSFET עם שער כפול יש שני שערים עצמאיים G1 ו-G2, מבניית המקבילה של שני MOSFET-שערים בודדים המחוברים בסדרה, וזרם המוצא שלו משתנה על ידי בקרת מתח שני השערים. מאפיין זה של MOSFETs עם שערים כפול מביא נוחות רבה כאשר משתמשים בהם כמגברים בתדר גבוה, מגברי בקרת רווח, מיקסרים ומפזרים.

1, MOSFETסוג ומבנה

MOSFET הוא סוג של FET (סוג אחר הוא JFET), ניתן לייצר בסוג משופר או דלדול, ערוץ P או ערוץ N בסך הכל ארבעה סוגים, אך היישום התיאורטי של MOSFET משופר רק עם ערוץ N ו-P משופר. ערוץ MOSFET, כך שמכונה בדרך כלל NMOS, או PMOS מתייחס לשני הסוגים הללו. באשר למה לא להשתמש ב-MOSFETs מסוג דלדול, אל תמליץ על החיפוש אחר סיבת השורש. לגבי שני ה-MOSFETs המשופרים, הנפוץ יותר הוא NMOS, הסיבה היא שההתנגדות להפעלה קטנה וקלה לייצור. אז החלפת יישומי ספק כוח והנעת מנוע, בדרך כלל השתמש ב-NMOS. הציטוט הבא, אבל גם יותר מבוסס NMOS. שלושה פינים של הקיבול הטפילי של MOSFET קיימים בין שלושת הפינים, וזה לא הצרכים שלנו, אלא בשל מגבלות תהליך הייצור. קיומו של קיבול טפילי בתכנון או הבחירה של מעגל הכונן כדי לחסוך זמן מה, אך אין דרך להימנע, ולאחר מכן הקדמה מפורטת. בתרשים הסכמטי של MOSFET ניתן לראות את הניקוז והמקור בין דיודה טפילית. זה נקרא דיודה גוף, בהנעת עומסים רציונליים, דיודה זו חשובה מאוד. אגב, דיודת הגוף קיימת רק ב-MOSFET בודד, בדרך כלל לא בתוך שבב המעגל המשולב.

2, מאפייני הולכה של MOSFET

משמעות ההולכה היא כמתג, שווה ערך לסגירת מתג. מאפייני NMOS, Vgs גדול מערך מסוים יוביל, מתאים לשימוש במקרה שהמקור מקורקע (כונן נמוך), רק מתח השער מגיע במאפיינים של 4V או 10V.PMOS, Vgs פחות מערך מסוים יוביל, מתאים לשימוש במקרה שבו המקור מחובר ל-VCC (כונן מתקדם).

עם זאת, כמובן, PMOS יכול להיות קל מאוד לשימוש כדרייבר מתקדם, אך בשל ההתנגדות, סוגים יקרים פחות של החלפות וסיבות אחרות, בדרייבר המתקדם, בדרך כלל עדיין משתמשים ב-NMOS.

3, MOSFETאובדן מיתוג

בין אם זה NMOS או PMOS, לאחר קיימת התנגדות ההפעלה, כך שהזרם יצרוך אנרגיה בהתנגדות זו, חלק זה של האנרגיה הנצרכת נקרא אובדן ההתנגדות. בחירת MOSFET עם התנגדות הפעלה קטנה תפחית את אובדן ההתנגדות. ההתנגדות הרגילה של MOSFET בהספק נמוך היא בדרך כלל בעשרות מיליאוהם, כמה מיליאוהם שם. MOS בזמן הפעלה ובניתוק, אסור להיות בהשלמה מיידית של המתח על פני ה-MOS יש תהליך של נפילה, הזרם זורם בתהליך של עלייה, במהלך הזמן הזה, אובדן ה-MOSFET הוא המכפלה של המתח והזרם נקראת אובדן המיתוג. בדרך כלל אובדן המיתוג גדול בהרבה מאובדן ההולכה, וככל שתדר המיתוג מהיר יותר, כך האובדן גדול יותר. תוצר גדול של מתח וזרם ברגע ההולכה מהווה הפסד גדול. קיצור זמן המיתוג מפחית את ההפסד בכל הולכה; הפחתת תדירות המיתוג מפחיתה את מספר המתגים ליחידת זמן. שתי הגישות יכולות להפחית את אובדן המעבר.

 
4, כונן MOSFET

בהשוואה לטרנזיסטורים דו-קוטביים, מקובל להניח שלא נדרש זרם כדי להוביל את ה-MOSFET, רק שמתח ה-GS הוא מעל ערך מסוים. זה קל לעשות, עם זאת, אנחנו גם צריכים מהירות. במבנה של ה-MOSFET ניתן לראות שיש קיבול טפילי בין GS, GD, והנעת ה-MOSFET היא, בתיאוריה, הטעינה והפריקה של הקיבול. טעינת הקבל דורשת זרם, ומכיוון שניתן לראות בטעינת הקבל מיידית כקצר, הזרם המיידי יהיה גבוה. בחירה/עיצוב של כונן MOSFET הדבר הראשון שיש לשים לב אליו הוא גודל זרם הקצר המיידי שניתן לספק. הדבר השני שיש לשים לב אליו הוא שבדרך כלל בשימוש ב-NMOS כונן מתקדם, לפי דרישה, מתח השער גדול ממתח המקור. High-end כונן MOS צינור הולכה מתח מקור ומתח ניקוז (VCC) זהה, כך מתח השער מאשר VCC 4V או 10V. בהנחה שבאותה מערכת, כדי לקבל מתח גדול יותר מה-VCC, אנחנו צריכים מעגל דחיפה מיוחד. מנהלי מנוע רבים משולבים משאבת טעינה, כדי לשים לב יש לבחור את הקבל החיצוני המתאים, על מנת לקבל מספיק זרם קצר כדי להניע את ה-MOSFET. 4V או 10V האמורים לעיל נפוץ בשימוש MOSFET על מתח, העיצוב כמובן, הצורך להיות בעל מרווח מסוים. ככל שהמתח גבוה יותר, כך מהירות ההפעלה מהירה יותר וההתנגדות במצב ההפעלה נמוכה יותר. בדרך כלל יש גם MOSFETs עם מתח על מצב קטן יותר המשמשים בקטגוריות שונות, אבל במערכות אלקטרוניקה לרכב 12V, די במצב מופעל 4V רגיל.

הפרמטרים העיקריים של ה-MOSFET הם כדלקמן:

1. מתח התמוטטות מקור השער BVGS - בתהליך של הגדלת מתח מקור השער, כך שזרם השער IG מאפס להתחיל עלייה חדה ב-VGS, המכונה מתח התמוטטות מקור השער BVGS.

2. מתח הפעלה VT - מתח הפעלה (ידוע גם כמתח הסף): להפוך את המקור S ולנקז D בין תחילת הערוץ המוליך מהווה את מתח השער הנדרש; - MOSFET סטנדרטי N-channel, VT הוא בערך 3 ~ 6V; - לאחר תהליך השיפור, יכול להוריד את ערך MOSFET VT ל-2 ~ 3V.

3. מתח פירוק ניקוז BVDS - במצב של VGS = 0 (מחוזק) , בתהליך של הגדלת מתח הניקוז כך שה-ID מתחיל לעלות בצורה דרמטית כאשר ה-VDS נקרא מתח הפרעה לניקוז BVDS - ID גדל בצורה דרמטית עקב שני ההיבטים הבאים:

(1) התמוטטות מפולת של שכבת הדלדול ליד אלקטרודת הניקוז

(2) התמוטטות חדירה בין קוטב למקור ניקוז - קצת מתח קטן MOSFET, אורך הערוץ שלו קצר, מעת לעת כדי להגדיל את ה-VDS יגרום לאזור הניקוז של שכבת הדלדול להתרחב מעת לעת לאזור המקור , כך שאורך התעלה של אפס, כלומר בין חדירת הניקוז-מקור, החדירה, אזור המקור של רוב הספקים, אזור המקור, יהיה ישר כדי לעמוד בשכבת הדלדול של ה- קליטת השדה החשמלי, להגיע לאזור הדליפה, וכתוצאה מכך תעודה מזהה גדולה.

4. התנגדות כניסה DC RGS-כלומר, היחס בין המתח שנוסף בין מקור השער לזרם השער, מאפיין זה מתבטא לפעמים במונחים של זרם השער הזורם דרך ה-RGS של השער MOSFET יכול בקלות לעלות על 1010Ω. 5.

5. טרנסמוליכות בתדר נמוך gm ב-VDS עבור ערך קבוע של התנאים, המיקרו-שונות של זרם הניקוז ו- זרם הניקוז הוא להראות שהגברת ה-MOSFET של פרמטר חשוב, בדרך כלל בטווח של כמה עד כמה mA/V. ה-MOSFET יכול בקלות לחרוג 1010Ω.