MOSFET негиздери: 13 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:42

Саламатсызбы! Бул Нускамада мен сизге MOSFETтердин негиздерин үйрөтөм, жана негизи менен мен чындыгында негиздерди айтып жатам. Бул видео эч качан MOSFETти профессионалдуу изилдебеген, бирок аларды долбоорлордо колдонууну каалаган адам үчүн идеалдуу. Мен n жана p каналы MOSFETs, аларды кантип колдонуу керек, алар эмнеси менен айырмаланат, экөө тең эмне үчүн маанилүү, эмне үчүн MOSFET драйверлери жана ушул сыяктуу нерселер жөнүндө сүйлөшөм. Мен ошондой эле MOSFETтер жөнүндө анча белгилүү эмес фактылар жана башка көптөгөн нерселер жөнүндө сүйлөшөм.

Келгиле, ага кирели.

1 -кадам: Видеону көрүү

Видеолордо бул долбоорду куруу үчүн керектүү деталдар камтылган. Видеодо анимациялар бар, алар фактыларды тез түшүнүүгө жардам берет. Эгер сиз көргөзмөнү жактырсаңыз, аны көрө аласыз, бирок текстти жактырсаңыз, кийинки кадамдарды аткарыңыз.

2 -кадам: FET

MOSFETти баштоодон мурун, мен сизге мурунку JFET же Junction Field Effect Transistor менен тааныштырайын. Бул MOSFETти түшүнүүнү бир аз жеңилдетет.

JFETтин кесилиши сүрөттө көрсөтүлгөн. Терминалдар MOSFET терминалдарына окшош. Борбордук бөлүк субстрат же корпус деп аталат жана ал жөн гана n түрүнө же p түрүндөгү жарым өткөргүчкө FET түрүнө жараша болот. Региондор субстратта өстүрүлөт, бирок дарбаза, дренаж жана булак деп аталат. Кандай гана чыңалууну колдонбосун, сиз бул аймактарга кайрыласыз.

Бүгүн, практикалык көз караштан алганда, анын мааниси өтө аз. Мен мындан ары түшүндүрмө бергим келбейт, анткени ал өтө техникалык болуп калат жана ансыз деле талап кылынбайт.

JFETтин символу MOSFETтин символун түшүнүүгө жардам берет.

3 -кадам: MOSFET

Андан кийин MOSFET келет, дарбаза терминалында чоң айырмачылык бар. Дарбаза терминалы үчүн контакт жасоодон мурун субстраттын үстүндө кремний диоксидинин катмары өстүрүлөт. Бул анын метал оксиди жарым өткөргүч талаа эффект транзистору деп аталышынын себеби. SiO2 абдан жакшы диэлектрик, же изолятор десеңиз болот. Бул он шкаладагы дарбазанын каршылыгын он омго чейин жогорулатат жана биз MOSFET дарбазасында Ig дайыма нөлгө барабар деп ойлойбуз. Ал ошондой эле изоляцияланган дарбаза талаа эффектинин транзистору (IGFET) деп аталат. Алюминий сыяктуу жакшы өткөргүчтүн катмары үч региондун үстүнөн кошумча түрдө өстүрүлөт, андан кийин байланыштар түзүлөт. Дарбаза аймагында сиз параллель пластиналуу конденсатордун түзүлүшкө ээ болгонун көрө аласыз жана ал чындыгында дарбазанын терминалына бир топ сыйымдуулукту киргизет. Бул сыйымдуулук дарбазанын сыйымдуулугу деп аталат жана эгер эске алынбаса сиздин схемаңызды оңой эле жок кыла алат. Булар профессионалдык деңгээлде окуп жатканда да абдан маанилүү.

MOSFET символун тиркелген сүрөттө көрүүгө болот. Дарбазага башка линияны коюу JFETтерге тиешелүү болсо, дарбаза изоляцияланганын көрсөтүп турат. Бул символдогу жебе багыты MOSFET ичиндеги электрон агымынын шарттуу багытын чагылдырат, ал азыркы агымга карама -каршы келет

4 -кадам: MOSFET 4 терминалдык түзмөкпү?

Дагы бир нерсени кошумчалагым келет, көпчүлүк MOSFETти үч терминалдуу түзмөк деп ойлошот, ал эми иш жүзүндө MOSFETтер төрт терминалдык түзмөк. Төртүнчү терминал - дене терминалы. Сиз MOSFET үчүн тиркелген белгини көргөн болушуңуз мүмкүн, борбордук терминал дене үчүн.

Бирок эмне үчүн дээрлик бардык MOSFETтерден үч гана терминал чыгат?

Дене терминалы булакка ички кыскартылган, анткени бул жөнөкөй ICлердин колдонулушунда эч кандай пайда жок, андан кийин символ бизге тааныш болуп калат.

Дене терминалы көбүнчө татаал CMOS технологиясы IC чыгарылганда колдонулат. Бул n -канал MOSFET үчүн болгонун эске алыңыз, эгер MOSFET p -канал болсо, сүрөт бир аз башкача болот.

5 -кадам: Бул кантип иштейт

Макул, эми анын кантип иштээрин карап көрөлү.

Биполярдык кошулуу транзистору же BJT - бул учурдагы башкарылуучу түзмөк, демек анын базалык терминалындагы токтун агымы транзистор аркылуу өтүүчү токту аныктайт, бирок биз MOSFETs дарбазасы терминалында токтун эч кандай ролу жок экенин билебиз. бул чыңалуу башкарылуучу түзмөк деп айта алабыз, анткени дарбаза тогу дайыма нөлгө барабар эмес, бирок анын түзүлүшүнө байланыштуу, мен аны бул инструкцияда түшүндүрбөйм, анткени анын татаалдыгы.

Келгиле, n Channel MOSFETти карап көрөлү. Дарбазанын терминалында эч кандай чыңалуу колдонулбаганда, субстрат менен дренаж менен булактын ортосундагы эки диод бар, алар дренаж менен булактын ортосундагы жолду 10 Ом 12 карама каршылыкка алып келет.

Мен азыр булакты туташтырып, дарбазанын чыңалуусун көбөйтө баштадым. Белгилүү бир минималдуу чыңалууга жеткенде, каршылык төмөндөйт жана MOSFET өткөрө баштайт жана ток дренаждан булакка агып баштайт. Бул минималдуу чыңалуу MOSFETтин босоголук чыңалуусу деп аталат жана учурдагы агым MOSFETтин субстратында дренаждан булакка чейин каналдын пайда болушуна байланыштуу. Аталышынан көрүнүп тургандай, n Channel MOSFETте, канал учурдагы алып жүрүүчүлөрдүн n түрүнөн, б.а. электрондон турат, бул субстраттын түрүнө карама -каршы келет.

6 -кадам: Бирок…

Бул жерде гана башталды. Босого чыңалуусун колдонуу сиз MOSFETти колдонууга даяр экениңизди билдирбейт. Эгерде сиз IRFZ44N маалымат баракчасын карасаңыз, анда MOSFET каналы, анын босоголук чыңалуусунда ал аркылуу белгилүү бир минималдуу ток гана агып өтөөрүн көрөсүз. Эгерде сиз жөн гана LED сыяктуу кичине жүктөрдү колдонууну кааласаңыз, анда жакшы, бирок анда эмне керек. Ошентип, көбүрөөк ток тарткан чоң жүктөрдү колдонуу үчүн дарбазага көбүрөөк чыңалуу керек болот. Дарбазанын чыңалуусу каналды жакшыртат, ал аркылуу көбүрөөк ток агат. MOSFETти толугу менен күйгүзүү үчүн дарбаза менен булактын ортосундагы чыңалуу Vgs 10-12 Вольттун тегерегинде болушу керек, башкача айтканда, эгер булак жерге туташкан болсо, дарбаза 12 Вольтто же андан жогору болушу керек.

Биз жаңы эле талкуулаган MOSFET, дарбазанын чыңалуусу жогорулаган сайын канал жакшырып бараткандыктан, MOSFETти жакшыртуучу түрү деп аталат. MOSFETтин MOSFET деп аталган дагы бир түрү бар. Негизги айырмачылык каналдын MOSFET түгөнүү түрүндө бар экендигинде. MOSFETтин бул түрү, адатта, базарларда жок. MOSFET түгөнүү символу башкача, катуу сызык канал мурунтан эле бар экенин көрсөтөт.

7 -кадам: Эмне үчүн MOSFET драйверлери?

Эми сиз MOSFETти башкаруу үчүн микроконтроллерди колдонуп жатасыз дейли, андан кийин дарбазага максималдуу 5 Вольт же андан аз колдонсоңуз болот, бул жогорку ток жүктөөлөрү үчүн жетишсиз болот.

Сиз эмне кыла аласыз, TC4420 сыяктуу MOSFET драйверин колдонсоңуз болот, анын логинасына логикалык сигналды беришиңиз керек, ал калганына кам көрөт же сиз өзүңүз драйвер кура аласыз, бирок MOSFET драйверинин дагы бир топ артыкчылыктары бар ал ошондой эле дарбазанын сыйымдуулугу ж.

MOSFET толугу менен күйгүзүлгөндө, анын каршылыгы Рдсон менен белгиленет жана аны маалымат барагынан оңой табууга болот.

8 -кадам: P Channel MOSFET

P канал MOSFET n канал MOSFETке карама -каршы. Ток булактан агып кетет жана канал заряд ташуучулардын p түрүнөн, б.а. тешиктерден турат.

P каналындагы MOSFET булагы эң жогорку потенциалга ээ болушу керек жана аны толугу менен күйгүзүү үчүн терс 10-12 Вольт болушу керек

Мисалы, эгер булак 12 Вольтко байланган болсо, нөл вольттогу дарбаза аны толугу менен күйгүзө алышы керек, ошондуктан биз дарбазага 0 Вольт колдонуу ап каналын MOSFET күйгүзүү деп айтабыз жана ушул талаптарга байланыштуу MOSFET драйвери үчүн n каналын p каналы MOSFET менен түз колдонууга болбойт. P канал MOSFET драйверлери рынокто жеткиликтүү (TC4429 сыяктуу) же жөн эле n канал MOSFET драйвери менен инверторду колдонсоңуз болот. P каналы MOSFETs n каналы MOSFETтерге караганда салыштырмалуу жогору каршылыкка ээ, бирок бул ар дайым мүмкүн болгон тиркемелер үчүн n канал MOSFETти колдоно аласыз дегенди билдирбейт.

9 -кадам: Бирок эмне үчүн?

Биринчи конфигурацияда MOSFETти колдонушуңуз керек дейли. Сиз MOSFETти түзмөктү жерге туташтыруу үчүн колдонуп жатканыңыз үчүн, бул которуу түрү аз тараптуу өтүү деп аталат. N каналы MOSFET бул жумушка эң ылайыктуу болмок, анткени Vgs өзгөрбөйт жана 12 Вольтто оңой сакталат.

Бирок, эгер сиз жогорку каналды которуштуруу үчүн n канал MOSFETти колдонууну кааласаңыз, булак жер менен Vccтин ортосунда болушу мүмкүн, бул дарбазанын чыңалуусу туруктуу болгондо Vgs чыңалуусуна таасирин тийгизет. Бул MOSFETтин туура иштешине чоң таасирин тийгизет. Эгерде Vgs орточо 20 Вольттун тегерегиндеги максималдуу мааниден ашып кетсе, MOSFET күйүп кетет.

Демек, бул жерде n канал MOSFETти колдонуу торт басуу эмес, биз эмне кылабыз, биз көбүрөөк ON каршылыгына карабастан, M каналы MOSFETти колдонобуз, анткени анын артыкчылыгы Vgs жогорку каптал которуштуруу учурунда туруктуу болот. Бутстрапинг сыяктуу башка ыкмалар да бар, бирок мен аларды азырынча жаппайм.

10-кадам: Id-Vds ийри сызыгы

Акырында, келгиле, бул Id-Vds ийри сызыгын тез карап көрөлү. MOSFET үч региондо иштейт, Vgs босоголук чыңалуудан аз болгондо, MOSFET кесилген аймакта, б.а. өчүрүлгөн. Эгерде Vgs босоголук чыңалуудан чоң болсо, бирок дренаж менен булак менен босоголук чыңалуу ортосундагы чыңалуунун суммасынан азыраак болсо, анда ал триоддук аймакта же сызыктуу аймакта деп айтылат. Лайнер аймагында MOSFET чыңалуу өзгөрмөсүнүн каршылыгы катары колдонулушу мүмкүн. Эгерде Vgs айтылган чыңалуу суммасынан чоң болсо, анда дренаждык ток туруктуу болуп калат, ал каныккан аймакта иштеп жатат жана MOSFETти которгуч катары иштетиши керек, анткени бул аймакта максималдуу ток MOSFET аркылуу өтө алат. бул аймакта.

11 -кадам: Бөлүктөрдүн сунуштары

n Channel MOSFET: IRFZ44N

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

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

n Channel MOSFET драйвери: TC4420US -

p Channel MOSFET Driver: TC4429

12 -кадам: Бул болду

Сиз азыр MOSFETтин негиздери менен тааныш болушуңуз жана долбооруңуз үчүн эң сонун MOSFETти чече алышыңыз керек.

Бирок MOSFETти качан колдонушубуз керек? MOSFET'тер BJTлерге салыштырмалуу эң жогорку электр энергиясын жоготуу артыкчылыгына ээ.

Эгерде мен бир нерсени сагындым, же жаңылып жатсам, же сизде кеңештер болсо, төмөндө комментарий калтырыңыз.

Instructables жана YouTube каналыбызга жазылууну карап көрүңүз. Окуганыңыз үчүн рахмат, кийинки инструкцияда жолугабыз.

13 -кадам: Колдонулган бөлүктөр

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

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

n Channel MOSFET драйвери: TC4420US -

p Channel MOSFET Driver: TC4429