Apakah fungsi MOSFET?

Terdapat dua jenis MOSFET utama: jenis simpang berpecah dan jenis pintu terlindung. Persimpangan MOSFET (JFET) dinamakan kerana ia mempunyai dua persimpangan PN, dan pintu bertebatMOSFET(JGFET) dinamakan kerana pintu terlindung sepenuhnya daripada elektrod lain. Pada masa ini, antara MOSFET pintu terlindung, yang paling biasa digunakan ialah MOSFET, dirujuk sebagai MOSFET (MOSFET logam-oksida-semikonduktor); selain itu, terdapat MOSFET kuasa PMOS, NMOS dan VMOS, serta modul kuasa πMOS dan VMOS yang dilancarkan baru-baru ini, dsb.

 

Mengikut bahan semikonduktor saluran yang berbeza, jenis simpang dan jenis pintu penebat dibahagikan kepada saluran dan saluran P. Jika dibahagikan mengikut mod kekonduksian, MOSFET boleh dibahagikan kepada jenis penyusutan dan jenis peningkatan. MOSFET simpang adalah semua jenis penyusutan, dan MOSFET get terlindung ialah kedua-dua jenis penyusutan dan jenis peningkatan.

Transistor kesan medan boleh dibahagikan kepada transistor kesan medan simpang dan MOSFET. MOSFET dibahagikan kepada empat kategori: Jenis penyusutan saluran N dan jenis peningkatan; Jenis penyusutan saluran P dan jenis peningkatan.

 

Ciri-ciri MOSFET

Ciri MOSFET ialah voltan pintu selatan UG; yang mengawal ID semasa longkangnya. Berbanding dengan transistor bipolar biasa, MOSFET mempunyai ciri-ciri impedans input yang tinggi, hingar rendah, julat dinamik yang besar, penggunaan kuasa yang rendah, dan penyepaduan yang mudah.

 

Apabila nilai mutlak voltan pincang negatif (-UG) meningkat, lapisan penyusutan meningkat, saluran berkurangan dan ID arus longkang berkurangan. Apabila nilai mutlak voltan pincang negatif (-UG) berkurangan, lapisan penyusutan berkurangan, saluran meningkat dan ID arus longkang meningkat. Ia boleh dilihat bahawa ID arus longkang dikawal oleh voltan pintu, jadi MOSFET adalah peranti terkawal voltan, iaitu, perubahan dalam arus keluaran dikawal oleh perubahan dalam voltan masukan, untuk mencapai penguatan dan tujuan lain.

 

Seperti transistor bipolar, apabila MOSFET digunakan dalam litar seperti amplifikasi, voltan pincang juga harus ditambah pada pintunya.

Pintu tiub kesan medan simpang hendaklah digunakan dengan voltan pincang songsang, iaitu voltan get negatif hendaklah digunakan pada tiub saluran N dan cakar pintu positif hendaklah digunakan pada tiub saluran P. MOSFET get penebat bertetulang harus menggunakan voltan pintu hadapan. Voltan get bagi MOSFET penebat mod penyusutan boleh menjadi positif, negatif atau "0". Kaedah menambah pincang termasuk kaedah pincang tetap, kaedah pincang dibekalkan sendiri, kaedah gandingan langsung, dsb.

MOSFETmempunyai banyak parameter, termasuk parameter DC, parameter AC dan parameter had, tetapi dalam penggunaan biasa, anda hanya perlu memberi perhatian kepada parameter utama berikut: tepu longkang-sumber arus IDSS voltan picit-off Naik, (tiub simpang dan mod penyusutan terlindung tiub get, atau Voltan hidupkan UT (tiub get penebat bertetulang), gm transkonduktans, voltan kerosakan punca saliran, PDSM pelesapan kuasa maksimum dan punca saliran maksimum IDSM semasa.

(1) Arus sumber saliran tepu

IDSS arus sumber saliran tepu merujuk kepada arus punca saliran apabila voltan get UGS=0 dalam satu simpang atau susutan get terlindung MOSFET.

(2) Voltan picit-off

Voltan picit-off UP merujuk kepada voltan pintu apabila sambungan punca saliran baru sahaja terputus di simpang atau MOSFET pintu terlindung jenis penyusutan. Seperti yang ditunjukkan dalam 4-25 untuk lengkung UGS-ID tiub saluran N, maksud IDSS dan UP dapat dilihat dengan jelas.

(3) Voltan hidupkan

Voltan hidupkan UT merujuk kepada voltan pintu apabila sambungan punca saliran baru dibuat dalam MOSFET pintu bertebat bertetulang. Rajah 4-27 menunjukkan lengkung UGS-ID tiub saluran N, dan maksud UT dapat dilihat dengan jelas.

(4) Transkonduktansi

Transkonduktans gm mewakili keupayaan voltan sumber get UGS untuk mengawal ID arus longkang, iaitu nisbah perubahan dalam ID arus longkang kepada perubahan voltan sumber get UGS. 9m adalah parameter penting untuk mengukur keupayaan amplifikasiMOSFET.

(5) Voltan kerosakan punca longkang

Voltan kerosakan punca parit BUDS merujuk kepada voltan punca saliran maksimum yang boleh diterima oleh MOSFET apabila voltan sumber get UGS malar. Ini ialah parameter mengehadkan dan voltan operasi yang digunakan pada MOSFET mestilah kurang daripada BUDS.

(6) Pelesapan kuasa maksimum

Pelesapan kuasa maksimum PDSM juga merupakan parameter had, yang merujuk kepada pelesapan kuasa sumber saliran maksimum yang dibenarkan tanpa kemerosotan prestasi MOSFET. Apabila digunakan, penggunaan kuasa sebenar MOSFET hendaklah kurang daripada PDSM dan meninggalkan margin tertentu.

(7) Arus sumber saliran maksimum

IDSM semasa sumber saliran maksimum ialah parameter had lain, yang merujuk kepada arus maksimum yang dibenarkan untuk mengalir antara longkang dan punca apabila MOSFET beroperasi secara normal. Arus operasi MOSFET tidak boleh melebihi IDSM.

1. MOSFET boleh digunakan untuk amplifikasi. Oleh kerana impedans input penguat MOSFET adalah sangat tinggi, kapasitor gandingan boleh menjadi kecil dan kapasitor elektrolitik tidak perlu digunakan.

2. Impedans input tinggi MOSFET sangat sesuai untuk transformasi impedans. Ia sering digunakan untuk transformasi impedans dalam peringkat input penguat berbilang peringkat.

3. MOSFET boleh digunakan sebagai perintang boleh ubah.

4. MOSFET boleh digunakan dengan mudah sebagai sumber arus malar.

5. MOSFET boleh digunakan sebagai suis elektronik.

 

MOSFET mempunyai ciri-ciri rintangan dalaman yang rendah, voltan tahan tinggi, pensuisan pantas, dan tenaga salji yang tinggi. Rentang arus yang direka ialah 1A-200A dan rentang voltan ialah 30V-1200V. Kami boleh melaraskan parameter elektrik mengikut medan aplikasi pelanggan dan rancangan aplikasi untuk meningkatkan kebolehpercayaan Produk pelanggan, kecekapan penukaran keseluruhan dan daya saing harga produk.

 

Perbandingan MOSFET vs Transistor

(1) MOSFET ialah elemen kawalan voltan, manakala transistor ialah elemen kawalan semasa. Apabila hanya sejumlah kecil arus dibenarkan diambil dari sumber isyarat, MOSFET harus digunakan; apabila voltan isyarat rendah dan sejumlah besar arus dibenarkan diambil dari sumber isyarat, transistor harus digunakan.

(2) MOSFET menggunakan pembawa majoriti untuk mengalirkan elektrik, jadi ia dipanggil peranti unipolar, manakala transistor mempunyai kedua-dua pembawa majoriti dan pembawa minoriti untuk mengalirkan elektrik. Ia dipanggil peranti bipolar.

(3) Sumber dan longkang beberapa MOSFET boleh digunakan secara bergantian, dan voltan pintu boleh menjadi positif atau negatif, yang lebih fleksibel daripada transistor.

(4) MOSFET boleh berfungsi dalam keadaan arus yang sangat kecil dan voltan yang sangat rendah, dan proses pembuatannya boleh dengan mudah menyepadukan banyak MOSFET pada wafer silikon. Oleh itu, MOSFET telah digunakan secara meluas dalam litar bersepadu berskala besar.

 

Bagaimana untuk menilai kualiti dan kekutuban MOSFET

Pilih julat multimeter kepada RX1K, sambungkan petunjuk ujian hitam ke kutub D, dan petunjuk ujian merah ke kutub S. Sentuh kutub G dan D pada masa yang sama dengan tangan anda. MOSFET hendaklah dalam keadaan pengaliran serta-merta, iaitu jarum meter berayun ke kedudukan dengan rintangan yang lebih kecil. , dan kemudian sentuh tiang G dan S dengan tangan anda, MOSFET sepatutnya tidak mempunyai tindak balas, iaitu jarum meter tidak akan bergerak kembali ke kedudukan sifar. Pada masa ini, ia harus dinilai bahawa MOSFET adalah tiub yang baik.

Pilih julat multimeter hingga RX1K, dan ukur rintangan antara tiga pin MOSFET. Jika rintangan antara satu pin dan dua pin yang lain adalah tidak terhingga, dan ia masih tidak terhingga selepas menukar petunjuk ujian, Maka pin ini ialah kutub G, dan dua pin lain ialah kutub S dan kutub D. Kemudian gunakan multimeter untuk mengukur nilai rintangan antara kutub S dan kutub D sekali, tukarkan petunjuk ujian dan ukur semula. Yang mempunyai nilai rintangan yang lebih kecil adalah hitam. Pemimpin ujian disambungkan ke kutub S, dan petunjuk ujian merah disambungkan ke kutub D.

 

Pengesanan MOSFET dan langkah berjaga-jaga penggunaan

1. Gunakan multimeter penunjuk untuk mengenal pasti MOSFET

1) Gunakan kaedah pengukuran rintangan untuk mengenal pasti elektrod simpang MOSFET

Mengikut fenomena bahawa nilai rintangan hadapan dan belakang bagi simpang PN MOSFET adalah berbeza, tiga elektrod simpang MOSFET boleh dikenal pasti. Kaedah khusus: Tetapkan multimeter kepada julat R×1k, pilih mana-mana dua elektrod, dan ukur nilai rintangan hadapan dan belakang masing-masing. Apabila nilai rintangan hadapan dan belakang bagi dua elektrod adalah sama dan adalah beberapa ribu ohm, maka kedua-dua elektrod tersebut ialah longkang D dan punca S masing-masing. Kerana untuk MOSFET simpang, longkang dan sumber boleh ditukar ganti, baki elektrod mestilah pintu G. Anda juga boleh menyentuh petunjuk ujian hitam (plumbum ujian merah juga boleh diterima) multimeter ke mana-mana elektrod, dan petunjuk ujian yang lain ke sentuh baki dua elektrod dalam urutan untuk mengukur nilai rintangan. Apabila nilai rintangan yang diukur dua kali adalah lebih kurang sama, elektrod yang bersentuhan dengan plumbum ujian hitam ialah pintu gerbang, dan dua elektrod yang lain ialah longkang dan punca masing-masing. Jika nilai rintangan yang diukur dua kali adalah kedua-duanya sangat besar, ini bermakna ia adalah arah songsang bagi simpang PN, iaitu, kedua-duanya adalah rintangan songsang. Ia boleh ditentukan bahawa ia adalah MOSFET saluran N, dan petunjuk ujian hitam disambungkan ke pintu; jika nilai rintangan diukur dua kali ialah Nilai rintangan adalah sangat kecil, menunjukkan bahawa ia adalah simpang PN hadapan, iaitu rintangan hadapan, dan ia ditentukan sebagai MOSFET saluran P. Plumbum ujian hitam juga disambungkan ke pintu pagar. Jika situasi di atas tidak berlaku, anda boleh menggantikan petunjuk ujian hitam dan merah dan menjalankan ujian mengikut kaedah di atas sehingga grid dikenal pasti.

 

2) Gunakan kaedah pengukuran rintangan untuk menentukan kualiti MOSFET

Kaedah pengukuran rintangan adalah dengan menggunakan multimeter untuk mengukur rintangan antara sumber dan longkang MOSFET, pintu dan punca, pintu dan longkang, pintu G1 dan pintu G2 untuk menentukan sama ada ia sepadan dengan nilai rintangan yang ditunjukkan dalam manual MOSFET. Pengurusan itu baik atau buruk. Kaedah khusus: Mula-mula, tetapkan multimeter kepada julat R × 10 atau R × 100, dan ukur rintangan antara punca S dan longkang D, biasanya dalam julat berpuluh-puluh ohm hingga beberapa ribu ohm (ia boleh dilihat dalam manual bahawa pelbagai model tiub, nilai rintangan mereka adalah berbeza), jika nilai rintangan diukur adalah lebih besar daripada nilai biasa, ia mungkin disebabkan oleh sentuhan dalaman yang lemah; jika nilai rintangan yang diukur adalah tidak terhingga, ia mungkin tiang patah dalaman. Kemudian tetapkan multimeter kepada julat R×10k, dan kemudian ukur nilai rintangan antara get G1 dan G2, antara get dan punca, dan antara get dan longkang. Apabila nilai rintangan yang diukur semuanya tidak terhingga, maka Ia bermakna bahawa tiub adalah normal; jika nilai rintangan di atas terlalu kecil atau terdapat laluan, bermakna tiub itu buruk. Perlu diingatkan bahawa jika dua pintu dipecahkan dalam tiub, kaedah penggantian komponen boleh digunakan untuk pengesanan.

 

3) Gunakan kaedah input isyarat aruhan untuk menganggar keupayaan penguatan MOSFET

Kaedah khusus: Gunakan paras R×100 bagi rintangan multimeter, sambungkan plumbum ujian merah ke punca S, dan plumbum ujian hitam ke longkang D. Tambahkan voltan bekalan kuasa 1.5V ke MOSFET. Pada masa ini, nilai rintangan antara longkang dan punca ditunjukkan oleh jarum meter. Kemudian cubit pintu G persimpangan MOSFET dengan tangan anda, dan tambahkan isyarat voltan teraruh badan manusia ke pintu pagar. Dengan cara ini, disebabkan oleh kesan amplifikasi tiub, voltan sumber saliran VDS dan arus longkang Ib akan berubah, iaitu rintangan antara longkang dan punca akan berubah. Daripada ini, dapat diperhatikan bahawa jarum meter berayun ke tahap yang besar. Jika jarum jarum grid pegang tangan berayun sedikit, ini bermakna keupayaan penguatan tiub adalah lemah; jika jarum berayun dengan hebat, ini bermakna keupayaan penguatan tiub adalah besar; jika jarum tidak bergerak bermakna tiub itu buruk.

 

Mengikut kaedah di atas, kami menggunakan skala R×100 multimeter untuk mengukur simpang MOSFET 3DJ2F. Mula-mula buka elektrod G tiub dan ukur rintangan sumber saliran RDS menjadi 600Ω. Selepas memegang elektrod G dengan tangan anda, jarum meter berayun ke kiri. RDS rintangan yang ditunjukkan ialah 12kΩ. Jika jarum meter berayun lebih besar, bermakna tiubnya bagus. , dan mempunyai keupayaan amplifikasi yang lebih besar.

 

Terdapat beberapa perkara yang perlu diperhatikan apabila menggunakan kaedah ini: Pertama, apabila menguji MOSFET dan memegang pintu pagar dengan tangan anda, jarum multimeter mungkin berayun ke kanan (nilai rintangan berkurangan) atau ke kiri (nilai rintangan meningkat) . Ini disebabkan oleh fakta bahawa voltan AC yang diinduksi oleh badan manusia adalah agak tinggi, dan MOSFET yang berbeza mungkin mempunyai titik kerja yang berbeza apabila diukur dengan julat rintangan (sama ada beroperasi dalam zon tepu atau zon tak tepu). Ujian telah menunjukkan bahawa RDS kebanyakan tiub meningkat. Iaitu, tangan jam tangan dihayun ke kiri; RDS beberapa tiub berkurangan, menyebabkan jam tangan dihayun ke kanan.

Tetapi tanpa mengira arah di mana tangan jam tangan berayun, selagi tangan jam tangan berayun lebih besar, ini bermakna tiub mempunyai keupayaan amplifikasi yang lebih besar. Kedua, kaedah ini juga berfungsi untuk MOSFET. Tetapi perlu diingatkan bahawa rintangan input MOSFET adalah tinggi, dan voltan teraruh yang dibenarkan bagi pintu G tidak boleh terlalu tinggi, jadi jangan cubit pintu pagar secara langsung dengan tangan anda. Anda mesti menggunakan pemegang terlindung pemutar skru untuk menyentuh pintu pagar dengan rod logam. , untuk mengelakkan cas yang disebabkan oleh tubuh manusia daripada ditambah terus ke pintu pagar, menyebabkan kerosakan pintu. Ketiga, selepas setiap pengukuran, tiang GS hendaklah dilitar pintas. Ini kerana akan terdapat sedikit cas pada kapasitor simpang GS, yang membina voltan VGS. Akibatnya, tangan meter mungkin tidak bergerak semasa mengukur semula. Satu-satunya cara untuk menyahcas cas adalah dengan litar pintas cas antara elektrod GS.

4) Gunakan kaedah pengukuran rintangan untuk mengenal pasti MOSFET yang tidak bertanda

Pertama, gunakan kaedah mengukur rintangan untuk mencari dua pin yang mempunyai nilai rintangan iaitu punca S dan longkang D. Baki dua pin ialah get pertama G1 dan get kedua G2. Tuliskan nilai rintangan antara punca S dan longkang D yang diukur dengan dua petunjuk ujian terlebih dahulu. Tukar petunjuk ujian dan ukur semula. Tulis nilai rintangan yang diukur. Yang mempunyai nilai rintangan yang lebih besar diukur dua kali ialah petunjuk ujian hitam. Elektrod yang disambungkan ialah longkang D; plumbum ujian merah disambungkan kepada punca S. Kutub S dan D yang dikenal pasti melalui kaedah ini juga boleh disahkan dengan menganggar keupayaan penguatan tiub. Iaitu, petunjuk ujian hitam dengan keupayaan amplifikasi yang besar disambungkan ke kutub D; plumbum ujian merah disambungkan ke tanah ke 8-tiang. Keputusan ujian kedua-dua kaedah hendaklah sama. Selepas menentukan kedudukan longkang D dan punca S, pasangkan litar mengikut kedudukan D dan S yang sepadan. Secara amnya, G1 dan G2 juga akan dijajarkan mengikut turutan. Ini menentukan kedudukan dua pintu G1 dan G2. Ini menentukan susunan pin D, S, G1 dan G2.

5) Gunakan perubahan dalam nilai rintangan songsang untuk menentukan saiz transkonduktans

Apabila mengukur prestasi transkonduktansi MOSFET peningkatan saluran VMOSN, anda boleh menggunakan petunjuk ujian merah untuk menyambungkan punca S dan petunjuk ujian hitam ke longkang D. Ini bersamaan dengan menambah voltan terbalik antara punca dan longkang. Pada masa ini, pintu adalah litar terbuka, dan nilai rintangan terbalik tiub adalah sangat tidak stabil. Pilih julat ohm multimeter kepada julat rintangan tinggi R×10kΩ. Pada masa ini, voltan dalam meter lebih tinggi. Apabila anda menyentuh grid G ​​dengan tangan anda, anda akan mendapati bahawa nilai rintangan songsang tiub berubah dengan ketara. Semakin besar perubahan, semakin tinggi nilai transkonduktans tiub; jika transkonduktansi tiub yang diuji adalah sangat kecil, gunakan kaedah ini untuk mengukur Apabila , rintangan songsang berubah sedikit.

 

Langkah berjaga-jaga untuk menggunakan MOSFET

1) Untuk menggunakan MOSFET dengan selamat, nilai had parameter seperti kuasa lesap tiub, voltan sumber saliran maksimum, voltan sumber get maksimum dan arus maksimum tidak boleh melebihi dalam reka bentuk litar.

2) Apabila menggunakan pelbagai jenis MOSFET, mereka mesti disambungkan ke litar mengikut ketat dengan pincang yang diperlukan, dan kekutuban pincang MOSFET mesti diperhatikan. Sebagai contoh, terdapat persimpangan PN antara sumber get dan longkang MOSFET persimpangan, dan get bagi tiub saluran-N tidak boleh dipincang secara positif; pintu tiub saluran P tidak boleh berat sebelah negatif, dsb.

3) Oleh kerana impedans input MOSFET adalah sangat tinggi, pin mesti dilitar pintas semasa pengangkutan dan penyimpanan, dan mesti dibungkus dengan pelindung logam untuk mengelakkan potensi teraruh luaran daripada kerosakan pintu. Khususnya, sila ambil perhatian bahawa MOSFET tidak boleh diletakkan di dalam kotak plastik. Adalah lebih baik untuk menyimpannya dalam kotak logam. Pada masa yang sama, beri perhatian untuk memastikan tiub kalis lembapan.

4) Untuk mengelakkan kerosakan induktif gerbang MOSFET, semua instrumen ujian, meja kerja, seterika pematerian, dan litar sendiri mesti dibumikan dengan baik; apabila memateri pin, pateri sumbernya terlebih dahulu; sebelum menyambung ke litar, tiub Semua hujung plumbum hendaklah disambung pintas antara satu sama lain, dan bahan litar pintas hendaklah dikeluarkan selepas kimpalan selesai; apabila mengeluarkan tiub dari rak komponen, kaedah yang sesuai harus digunakan untuk memastikan badan manusia dibumikan, seperti menggunakan cincin pembumian; sudah tentu, jika maju Seterika pematerian yang dipanaskan gas adalah lebih mudah untuk mengimpal MOSFET dan memastikan keselamatan; tiub tidak boleh dimasukkan ke dalam atau ditarik keluar dari litar sebelum kuasa dimatikan. Langkah-langkah keselamatan di atas mesti diberi perhatian apabila menggunakan MOSFET.

5) Apabila memasang MOSFET, perhatikan kedudukan pemasangan dan cuba elakkan berada dekat dengan elemen pemanas; untuk mengelakkan getaran kelengkapan paip, perlu mengetatkan cangkang tiub; apabila plumbum pin dibengkokkan, ia hendaklah 5 mm lebih besar daripada saiz akar untuk memastikan bahawa Elakkan membengkokkan pin dan menyebabkan kebocoran udara.

Untuk MOSFET kuasa, keadaan pelesapan haba yang baik diperlukan. Oleh kerana MOSFET kuasa digunakan dalam keadaan beban tinggi, sink haba yang mencukupi mesti direka bentuk untuk memastikan suhu kotak tidak melebihi nilai undian supaya peranti boleh berfungsi dengan stabil dan boleh dipercayai untuk masa yang lama.

Pendek kata, untuk memastikan penggunaan MOSFET yang selamat, terdapat banyak perkara yang perlu diberi perhatian, dan terdapat juga pelbagai langkah keselamatan yang perlu diambil. Majoriti kakitangan profesional dan teknikal, terutamanya majoriti peminat elektronik, mesti meneruskan berdasarkan situasi sebenar mereka dan mengambil cara Praktikal untuk menggunakan MOSFET dengan selamat dan berkesan.