Postoje dvije glavne vrste MOSFET-a: tip s podijeljenim spojem i tip s izoliranim vratima. Spojni MOSFET (JFET) nazvan je jer ima dva PN spoja i izolirana vrataMOSFET(JGFET) nazvan je jer su vrata potpuno izolirana od ostalih elektroda. Trenutno se među MOSFET-ovima s izoliranim vratima najčešće koristi MOSFET, koji se naziva MOSFET (metal-oksid-poluvodič MOSFET); osim toga, tu su PMOS, NMOS i VMOS energetski MOSFET-ovi, kao i nedavno lansirani πMOS i VMOS energetski moduli, itd. .
Prema različitim kanalnim poluvodičkim materijalima, tip spoja i tip izolacijskih vrata dijele se na kanal i P kanal. Ako se podijeli prema načinu vodljivosti, MOSFET se može podijeliti na osiromašeni i poboljšani tip. Svi spojni MOSFET-ovi su osiromašenog tipa, a MOSFET-ovi s izoliranim vratima su i osiromašenog i poboljšanog tipa.
Tranzistori s efektom polja mogu se podijeliti na spojne tranzistore s efektom polja i MOSFET-ove. MOSFET-ovi su podijeljeni u četiri kategorije: N-kanalni depletion tip i tip poboljšanja; Tip iscrpljivanja P-kanala i tip poboljšanja.
Karakteristike MOSFET-a
Karakteristika MOSFET-a je napon južnih vrata UG; koji kontrolira njegov ID struje odvoda. U usporedbi s običnim bipolarnim tranzistorima, MOSFET-ovi imaju karakteristike visoke ulazne impedancije, niskog šuma, velikog dinamičkog raspona, male potrošnje energije i jednostavne integracije.
Kada se apsolutna vrijednost negativnog prednapona (-UG) poveća, osiromašeni sloj se povećava, kanal se smanjuje, a ID struje odvoda se smanjuje. Kada se apsolutna vrijednost negativnog prednapona (-UG) smanji, osiromašeni sloj se smanjuje, kanal se povećava, a odvodna struja ID raste. Može se vidjeti da je struja odvoda ID kontrolirana naponom vrata, tako da je MOSFET uređaj kontroliran naponom, to jest, promjene u izlaznoj struji kontrolirane su promjenama ulaznog napona, kako bi se postiglo pojačanje i druge svrhe.
Poput bipolarnih tranzistora, kada se MOSFET koristi u krugovima kao što je pojačanje, prednapon bi također trebao biti dodan na njegova vrata.
Vrata spojne cijevi s efektom polja treba primijeniti s obrnutim prednaponom, to jest, negativni napon vrata treba primijeniti na N-kanalnu cijev, a pozitivnu kvaku vrata treba primijeniti na P-kanalnu cijev. Ojačani MOSFET s izoliranim vratima trebao bi primijeniti napon prednjih vrata. Napon na vratima izolacijskog MOSFET-a s osiromašenim načinom rada može biti pozitivan, negativan ili "0". Metode dodavanja prednapona uključuju metodu fiksnog prednaprezanja, metodu samostalnog prednapona, metodu izravnog spajanja itd.
MOSFETima mnogo parametara, uključujući parametre istosmjerne struje, parametre izmjenične struje i granične parametre, ali u normalnoj upotrebi trebate obratiti pozornost samo na sljedeće glavne parametre: zasićenu struju odvod-izvor IDSS napon priklještenja Up, (spojna cijev i mod pražnjenja izolirani gate tube, ili napon uključivanja UT (ojačana izolirana gate tube), transkonduktivnost gm, probojni napon odvod-izvor BUDS, maksimalna disipacija snage PDSM i maksimalna struja odvod-izvor IDSM.
(1) Zasićena struja odvod-izvor
Zasićena struja odvod-izvor IDSS odnosi se na struju odvod-izvor kada je napon gejta UGS=0 u MOSFET-u spojnog ili izoliranog gejta.
(2) Napon prekidanja
Pinch-off napon UP odnosi se na napon gejta kada je veza odvod-izvor upravo prekinuta u MOSFET-u s izoliranim gejtom spojnog ili osiromašenog tipa. Kao što je prikazano na 4-25 za UGS-ID krivulju N-kanalne cijevi, značenje IDSS-a i UP-a može se jasno vidjeti.
(3) Napon uključivanja
Napon uključivanja UT odnosi se na napon vrata kada je veza odvod-izvor upravo uspostavljena u pojačanom izoliranom MOSFET-u vrata. Slika 4-27 prikazuje UGS-ID krivulju N-kanalne cijevi, a značenje UT može se jasno vidjeti.
(4) Transkonduktivnost
Transkonduktivnost gm predstavlja sposobnost napona vrata-izvora UGS da kontrolira odvodnu struju ID, to jest, omjer promjene u odvodnoj struji ID i promjene u naponu vrata-izvora UGS. 9m je važan parametar za mjerenje sposobnosti pojačanjaMOSFET.
(5) Probojni napon odvod-izvor
Probojni napon drain-source BUDS odnosi se na maksimalni drain-source napon koji MOSFET može prihvatiti kada je napon gate-source UGS konstantan. Ovo je ograničavajući parametar, a radni napon primijenjen na MOSFET mora biti manji od BUDS.
(6) Maksimalna disipacija snage
Maksimalno rasipanje snage PDSM također je granični parametar, koji se odnosi na maksimalno dopušteno rasipanje snage odvod-izvor bez pogoršanja performansi MOSFET-a. Kada se koristi, stvarna potrošnja energije MOSFET-a trebala bi biti manja od PDSM-a i ostaviti određenu marginu.
(7) Maksimalna struja odvod-izvor
Maksimalna struja odvod-izvor IDSM je još jedan granični parametar, koji se odnosi na maksimalnu struju dopuštenu da prođe između odvoda i izvora kada MOSFET radi normalno. Radna struja MOSFET-a ne smije premašiti IDSM.
1. MOSFET se može koristiti za pojačanje. Budući da je ulazna impedancija MOSFET pojačala vrlo visoka, spojni kondenzator može biti mali i ne moraju se koristiti elektrolitski kondenzatori.
2. Visoka ulazna impedancija MOSFET-a vrlo je pogodna za transformaciju impedancije. Često se koristi za transformaciju impedancije u ulaznom stupnju višestupanjskih pojačala.
3. MOSFET se može koristiti kao promjenjivi otpornik.
4. MOSFET se može jednostavno koristiti kao izvor konstantne struje.
5. MOSFET se može koristiti kao elektronički prekidač.
MOSFET ima karakteristike niskog unutarnjeg otpora, visokog otpornog napona, brzog prebacivanja i velike energije lavine. Projektirani raspon struje je 1A-200A, a raspon napona je 30V-1200V. Možemo prilagoditi električne parametre prema kupčevim područjima primjene i planovima primjene kako bismo poboljšali pouzdanost proizvoda korisnika, ukupnu učinkovitost pretvorbe i konkurentnost cijene proizvoda.
Usporedba MOSFET-a i tranzistora
(1) MOSFET je element upravljanja naponom, dok je tranzistor element upravljanja strujom. Kada je dozvoljeno uzimati samo malu količinu struje iz izvora signala, treba koristiti MOSFET; kada je napon signala nizak i dopuštena je velika količina struje iz izvora signala, treba koristiti tranzistor.
(2) MOSFET koristi većinske nositelje za provođenje struje, pa se naziva unipolarni uređaj, dok tranzistori imaju i većinske i manjinske nositelje za provođenje električne energije. Zove se bipolarni uređaj.
(3) Izvor i odvod nekih MOSFET-a mogu se koristiti naizmjenično, a napon vrata može biti pozitivan ili negativan, što je fleksibilnije od tranzistora.
(4) MOSFET može raditi pod uvjetima vrlo male struje i vrlo niskog napona, a njegov proizvodni proces može lako integrirati mnoge MOSFET-ove na silikonsku pločicu. Stoga su MOSFET-ovi naširoko korišteni u velikim integriranim krugovima.
Kako procijeniti kvalitetu i polaritet MOSFET-a
Odaberite raspon multimetra na RX1K, spojite crni ispitni kabel na D pol, a crveni ispitni kabel na S pol. Dodirnite G i D stup istovremeno rukom. MOSFET bi trebao biti u trenutnom stanju vodljivosti, to jest, igla mjerača se ljulja u položaj s manjim otporom. , a zatim dodirnete G i S polove rukama, MOSFET ne bi trebao imati odgovor, to jest, igla mjerača se neće pomaknuti natrag u nulti položaj. U ovom trenutku treba procijeniti da je MOSFET dobra cijev.
Odaberite raspon multimetra do RX1K i izmjerite otpor između tri pina MOSFET-a. Ako je otpor između jednog pina i druga dva pina beskonačan, i još uvijek je beskonačan nakon izmjene ispitnih vodiča, tada je ovaj pin G pol, a druga dva pina su S pol i D pol. Zatim pomoću multimetra jednom izmjerite vrijednost otpora između S i D pola, zamijenite ispitne kablove i ponovno izmjerite. Onaj s manjom vrijednošću otpora je crn. Ispitni kabel spojen je na S pol, a crveni ispitni kabel spojen je na D pol.
MOSFET otkrivanje i mjere opreza pri korištenju
1. Upotrijebite pokazivački multimetar za identifikaciju MOSFET-a
1) Koristite metodu mjerenja otpora za identifikaciju elektroda spojnog MOSFET-a
Prema fenomenu da su vrijednosti otpora naprijed i natrag PN spoja MOSFET-a različite, mogu se identificirati tri elektrode spoja MOSFET-a. Specifična metoda: Postavite multimetar na raspon R×1k, odaberite bilo koje dvije elektrode i izmjerite njihove vrijednosti otpora naprijed i nazad. Kada su vrijednosti otpora naprijed i nazad dviju elektroda jednake i iznose nekoliko tisuća ohma, tada su dvije elektrode odvod D i izvor S. Budući da su za spojne MOSFET-ove odvod i sors međusobno zamjenjivi, preostala elektroda mora biti vrata G. Također možete dodirnuti crni ispitni kabel (crveni ispitni kabel je također prihvatljiv) multimetra na bilo koju elektrodu, a drugi ispitni kabel na dodirnite preostale dvije elektrode redom kako biste izmjerili vrijednost otpora. Kada su dvaput izmjerene vrijednosti otpora približno jednake, elektroda u kontaktu s crnim ispitnim vodom je vrata, a druge dvije elektrode su odvod i izvor. Ako su dvaput izmjerene vrijednosti otpora obje vrlo velike, to znači da je to obrnuti smjer PN spoja, odnosno da su obje obrnute otpore. Može se utvrditi da se radi o N-kanalnom MOSFET-u, a crni ispitni vod je spojen na gate; ako su dvaput izmjerene vrijednosti otpora Vrijednosti otpora su vrlo male, što ukazuje da se radi o prednjem PN spoju, to jest o prednjem otporu, i utvrđeno je da se radi o P-kanalnom MOSFET-u. Crni ispitni kabel također je spojen na vrata. Ako se gornja situacija ne dogodi, možete zamijeniti crni i crveni ispitni vod i provoditi test u skladu s gornjom metodom dok se ne identificira mreža.
2) Koristite metodu mjerenja otpora za određivanje kvalitete MOSFET-a
Metoda mjerenja otpora je korištenje multimetra za mjerenje otpora između MOSFET izvora i odvoda, vrata i izvora, vrata i odvoda, vrata G1 i vrata G2 kako bi se utvrdilo odgovara li vrijednosti otpora navedenoj u MOSFET priručniku. Uprava je dobra ili loša. Specifična metoda: Prvo postavite multimetar na raspon R×10 ili R×100 i izmjerite otpor između izvora S i odvoda D, obično u rasponu od desetaka ohma do nekoliko tisuća ohma (može se vidjeti u priručnik koji navodi različite modele cijevi, njihove vrijednosti otpora su različite), ako je izmjerena vrijednost otpora veća od normalne vrijednosti, to može biti zbog lošeg unutarnjeg kontakta; ako je izmjerena vrijednost otpora beskonačna, to može biti unutarnji slomljeni stup. Zatim postavite multimetar na raspon R×10k, a zatim izmjerite vrijednosti otpora između vrata G1 i G2, između vrata i izvora te između vrata i odvoda. Kada su sve izmjerene vrijednosti otpora beskonačne, to znači da je cijev normalna; ako su gornje vrijednosti otpora premale ili postoji staza, to znači da je cijev loša. Treba napomenuti da ako su dva vrata slomljena u cijevi, metoda zamjene komponente može se koristiti za otkrivanje.
3) Koristite metodu unosa indukcijskog signala za procjenu sposobnosti pojačanja MOSFET-a
Specifična metoda: Upotrijebite razinu otpora multimetra R×100, spojite crveni ispitni kabel na izvor S, a crni ispitni kabel na odvod D. Dodajte napon napajanja od 1,5 V na MOSFET. U ovom trenutku, vrijednost otpora između odvoda i izvora je označena iglom mjerača. Zatim stisnite rukom vrata G spojnog MOSFET-a i dodajte inducirani naponski signal ljudskog tijela na vrata. Na taj način će se zbog efekta pojačanja cijevi promijeniti napon drejn-sors VDS i struja drejna Ib, odnosno promijeniti će se otpor između drejna i sorsa. Iz ovoga se može primijetiti da se kazaljka mjerača u velikoj mjeri njiše. Ako se igla ručne mrežne igle malo njiše, to znači da je sposobnost pojačanja cijevi slaba; ako se igla jako njiha, to znači da je sposobnost pojačanja cijevi velika; ako se igla ne miče, to znači da je cijev loša.
Prema gornjoj metodi, koristimo skalu R×100 multimetra za mjerenje spoja MOSFET 3DJ2F. Prvo otvorite G elektrodu cijevi i izmjerite otpor odvod-izvor RDS da bude 600Ω. Nakon držanja G elektrode rukom, igla mjerača se zanjiše ulijevo. Naznačeni otpor RDS je 12 kΩ. Ako se igla mjerača više zanjiha, to znači da je cijev dobra. , i ima veću sposobnost pojačanja.
Postoji nekoliko točaka koje treba imati na umu kada koristite ovu metodu: Prvo, kada testirate MOSFET i držite vrata svojom rukom, igla multimetra može se zanjihati udesno (vrijednost otpora se smanjuje) ili ulijevo (vrijednost otpora se povećava) . To je zbog činjenice da je AC napon induciran u ljudskom tijelu relativno visok, a različiti MOSFET-ovi mogu imati različite radne točke kada se mjere s rasponom otpora (bilo da rade u zasićenoj zoni ili nezasićenoj zoni). Ispitivanja su pokazala da se RDS većine cijevi povećava. Odnosno, kazaljka na satu se pomiče ulijevo; RDS nekoliko cijevi se smanjuje, uzrokujući pomicanje kazaljke na satu udesno.
Ali bez obzira na smjer u kojem se kazaljka na satu zanjiše, sve dok se kazaljka na satu više zamahuje, to znači da cijev ima veću sposobnost pojačanja. Drugo, ova metoda također funkcionira za MOSFET-ove. Ali treba napomenuti da je ulazni otpor MOSFET-a visok, a dopušteni inducirani napon gejta G ne bi trebao biti previsok, stoga nemojte štipati gejt izravno rukama. Morate koristiti izoliranu ručku odvijača da dodirnete vrata metalnom šipkom. , kako bi se spriječilo da se naboj izazvan ljudskim tijelom izravno doda na vrata, uzrokujući kvar vrata. Treće, nakon svakog mjerenja, GS polove treba kratko spojiti. To je zato što će biti mala količina naboja na GS spojnom kondenzatoru, što stvara VGS napon. Zbog toga se kazaljke na mjeraču možda neće pomaknuti prilikom ponovnog mjerenja. Jedini način pražnjenja naboja je kratki spoj naboja između GS elektroda.
4) Koristite metodu mjerenja otpora za prepoznavanje neoznačenih MOSFET-a
Prvo, upotrijebite metodu mjerenja otpora kako biste pronašli dva pina s vrijednostima otpora, odnosno izvor S i odvod D. Preostala dva pina su prva vrata G1 i druga vrata G2. Zapišite vrijednost otpora između izvora S i odvoda D izmjerenu prvo s dva ispitna voda. Zamijenite ispitne vodove i ponovno izmjerite. Zapišite izmjerenu vrijednost otpora. Crni ispitni kabel ima veću vrijednost otpora izmjerenu dva puta. Spojena elektroda je odvod D; crveni ispitni kabel spojen je na izvor S. S i D polovi identificirani ovom metodom također se mogu provjeriti procjenom sposobnosti pojačanja cijevi. To jest, crni ispitni kabel s velikom sposobnošću pojačanja spojen je na D pol; crveni ispitni kabel spojen je na masu na 8-polni. Rezultati ispitivanja obje metode trebali bi biti isti. Nakon određivanja položaja odvoda D i izvora S, instalirajte krug prema odgovarajućim položajima D i S. Općenito, G1 i G2 također će biti poravnati u nizu. Ovo određuje položaje dvaju vrata G1 i G2. Ovo određuje redoslijed pinova D, S, G1 i G2.
5) Koristite promjenu vrijednosti obrnutog otpora da odredite veličinu transkonduktivnosti
Prilikom mjerenja performansi transkonduktivnosti VMOSN MOSFET-a za poboljšanje kanala, možete upotrijebiti crveni ispitni kabel za spajanje sorsa S, a crni ispitni kabel na odvod D. To je jednako dodavanju obrnutog napona između sorsa i odvoda. U ovom trenutku, vrata su otvorena, a vrijednost obrnutog otpora cijevi je vrlo nestabilna. Odaberite raspon oma multimetra na raspon visokog otpora od R×10kΩ. U to vrijeme, napon u mjeraču je veći. Kada rukom dodirnete rešetku G, vidjet ćete da se vrijednost obrnutog otpora cijevi značajno mijenja. Što je veća promjena, to je veća vrijednost transkonduktivnosti cijevi; ako je transkonduktivnost cijevi koja se ispituje vrlo mala, upotrijebite ovu metodu za mjerenje Kada se, obrnuti otpor malo mijenja.
Mjere opreza za korištenje MOSFET-a
1) Kako bi se MOSFET koristio sigurno, granične vrijednosti parametara kao što su disipirana snaga cijevi, maksimalni napon odvod-izvor, maksimalni napon izlaz-izvor i maksimalna struja ne mogu se prekoračiti u dizajnu strujnog kruga.
2) Kada koristite različite tipove MOSFET-a, oni moraju biti spojeni na strujni krug u strogom skladu s potrebnim prednaponom, a mora se poštivati polaritet prednapona MOSFET-a. Na primjer, postoji PN spoj između sorsa vrata i odvoda spojnog MOSFET-a, a vrata N-kanalne cijevi ne mogu biti pozitivno prednapredna; vrata P-kanalne cijevi ne mogu biti negativno prednapredna, itd.
3) Budući da je ulazna impedancija MOSFET-a izuzetno visoka, pinovi moraju biti kratko spojeni tijekom transporta i skladištenja i moraju biti zapakirani s metalnom oklopom kako bi se spriječio vanjski inducirani potencijal od kvara vrata. Posebno imajte na umu da se MOSFET ne može staviti u plastičnu kutiju. Najbolje ga je čuvati u metalnoj kutiji. Istodobno, pazite da cijev bude otporna na vlagu.
4) Kako bi se spriječio induktivni kvar MOSFET vrata, svi ispitni instrumenti, radni stolovi, lemilice i sami sklopovi moraju biti dobro uzemljeni; kod lemljenja pinova prvo zalemite izvor; prije spajanja na strujni krug, cijev Svi krajevi vodiča trebaju biti međusobno kratko spojeni, a materijal koji stvara kratki spoj treba ukloniti nakon završetka zavarivanja; kada se cijev uklanja iz stalka za komponente, treba koristiti odgovarajuće metode kako bi se osiguralo da je ljudsko tijelo uzemljeno, kao što je korištenje prstena za uzemljenje; naravno, ako je napredno. Lemilo s plinskim grijanjem prikladnije je za zavarivanje MOSFET-a i osigurava sigurnost; cijev se ne smije umetnuti ili izvući iz kruga prije nego što se napajanje isključi. Prilikom korištenja MOSFET-a potrebno je obratiti pozornost na gore navedene sigurnosne mjere.
5) Prilikom ugradnje MOSFET-a, obratite pozornost na položaj ugradnje i pokušajte izbjeći blizinu grijaćeg elementa; kako bi se spriječile vibracije cijevnih spojnica, potrebno je zategnuti cijevnu školjku; kada su igle savijene, trebale bi biti 5 mm veće od veličine korijena kako bi se osiguralo da Izbjegavajte savijanje igala i propuštanje zraka.
Za energetske MOSFET-ove potrebni su dobri uvjeti za odvođenje topline. Budući da se MOSFET-ovi snage koriste u uvjetima visokog opterećenja, potrebno je projektirati dovoljno hladnjaka kako bi se osiguralo da temperatura kućišta ne prijeđe nazivnu vrijednost kako bi uređaj mogao raditi stabilno i pouzdano dugo vremena.
Ukratko, kako bi se osigurala sigurna uporaba MOSFET-a, postoji mnogo stvari na koje treba obratiti pozornost, a postoje i razne sigurnosne mjere koje treba poduzeti. Većina stručnog i tehničkog osoblja, posebno većina elektroničkih entuzijasta, mora nastaviti na temelju svoje stvarne situacije i poduzeti praktične načine za sigurno i učinkovito korištenje MOSFET-a.
Vrijeme objave: 15. travnja 2024
