Care sunt funcțiile MOSFET-ului?

Există două tipuri majore de MOSFET: tip joncțiune divizată și tip poartă izolată. Junction MOSFET (JFET) este numită deoarece are două joncțiuni PN și poartă izolatăMOSFET(JGFET) este numit deoarece poarta este complet izolată de alți electrozi. În prezent, dintre MOSFET-urile cu poartă izolată, cel mai des folosit este MOSFET, denumit MOSFET (MOSFET metal-oxid-semiconductor); în plus, există MOSFET-uri de putere PMOS, NMOS și VMOS, precum și modulele de putere πMOS și VMOS lansate recent, etc.

 

În funcție de diferitele materiale semiconductoare ale canalelor, tipul de joncțiune și tipul de poartă izolatoare sunt împărțite în canal și canal P. Dacă este împărțit în funcție de modul de conductivitate, MOSFET poate fi împărțit în tip de epuizare și tip de îmbunătățire. MOSFET-urile de joncțiune sunt toate de tip epuizare, iar MOSFET-urile cu poartă izolată sunt atât de tip epuizare, cât și de tip îmbunătățire.

Tranzistoarele cu efect de câmp pot fi împărțite în tranzistoare cu efect de câmp de joncțiune și MOSFET. MOSFET-urile sunt împărțite în patru categorii: tipul de epuizare a canalului N și tipul de îmbunătățire; Tipul de epuizare a canalului P și tipul de îmbunătățire.

 

Caracteristicile MOSFET

Caracteristica unui MOSFET este tensiunea poarta de sud UG; care controlează ID-ul curentului de scurgere. În comparație cu tranzistoarele bipolare obișnuite, MOSFET-urile au caracteristicile unei impedanțe de intrare ridicate, zgomot redus, gamă dinamică mare, consum redus de energie și integrare ușoară.

 

Când valoarea absolută a tensiunii de polarizare negativă (-UG) crește, stratul de epuizare crește, canalul scade și curentul de scurgere ID scade. Când valoarea absolută a tensiunii de polarizare negativă (-UG) scade, stratul de epuizare scade, canalul crește, iar curentul de scurgere ID crește. Se poate observa că ID-ul curentului de scurgere este controlat de tensiunea porții, astfel încât MOSFET-ul este un dispozitiv controlat de tensiune, adică modificările curentului de ieșire sunt controlate de modificările tensiunii de intrare, astfel încât să se realizeze amplificarea și alte scopuri.

 

La fel ca tranzistoarele bipolare, atunci când MOSFET este utilizat în circuite precum amplificarea, ar trebui adăugată și o tensiune de polarizare la poarta sa.

Poarta tubului cu efect de câmp de joncțiune ar trebui să fie aplicată cu o tensiune de polarizare inversă, adică o tensiune de poartă negativă trebuie aplicată tubului cu canal N și o gheară de poartă pozitivă trebuie aplicată tubului cu canal P. MOSFET-ul de poartă izolată armat ar trebui să aplice tensiune directă de poartă. Tensiunea de poartă a unui MOSFET izolator în modul de epuizare poate fi pozitivă, negativă sau „0”. Metodele de adăugare a părtinirii includ metoda de părtinire fixă, metoda de părtinire a autoalimentării, metoda de cuplare directă etc.

MOSFETare mulți parametri, inclusiv parametri DC, parametri AC și parametri limită, dar în utilizare normală, trebuie doar să acordați atenție următorilor parametri principali: curent de scurgere saturată-sursă IDSS tensiune de oprire Sus, (tubul de joncțiune și modul de epuizare izolat tubul de poartă sau voltajul de pornire UT (tub de poartă izolat armat), transconductanța gm, tensiunea de rupere a sursei de scurgere BUDS, puterea maximă de disipare PDSM și curentul maxim de scurgere-sursă IDSM.

(1) Curent saturat de scurgere-sursă

Curentul saturat de scurgere-sursă IDSS se referă la curentul de dren-sursă atunci când tensiunea de poartă UGS=0 într-o joncțiune sau epuizare MOSFET de poartă izolată.

(2) Tensiune de întrerupere

Tensiunea de pinch-off UP se referă la tensiunea de poartă atunci când conexiunea dren-sursă este doar întreruptă într-o joncțiune sau MOSFET de poartă izolată de tip epuizare. După cum se arată în 4-25 pentru curba UGS-ID a tubului N-canal, semnificația IDSS și UP poate fi văzută clar.

(3) Tensiune de pornire

Tensiunea de pornire UT se referă la tensiunea de poartă atunci când conexiunea dren-sursă tocmai este realizată în MOSFET-ul de poartă izolată ranforsat. Figura 4-27 prezintă curba UGS-ID a tubului N-canal, iar semnificația UT poate fi văzută clar.

(4) Transconductanță

Transconductanța gm reprezintă capacitatea tensiunii poarta-sursă UGS de a controla ID curentul de drenaj, adică raportul dintre modificarea curentului de drenaj ID și modificarea tensiunii poarta-sursă UGS. 9m este un parametru important pentru măsurarea capacității de amplificareMOSFET.

(5) Tensiune de defectare a sursei de scurgere

Tensiunea de întrerupere a sursei de scurgere BUDS se referă la tensiunea maximă a sursei de scurgere pe care MOSFET-ul o poate accepta atunci când tensiunea de poartă-sursă UGS este constantă. Acesta este un parametru limitativ, iar tensiunea de operare aplicată MOSFET-ului trebuie să fie mai mică decât BUDS.

(6) Putere de disipare maximă

Puterea maximă de disipare PDSM este, de asemenea, un parametru limită, care se referă la disiparea maximă de putere a sursei de scurgere permisă fără deteriorarea performanței MOSFET. Când este utilizat, consumul real de energie al MOSFET ar trebui să fie mai mic decât PDSM și să lase o anumită marjă.

(7) Curent maxim de scurgere-sursă

Curentul maxim de scurgere-sursă IDSM este un alt parametru limită, care se referă la curentul maxim permis să treacă între dren și sursă atunci când MOSFET funcționează normal. Curentul de funcționare al MOSFET nu trebuie să depășească IDSM.

1. MOSFET poate fi folosit pentru amplificare. Deoarece impedanța de intrare a amplificatorului MOSFET este foarte mare, condensatorul de cuplare poate fi mic și nu trebuie să fie utilizați condensatori electrolitici.

2. Impedanța mare de intrare a MOSFET este foarte potrivită pentru transformarea impedanței. Este adesea folosit pentru transformarea impedanței în etapa de intrare a amplificatoarelor cu mai multe trepte.

3. MOSFET poate fi folosit ca rezistor variabil.

4. MOSFET poate fi utilizat convenabil ca sursă de curent constant.

5. MOSFET poate fi folosit ca comutator electronic.

 

MOSFET are caracteristicile de rezistență internă scăzută, tensiune de rezistență ridicată, comutare rapidă și energie de avalanșă ridicată. Intervalul de curent proiectat este de 1A-200A, iar intervalul de tensiune este de 30V-1200V. Putem ajusta parametrii electrici în funcție de domeniile de aplicare ale clientului și planurile de aplicare pentru a îmbunătăți fiabilitatea produsului clientului, eficiența generală a conversiei și competitivitatea prețului produsului.

 

Comparație MOSFET vs tranzistor

(1) MOSFET este un element de control al tensiunii, în timp ce un tranzistor este un element de control al curentului. Când doar o cantitate mică de curent este permisă să fie preluată de la sursa de semnal, trebuie utilizat un MOSFET; atunci când tensiunea semnalului este scăzută și o cantitate mare de curent este permisă să fie preluată de la sursa de semnal, trebuie utilizat un tranzistor.

(2) MOSFET folosește purtători majoritari pentru a conduce electricitatea, deci este numit un dispozitiv unipolar, în timp ce tranzistoarele au atât purtători majoritari, cât și purtători minoritari pentru a conduce electricitatea. Se numește dispozitiv bipolar.

(3) Sursa și scurgerea unor MOSFET pot fi folosite interschimbabil, iar tensiunea de poartă poate fi pozitivă sau negativă, ceea ce este mai flexibil decât tranzistoarele.

(4) MOSFET-ul poate funcționa în condiții de curent foarte mic și tensiune foarte scăzută, iar procesul său de fabricație poate integra cu ușurință multe MOSFET-uri pe o placă de siliciu. Prin urmare, MOSFET-urile au fost utilizate pe scară largă în circuitele integrate la scară largă.

 

Cum să judeci calitatea și polaritatea MOSFET-ului

Selectați intervalul multimetrului la RX1K, conectați cablul de testare negru la polul D și cablul de testare roșu la polul S. Atingeți stâlpii G și D în același timp cu mâna. MOSFET-ul ar trebui să fie într-o stare de conducere instantanee, adică acul contorului se balansează într-o poziție cu o rezistență mai mică. , și apoi atingeți polii G și S cu mâinile, MOSFET-ul nu ar trebui să aibă niciun răspuns, adică acul contorului nu se va muta înapoi în poziția zero. În acest moment, ar trebui să se considere că MOSFET-ul este un tub bun.

Selectați intervalul multimetrului la RX1K și măsurați rezistența dintre cei trei pini ai MOSFET-ului. Dacă rezistența dintre un știft și ceilalți doi pini este infinită și este încă infinită după schimbarea cablurilor de testare, atunci acest știft este polul G, iar ceilalți doi pini sunt polul S și polul D. Apoi utilizați un multimetru pentru a măsura valoarea rezistenței dintre polul S și polul D o dată, schimbați cablurile de testare și măsurați din nou. Cel cu valoarea de rezistență mai mică este negru. Cablul de testare este conectat la polul S, iar cablul de testare roșu este conectat la polul D.

 

Detectarea MOSFET și precauții de utilizare

1. Folosiți un multimetru indicator pentru a identifica MOSFET-ul

1) Utilizați metoda de măsurare a rezistenței pentru a identifica electrozii MOSFET de joncțiune

În conformitate cu fenomenul că valorile rezistenței înainte și inversă ale joncțiunii PN a MOSFET-ului sunt diferite, cei trei electrozi ai MOSFET-ului de joncțiune pot fi identificați. Metodă specifică: Setați multimetrul la intervalul R×1k, selectați oricare doi electrozi și măsurați valorile rezistenței lor înainte și, respectiv, invers. Când valorile rezistenței înainte și inversă a doi electrozi sunt egale și sunt de câteva mii de ohmi, atunci cei doi electrozi sunt drenul D și, respectiv, sursa S. Deoarece pentru MOSFET-urile de joncțiune, scurgerea și sursa sunt interschimbabile, electrodul rămas trebuie să fie poarta G. De asemenea, puteți atinge cablul de testare negru (de asemenea, cablul de testare roșu este acceptabil) al multimetrului la orice electrod, iar celălalt cablu de testare la atingeți cei doi electrozi rămași în succesiune pentru a măsura valoarea rezistenței. Când valorile rezistenței măsurate de două ori sunt aproximativ egale, electrodul în contact cu cablul de testare negru este poarta, iar ceilalți doi electrozi sunt drenul și, respectiv, sursa. Dacă valorile rezistenței măsurate de două ori sunt ambele foarte mari, înseamnă că este direcția inversă a joncțiunii PN, adică ambele sunt rezistențe inverse. Se poate determina că este un MOSFET cu canal N, iar cablul de test negru este conectat la poartă; dacă valorile rezistenței măsurate de două ori sunt Valorile rezistenței sunt foarte mici, ceea ce indică faptul că este o joncțiune PN înainte, adică o rezistență directă și se determină că este un MOSFET cu canal P. Cablul de test negru este, de asemenea, conectat la poartă. Dacă situația de mai sus nu apare, puteți înlocui cablurile de testare negre și roșii și puteți efectua testul conform metodei de mai sus până când grila este identificată.

 

2) Utilizați metoda de măsurare a rezistenței pentru a determina calitatea MOSFET

Metoda de măsurare a rezistenței este de a utiliza un multimetru pentru a măsura rezistența dintre sursa și scurgerea MOSFET-ului, poarta și sursa, poarta și scurgerea, poarta G1 și poarta G2 pentru a determina dacă se potrivește cu valoarea rezistenței indicată în manualul MOSFET. Managementul este bun sau prost. Metodă specifică: În primul rând, setați multimetrul la intervalul R×10 sau R×100 și măsurați rezistența dintre sursa S și scurgerea D, de obicei în intervalul de la zeci de ohmi la câteva mii de ohmi (se poate vedea în manualul că diverse modele de tuburi, valorile rezistenței lor sunt diferite), dacă valoarea rezistenței măsurate este mai mare decât valoarea normală, se poate datora unui contact intern slab; dacă valoarea măsurată a rezistenței este infinită, poate fi un stâlp rupt intern. Apoi setați multimetrul la intervalul R×10k și apoi măsurați valorile rezistenței între porțile G1 și G2, între poartă și sursă și între poartă și scurgere. Când valorile de rezistență măsurate sunt toate infinite, atunci înseamnă că tubul este normal; dacă valorile de rezistență de mai sus sunt prea mici sau există o cale, înseamnă că tubul este rău. Trebuie remarcat faptul că, dacă cele două porți sunt sparte în tub, metoda de înlocuire a componentelor poate fi utilizată pentru detecție.

 

3) Utilizați metoda de intrare a semnalului de inducție pentru a estima capacitatea de amplificare a MOSFET

Metodă specifică: Utilizați nivelul R×100 al rezistenței multimetrului, conectați cablul de test roșu la sursa S și cablul de test negru la scurgerea D. Adăugați o tensiune de alimentare de 1,5 V la MOSFET. În acest moment, valoarea rezistenței dintre scurgere și sursă este indicată de acul contorului. Apoi prindeți poarta G a MOSFET-ului de joncțiune cu mâna și adăugați semnalul de tensiune indus al corpului uman la poartă. În acest fel, datorită efectului de amplificare al tubului, se vor modifica tensiunea dren-sursă VDS și curentul de dren Ib, adică se va modifica rezistența dintre dren și sursă. Din aceasta, se poate observa că acul contorului se balansează în mare măsură. Dacă acul acului de grilă de mână se balansează puțin, înseamnă că capacitatea de amplificare a tubului este slabă; dacă acul se balansează foarte mult, înseamnă că capacitatea de amplificare a tubului este mare; dacă acul nu se mișcă, înseamnă că tubul este rău.

 

Conform metodei de mai sus, folosim scara R×100 a multimetrului pentru a măsura joncțiunea MOSFET 3DJ2F. Mai întâi deschideți electrodul G al tubului și măsurați rezistența sursei de scurgere RDS să fie de 600Ω. După ce țineți electrodul G cu mâna, acul contorului se balansează spre stânga. Rezistența indicată RDS este de 12kΩ. Dacă acul contorului se leagănă mai mare, înseamnă că tubul este bun. și are o capacitate de amplificare mai mare.

 

Există câteva puncte de reținut atunci când utilizați această metodă: În primul rând, când testați MOSFET-ul și țineți poarta cu mâna, acul multimetrului se poate balansa spre dreapta (valoarea rezistenței scade) sau spre stânga (valoarea rezistenței crește) . Acest lucru se datorează faptului că tensiunea AC indusă de corpul uman este relativ mare, iar diferitele MOSFET-uri pot avea puncte de lucru diferite atunci când sunt măsurate cu un interval de rezistență (fie funcționează în zona saturată, fie în zona nesaturată). Testele au arătat că RDS-ul majorității tuburilor crește. Adică acul ceasului se balansează spre stânga; RDS-ul câtorva tuburi scade, determinând balansarea ceasului spre dreapta.

Dar indiferent de direcția în care se balansează mâna ceasului, atâta timp cât mâna ceasului se balansează mai mare, înseamnă că tubul are o capacitate de amplificare mai mare. În al doilea rând, această metodă funcționează și pentru MOSFET-uri. Dar trebuie remarcat faptul că rezistența de intrare a MOSFET este mare, iar tensiunea indusă permisă a porții G nu ar trebui să fie prea mare, așa că nu prindeți poarta direct cu mâinile. Trebuie să folosiți mânerul izolat al șurubelniței pentru a atinge poarta cu o tijă de metal. , pentru a preveni încărcarea indusă de corpul uman să fie adăugată direct la poartă, provocând defectarea porții. În al treilea rând, după fiecare măsurătoare, polii GS ar trebui să fie scurtcircuitați. Acest lucru se datorează faptului că va exista o cantitate mică de încărcare pe condensatorul de joncțiune GS, care acumulează tensiunea VGS. Ca urmare, mâinile contorului nu se pot mișca atunci când se măsoară din nou. Singura modalitate de a descărca sarcina este scurtcircuitarea sarcinii între electrozii GS.

4) Utilizați metoda de măsurare a rezistenței pentru a identifica MOSFET-uri nemarcate

În primul rând, utilizați metoda de măsurare a rezistenței pentru a găsi doi pini cu valori de rezistență, și anume sursa S și drenul D. Cei doi pini rămași sunt prima poartă G1 și a doua poartă G2. Notați valoarea rezistenței dintre sursa S și scurgerea D măsurată mai întâi cu două cabluri de testare. Comutați cablurile de testare și măsurați din nou. Notați valoarea măsurată a rezistenței. Cel cu valoarea de rezistență mai mare măsurată de două ori este cablul de testare negru. Electrodul conectat este drenul D; cablul de testare roșu este conectat la sursa S. Polii S și D identificați prin această metodă pot fi verificați și prin estimarea capacității de amplificare a tubului. Adică, cablul de testare negru cu capacitate mare de amplificare este conectat la polul D; cablul de test roșu este conectat la pământ la 8 poli. Rezultatele testelor ambelor metode ar trebui să fie aceleași. După determinarea pozițiilor scurgerii D și sursei S, instalați circuitul conform pozițiilor corespunzătoare ale lui D și S. În general, G1 și G2 vor fi, de asemenea, aliniate în secvență. Aceasta determină pozițiile celor două porți G1 și G2. Aceasta determină ordinea pinilor D, S, G1 și G2.

5) Utilizați modificarea valorii rezistenței inverse pentru a determina dimensiunea transconductanței

Când măsurați performanța transconductanței MOSFET-ului de îmbunătățire a canalului VMOSN, puteți utiliza cablul de test roșu pentru a conecta sursa S și cablul de test negru la drenajul D. Acest lucru este echivalent cu adăugarea unei tensiuni inverse între sursă și scurgere. În acest moment, poarta este în circuit deschis, iar valoarea rezistenței inverse a tubului este foarte instabilă. Selectați intervalul de ohmi al multimetrului la intervalul de rezistență ridicată de R×10kΩ. În acest moment, tensiunea din contor este mai mare. Când atingeți grila G cu mâna, veți descoperi că valoarea rezistenței inverse a tubului se modifică semnificativ. Cu cât modificarea este mai mare, cu atât valoarea transconductanței tubului este mai mare; dacă transconductanța tubului testat este foarte mică, utilizați această metodă pentru a măsura Când , rezistența inversă se modifică puțin.

 

Precauții pentru utilizarea MOSFET

1) Pentru a utiliza MOSFET în siguranță, valorile limită ale parametrilor cum ar fi puterea disipată a tubului, tensiunea maximă de scurgere-sursă, tensiunea maximă de poartă-sursă și curentul maxim nu pot fi depășite în proiectarea circuitului.

2) Când se utilizează diferite tipuri de MOSFET, acestea trebuie conectate la circuit în strictă conformitate cu polarizarea cerută și trebuie respectată polaritatea polarizării MOSFET. De exemplu, există o joncțiune PN între sursa de poartă și scurgerea unui MOSFET de joncțiune, iar poarta unui tub cu canal N nu poate fi polarizat pozitiv; poarta unui tub cu canal P nu poate fi polarizat negativ etc.

3) Deoarece impedanța de intrare a MOSFET este extrem de mare, pinii trebuie să fie scurtcircuitați în timpul transportului și depozitării și trebuie să fie ambalați cu ecranare metalică pentru a preveni potențialul indus extern de la defectarea porții. În special, vă rugăm să rețineți că MOSFET-ul nu poate fi plasat într-o cutie de plastic. Cel mai bine este să-l depozitați într-o cutie de metal. În același timp, acordați atenție păstrării tubului rezistent la umiditate.

4) Pentru a preveni defectarea inductivă a porții MOSFET, toate instrumentele de testare, bancurile de lucru, fiarele de lipit și circuitele în sine trebuie să fie bine împământate; atunci când lipiți pinii, lipiți mai întâi sursa; înainte de conectarea la circuit, tubul Toate capetele cablurilor trebuie scurtcircuitate între ele, iar materialul de scurtcircuit trebuie îndepărtat după terminarea sudării; atunci când scoateți tubul din rack pentru componente, trebuie utilizate metode adecvate pentru a vă asigura că corpul uman este împământat, cum ar fi utilizarea unui inel de împământare; desigur, dacă este avansat un fier de lipit încălzit cu gaz este mai convenabil pentru sudarea MOSFET-urilor și asigură siguranță; tubul nu trebuie introdus sau scos din circuit înainte ca alimentarea să fie oprită. La utilizarea MOSFET trebuie acordată atenție măsurilor de siguranță de mai sus.

5) Când instalați MOSFET, acordați atenție poziției de instalare și încercați să evitați să fiți aproape de elementul de încălzire; pentru a preveni vibrația fitingurilor de țeavă, este necesară strângerea carcasei tubului; atunci când știfturile sunt îndoite, acestea ar trebui să fie cu 5 mm mai mari decât dimensiunea rădăcinii pentru a se asigura că Evitați îndoirea știfturilor și cauzarea scurgerilor de aer.

Pentru MOSFET-urile de putere, sunt necesare condiții bune de disipare a căldurii. Deoarece MOSFET-urile de putere sunt utilizate în condiții de sarcină ridicată, trebuie proiectate suficiente radiatoare pentru a se asigura că temperatura carcasei nu depășește valoarea nominală, astfel încât dispozitivul să poată funcționa stabil și fiabil pentru o perioadă lungă de timp.

Pe scurt, pentru a asigura utilizarea în siguranță a MOSFET-urilor, există multe lucruri la care trebuie să acordați atenție și, de asemenea, trebuie luate diferite măsuri de siguranță. Majoritatea personalului profesionist și tehnic, în special majoritatea pasionaților de electronice, trebuie să procedeze pe baza situației lor reale și să ia modalități practice de a utiliza MOSFET-urile în siguranță și eficient.