MOSFET əsasları: 13 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:47

Salam! Bu Təlimat kitabında sizə MOSFET -lərin əsaslarını öyrədəcəyəm və əsasları deməklə əslində əsasları nəzərdə tuturam. Bu video heç vaxt MOSFET -i peşəkarcasına öyrənməyən, lakin layihələrdə istifadə etmək istəyən bir insan üçün idealdır. N və p kanallı MOSFET -lərdən, onlardan necə istifadə olunacağından, necə fərqləndiklərindən, hər ikisinin nə üçün vacib olduğunu, niyə MOSFET sürücülərindən və bu kimi şeylərdən bəhs edəcəyəm. MOSFET -lər haqqında bir az bilinən faktlar və daha çox şey haqqında da danışacağam.

Gəlin buna girək.

Addım 1: Videoya baxın

Videolarda bu layihənin qurulması üçün lazım olan bütün detallar var. Videoda faktları tez bir zamanda anlamağa kömək edəcək bəzi animasiyalar var. Vizualları istəsəniz izləyə bilərsiniz, ancaq mətnə üstünlük verirsinizsə, növbəti addımlardan keçin.

Addım 2: FET

MOSFET -lərə başlamazdan əvvəl sizi sələfi JFET və ya Junction Field Effect Transistor ilə tanış edək. MOSFET -i anlamağı bir az asanlaşdıracaq.

JFET -in kəsiyi şəkildə göstərilmişdir. Terminallar MOSFET terminalları ilə eynidir. Orta hissəyə substrat və ya gövdə deyilir və FET tipindən asılı olaraq n tipli və ya p tipli yarımkeçiricidir. Bölgələr daha sonra darvaza, drenaj və mənbə adlanan substratın əksinə olan substratda yetişdirilir. Hansı gərginliyi tətbiq edirsinizsə, bu bölgələrə də tətbiq edirsiniz.

Bu gün praktik baxımdan çox az əhəmiyyət kəsb edir. Bunun üçün daha çox izahat verməyəcəyəm, çünki çox texniki olacaq və hər halda tələb olunmur.

JFET simvolu, MOSFET simvolunu anlamağımıza kömək edəcək.

Addım 3: MOSFET

Bundan sonra, qapı terminalında böyük bir fərqə sahib olan MOSFET gəlir. Qapı terminalının təmaslarını qurmadan əvvəl, substratın üstündə bir Silikon Dioksid təbəqəsi yetişdirilir. Metalik Oksid Yarımkeçirici Sahə effektli Transistor adlandırılmasının səbəbi budur. SiO2 çox yaxşı bir dielektrikdir və ya izolyator deyə bilərsiniz. Bu, qapı müqavimətini on miqyasında on ohm gücünə qədər artırır və hesab edirik ki, bir MOSFET qapısında Ig həmişə sıfırdır. Buna İzolyasiya edilmiş Qapı Sahə Təsir Transistoru (IGFET) də deyilməsinin səbəbi budur. Alüminium kimi yaxşı bir iletkenin bir təbəqəsi əlavə olaraq hər üç bölgənin üstündə yetişdirilir və sonra təmaslar qurulur. Qapı bölgəsində, paralel bir boşqab kondansatörünün qurulduğunu və əslində qapı terminalına xeyli bir tutum gətirdiyini görə bilərsiniz. Bu tutum qapı tutumu adlanır və nəzərə alınmasa, dövranızı asanlıqla məhv edə bilər. Peşəkar səviyyədə oxuyarkən bunlar da çox vacibdir.

MOSFET -lərin simvolunu əlavə olunmuş şəkildə görə bilərsiniz. Qapıya başqa bir xətt qoymaq, JFET -lərlə əlaqələndirərkən, qapının izolyasiya olunduğunu göstərir. Bu simvoldakı ox istiqaməti, MOSFET -in içərisində cərəyanın əksinə olan elektron axınının ənənəvi istiqamətini əks etdirir.

Addım 4: MOSFET 4 Terminal Cihazıdırmı?

Əlavə etmək istədiyim başqa bir şey, insanların çoxunun MOSFET -in üç terminallı bir cihaz olduğunu düşünürlər, əslində MOSFET -lər dörd terminallı bir cihazdır. Dördüncü terminal bədən terminalıdır. Mərkəzi terminal bədən üçün olan MOSFET -in simvolunu görə bilərsiniz.

Bəs niyə demək olar ki, bütün MOSFET -lərdən yalnız üç terminal çıxır?

Bədən terminalı, bu sadə IC -lərin tətbiqində heç bir faydası olmadığı üçün mənbəyə daxili olaraq qısaldılır və bundan sonra simvol tanış olduğumuz halına gəlir.

Bədən terminalı ümumiyyətlə mürəkkəb bir CMOS texnologiyası IC istehsal edildikdə istifadə olunur. N kanal MOSFET üçün belə olduğunu unutmayın, əgər MOSFET p kanaldırsa, şəkil bir az fərqli olacaq.

Addım 5: Necə Çalışır

Yaxşı, indi necə işlədiyini görək.

Bipolar Qovşaq Transistoru və ya BJT, cari idarə olunan bir cihazdır, yəni baza terminalındakı cərəyan miqdarı tranzistordan keçəcək cərəyanı təyin edir, lakin bilirik ki, MOSFET qapısı terminalında və kollektivdə cərəyanın heç bir rolu yoxdur. qapı cərəyanının həmişə sıfır olduğu üçün deyil, quruluşu səbəbiylə bu Təlimat kitabında çətinliyi səbəbindən izah etməyəcəyim bir gərginlik idarə olunan bir cihaz olduğunu söyləyə bilərik.

Bir Kanal MOSFET -i nəzərdən keçirək. Qapı terminalında heç bir gərginlik tətbiq edilmədikdə, alt təbəqə ilə drenaj və qaynaq bölgəsi arasında iki arxa -arxaya diod mövcuddur ki, bu da drenajla mənbə arasındakı yolun 10 ohm gücündə 12 ohm müqavimətinə səbəb olur.

Mənbəni indi yerə bağladım və qapı gərginliyini artırmağa başladım. Müəyyən bir minimum gərginliyə çatdıqda müqavimət azalır və MOSFET keçirməyə başlayır və cərəyan drenajdan mənbəyə axmağa başlayır. Bu minimum gərginliyə MOSFET -in eşik gərginliyi deyilir və cərəyan, MOSFET -in substratında drenajdan mənbəyə kanalın əmələ gəlməsindən qaynaqlanır. Adından da göründüyü kimi, n Kanal MOSFET -də kanal n tipli cərəyan daşıyıcılarından, yəni substratın növünün əksinə olan elektronlardan ibarətdir.

Addım 6: Ancaq…

Yalnız burada başladı. Eşik gərginliyini tətbiq etmək, sadəcə MOSFET -dən istifadə etməyə hazır olduğunuz anlamına gəlmir. Bir kanal MOSFET olan IRFZ44N məlumat vərəqinə baxsanız, eşik gərginliyində yalnız müəyyən bir minimum cərəyanın keçə biləcəyini görəcəksiniz. Yalnız LED kimi kiçik yüklərdən istifadə etmək istəyirsinizsə, bu yaxşıdır, amma bunun nə mənası var. Beləliklə, daha çox cərəyan çəkən daha böyük yüklərdən istifadə etmək üçün qapıya daha çox gərginlik tətbiq etməli olacaqsınız. Artan qapı gərginliyi, kanaldan daha çox cərəyan çıxmasına səbəb olur. MOSFET -i tamamilə açmaq üçün, qapı ilə qaynaq arasındakı gərginlik olan Vgs gərginliyi təxminən 10-12 Volt arasında olmalıdır, yəni mənbənin topraklandığı halda qapının 12 Volt və ya daha çox olması lazımdır.

Bəhs etdiyimiz MOSFET, kanalın artan qapı gərginliyi ilə inkişaf etməsi səbəbindən inkişaf etdirmə tipi MOSFETlər adlanır. Tükənmə növü MOSFET adlı başqa bir MOSFET növü var. Əsas fərq, kanalın artıq tükənmə tipli MOSFET -də olmasıdır. Bu tip MOSFET -lər ümumiyyətlə bazarlarda mövcud deyil. MOSFET tipli tükənmə simvolu fərqlidir, düz xətt kanalın artıq mövcud olduğunu göstərir.

Addım 7: Niyə MOSFET Sürücüləri?

İndi deyək ki, MOSFET -i idarə etmək üçün bir mikrokontrolördən istifadə edirsiniz, sonra qapıya maksimum 5 Volt və ya daha az tətbiq edə bilərsiniz ki, bu da yüksək cərəyan yükləri üçün kifayət etməyəcəkdir.

TC4420 kimi bir MOSFET sürücüsündən istifadə edə bilərsiniz, yalnız giriş pinlərində bir məntiq siqnalı verməlisiniz, qalanını həll edəcək və ya özünüz bir sürücü qura bilərsiniz, ancaq MOSFET sürücüsünün daha çox üstünlükləri var. qapı tutumu və s.

MOSFET tamamilə açıldıqda müqaviməti Rdson ilə ifadə edilir və məlumat cədvəlində asanlıqla tapıla bilər.

Addım 8: P Channel MOSFET

Bir p kanal MOSFET, n kanal MOSFET -in tam əksidir. Cərəyan mənbədən drenaja axır və kanal p tipli yük daşıyıcılarından, yəni deliklərdən ibarətdir.

Bir p kanalındakı MOSFET mənbəyi ən yüksək potensialda olmalı və Vgs -i tamamilə açmaq üçün mənfi 10-12 Volt olmalıdır

Məsələn, mənbə 12 Volta bağlıdırsa, sıfır voltlu qapı tamamilə aça bilməlidir və buna görə də ümumiyyətlə qapıya 0 Volt tətbiq etməyi söyləyirik ap kanal MOSFET ON və bu tələblərə görə MOSFET sürücüsü n kanal birbaşa p kanalı MOSFET ilə istifadə edilə bilməz. P kanallı MOSFET sürücüləri bazarda mövcuddur (TC4429 kimi) və ya sadəcə n kanallı MOSFET sürücüsü olan bir çeviricidən istifadə edə bilərsiniz. P kanallı MOSFET -lər, n kanallı MOSFET -lərdən nisbətən daha yüksək ON müqavimətinə malikdir, lakin bu, mümkün olan hər hansı bir tətbiq üçün həmişə n kanallı MOSFET istifadə edə biləcəyiniz demək deyil.

Addım 9: Bəs niyə?

Deyək ki, ilk konfiqurasiyada MOSFET -dən istifadə etməlisiniz. Cihazı yerə bağlamaq üçün MOSFET istifadə etdiyiniz üçün bu tip keçid aşağı tərəfli keçid adlanır. Bir kanal MOSFET bu iş üçün ən uyğun olardı, çünki Vgs dəyişmir və asanlıqla 12 Voltda saxlanıla bilər.

Ancaq yüksək tərəfli keçid üçün n kanallı MOSFET istifadə etmək istəyirsinizsə, qaynaq yerlə Vcc arasında ola bilər, bu da qapı gərginliyi sabit olduğu üçün nəticədə Vgs gərginliyinə təsir edəcək. Bu, MOSFET -in düzgün işləməsinə böyük təsir göstərəcək. Vgs, qeyd olunan maksimum dəyərdən orta hesabla 20 Volt -dan çox olarsa, MOSFET də yanar.

Beləliklə, burada n kanallı MOSFET -lərdən istifadə etmək tort gəzintisi deyil, etdiklərimiz daha çox ON müqavimətinə baxmayaraq bir p kanallı MOSFET istifadə etməyimizdir, çünki Vgs yüksək tərəfli keçid zamanı sabit olacaq. Bootstrapping kimi başqa üsullar da var, amma bunları hələlik əhatə etməyəcəyəm.

Addım 10: Id-Vds əyrisi

Nəhayət, bu Id-Vds əyrisinə qısa bir nəzər salaq. Üç bölgədə işləyən bir MOSFET, Vgs eşik gərginliyindən az olduqda, MOSFET kəsilmiş bölgədədir, yəni. Vgs, eşik gərginliyindən böyükdürsə, drenaj və qaynaq və eşik gərginliyi arasındakı gerilim düşməsinin cəmindən azdırsa, bunun triod bölgəsində və ya xətti bölgədə olduğu deyilir. Layner bölgəsində bir MOSFET bir gərginlik dəyişən rezistor olaraq istifadə edilə bilər. Vgs göstərilən gərginlik cəmindən daha böyükdürsə, boşaltma cərəyanının sabit hala gəldiyi, doyma bölgəsində işlədiyi və MOSFET -in bir keçid rolunu oynadığı söylənilir, çünki maksimum cərəyan MOSFET -dən keçə bilər. bu bölgədə.

Addım 11: Parça Təklifləri

n Kanal MOSFET: IRFZ44N

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

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

n Kanal MOSFET Sürücüsü: TC4420US -

p Kanal MOSFET Sürücü: TC4429

Addım 12: Budur

İndi MOSFET -lərin əsasları ilə tanış olmalı və layihəniz üçün mükəmməl MOSFET -ə qərar verməyi bacarmalısınız.

Ancaq bir sual hələ də qalır, MOSFET -ləri nə vaxt istifadə etməliyik? Sadə cavab, daha çox gərginlik və cərəyan tələb edən daha böyük yükləri dəyişdirməyinizdir. MOSFET -lər daha yüksək cərəyanlarda belə BJT -lərlə müqayisədə minimum enerji itkisi üstünlüyünə malikdirlər.

Bir şeyi əldən verdimsə və ya səhv edirəmsə və ya hər hansı bir məsləhətiniz varsa, aşağıda şərh yazın.

Instructables və YouTube kanalımıza abunə olmağı düşünün. Oxuduğunuz üçün təşəkkür edirik, növbəti Təlimat kitabında görüşənədək.

Addım 13: İstifadə olunan hissələr

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

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

n Kanal MOSFET Sürücüsü: TC4420US -

p Kanal MOSFET Sürücü: TC4429