Coneixeu els circuits MOSFET?

Els circuits MOSFET s'utilitzen habitualment en electrònica i MOSFET significa transistor d'efecte de camp d'òxid metàl·lic i semiconductor. El disseny i l'aplicació de circuits MOSFET cobreixen una àmplia gamma de camps. A continuació es mostra una anàlisi detallada dels circuits MOSFET:

I. Estructura bàsica i principi de funcionament dels MOSFET

1. Estructura bàsica

Els MOSFET consisteixen principalment en tres elèctrodes: porta (G), font (S) i drenatge (D), juntament amb una capa d'aïllament d'òxid metàl·lic. Segons el tipus de canal conductor, els MOSFET es classifiquen en tipus de canal N i canal P. Segons l'efecte de control de la tensió de la porta al canal conductor, també es poden dividir en mode de millora i mode d'esgotament MOSFET.

2. Principi de funcionament

El principi de funcionament d'un MOSFET es basa en l'efecte de camp elèctric per controlar la conductivitat del material semiconductor. Quan la tensió de la porta canvia, altera la distribució de càrrega a la superfície semiconductora sota la porta, que controla l'amplada del canal conductor entre la font i el drenatge, regulant així el corrent de drenatge. Concretament, quan la tensió de la porta supera un cert llindar, es forma un canal conductor a la superfície del semiconductor, que permet la conducció entre la font i el drenatge. Per contra, si el canal desapareix, es tallen la font i el desguàs.

II. Aplicacions dels circuits MOSFET

1. Circuits amplificadors

Els MOSFET es poden utilitzar com a amplificadors ajustant la tensió de la porta per controlar el guany de corrent. S'utilitzen en circuits d'àudio, radiofreqüència i altres amplificadors per proporcionar un baix soroll, un baix consum d'energia i una amplificació d'alt guany.

2. Circuits de commutació

Els MOSFET s'utilitzen àmpliament com a interruptors en circuits digitals, gestió d'energia i controladors de motor. Controlant la tensió de la porta, es pot encendre o apagar fàcilment el circuit. Com a elements de commutació, els MOSFET tenen avantatges com la velocitat de commutació ràpida, el baix consum d'energia i els circuits de conducció simples.

3. Circuits de commutació analògica

En circuits analògics, els MOSFET també poden funcionar com a interruptors analògics. Mitjançant l'ajust de la tensió de la porta, poden controlar l'estat d'encesa/apagada, permetent canviar i seleccionar senyals analògics. Aquest tipus d'aplicació és habitual en el processament del senyal i l'adquisició de dades.

4. Circuits lògics

Els MOSFET també s'utilitzen àmpliament en circuits lògics digitals, com ara portes lògiques (portes AND, OR, etc.) i unitats de memòria. En combinar diversos MOSFET, es poden crear sistemes de circuits lògics digitals complexos.

5. Circuits de gestió d'energia

En els circuits de gestió d'energia, els MOSFET es poden utilitzar per a la commutació d'alimentació, la selecció de potència i la regulació de l'energia. Mitjançant el control de l'estat d'encesa/desactivació del MOSFET, es pot aconseguir una gestió i un control efectius de l'energia.

6. Convertidors DC-DC

Els MOSFET s'utilitzen en convertidors DC-DC per a la conversió d'energia i la regulació de tensió. Ajustant paràmetres com el cicle de treball i la freqüència de commutació, es pot aconseguir una conversió eficient de tensió i una sortida estable.

III. Consideracions clau de disseny per a circuits MOSFET

1. Control de tensió de porta

La tensió de la porta és un paràmetre clau per controlar la conductivitat del MOSFET. Quan es dissenyen circuits, és crucial garantir l'estabilitat i la precisió de la tensió de la porta per evitar la degradació del rendiment o la fallada del circuit a causa de les fluctuacions de tensió.

2. Limitació de corrent de drenatge

Els MOSFET generen una certa quantitat de corrent de drenatge durant el funcionament. Per protegir el MOSFET i millorar l'eficiència del circuit, és essencial limitar el corrent de drenatge dissenyant el circuit adequadament. Això es pot aconseguir seleccionant el model MOSFET adequat, establint les tensions de porta adequades i utilitzant les resistències de càrrega adequades.

3. Estabilitat de temperatura

El rendiment del MOSFET es veu afectat significativament per la temperatura. Els dissenys de circuits haurien de tenir en compte els impactes de la temperatura en el rendiment del MOSFET i s'han de prendre mesures per millorar l'estabilitat de la temperatura, com ara seleccionar models MOSFET amb una bona tolerància a la temperatura i utilitzar mètodes de refrigeració.

4. Aïllament i Protecció

En circuits complexos, calen mesures d'aïllament per evitar interferències entre diferents parts. Per protegir el MOSFET de danys, també s'han d'implementar circuits de protecció com ara la protecció contra sobreintensitat i sobretensió.

En conclusió, els circuits MOSFET són una part essencial de les aplicacions de circuits electrònics. El disseny i l'aplicació adequats dels circuits MOSFET poden complir diverses funcions del circuit i complir diferents requisits d'aplicació.