Quines són les funcions del MOSFET?

Hi ha dos tipus principals de MOSFET: tipus d'unió dividida i tipus de porta aïllada. Unió MOSFET (JFET) s'anomena perquè té dues unions PN i una porta aïlladaMOSFET(JGFET) s'anomena perquè la porta està completament aïllada d'altres elèctrodes. Actualment, entre els MOSFET de porta aïllada, el més utilitzat és el MOSFET, anomenat MOSFET (MOSFET d'òxid metàl·lic-semiconductor); a més, hi ha MOSFET de potència PMOS, NMOS i VMOS, així com els recentment llançats mòduls de potència πMOS i VMOS, etc.

 

Segons els diferents materials semiconductors del canal, el tipus d'unió i el tipus de porta aïllant es divideixen en canal i canal P. Si es divideix segons el mode de conductivitat, el MOSFET es pot dividir en tipus d'esgotament i tipus de millora. Els MOSFET d'unió són tots de tipus d'esgotament i els MOSFET de porta aïllada són tant de tipus d'esgotament com de millora.

Els transistors d'efecte de camp es poden dividir en transistors d'efecte de camp d'unió i MOSFET. Els MOSFET es divideixen en quatre categories: tipus d'esgotament del canal N i tipus de millora; Tipus d'esgotament del canal P i tipus de millora.

 

Característiques del MOSFET

La característica d'un MOSFET és la tensió de la porta sud UG; que controla la seva identificació de corrent de drenatge. En comparació amb els transistors bipolars normals, els MOSFET tenen les característiques d'alta impedància d'entrada, baix soroll, gran rang dinàmic, baix consum d'energia i fàcil integració.

 

Quan el valor absolut de la tensió de polarització negativa (-UG) augmenta, la capa d'esgotament augmenta, el canal disminueix i l'ID de corrent de drenatge disminueix. Quan el valor absolut de la tensió de polarització negativa (-UG) disminueix, la capa d'esgotament disminueix, el canal augmenta i l'ID de corrent de drenatge augmenta. Es pot veure que l'ID de corrent de drenatge està controlat per la tensió de la porta, de manera que el MOSFET és un dispositiu controlat per tensió, és a dir, els canvis en el corrent de sortida es controlen pels canvis en la tensió d'entrada, per aconseguir l'amplificació i altres finalitats.

 

Igual que els transistors bipolars, quan s'utilitza MOSFET en circuits com l'amplificació, també s'ha d'afegir una tensió de polarització a la seva porta.

La porta del tub d'efecte de camp d'unió s'ha d'aplicar amb una tensió de polarització inversa, és a dir, s'ha d'aplicar una tensió de porta negativa al tub del canal N i una arpa de porta positiva al tub del canal P. El MOSFET de porta aïllat reforçat hauria d'aplicar tensió de porta directa. La tensió de la porta d'un MOSFET aïllant en mode d'esgotament pot ser positiva, negativa o "0". Els mètodes d'addició de biaix inclouen el mètode de biaix fix, el mètode de biaix autosuministrat, el mètode d'acoblament directe, etc.

MOSFETté molts paràmetres, inclosos els paràmetres de CC, els paràmetres de CA i els paràmetres de límit, però en un ús normal, només cal parar atenció als següents paràmetres principals: corrent de drenatge saturat, tensió d'apagada IDSS, (tub d'unió i mode d'esgotament aïllats). tub de porta, o voltatge d'encesa UT (tub de porta aïllat reforçat), transconductància gm, voltatge de ruptura de la font de drenatge BUDS, PDSM de dissipació de potència màxima i IDSM de corrent de font de drenatge màxim.

(1) Corrent drenatge-font saturat

El corrent IDSS de la font de drenatge saturat es refereix al corrent de la font de drenatge quan la tensió de la porta UGS = 0 en un MOSFET de porta aïllada d'unió o esgotament.

(2) Tensió de pinch-off

La tensió de pinch-off UP es refereix a la tensió de la porta quan la connexió de la font de drenatge s'acaba de tallar en un MOSFET de porta aïllada de tipus d'unió o esgotament. Com es mostra a 4-25 per a la corba UGS-ID del tub del canal N, es pot veure clarament el significat d'IDSS i UP.

(3) Tensió d'encesa

La tensió d'encesa UT es refereix a la tensió de la porta quan la connexió de la font de drenatge s'acaba de fer al MOSFET de porta aïllat reforçat. La figura 4-27 mostra la corba UGS-ID del tub del canal N i el significat de UT es pot veure clarament.

(4) Transconductància

La transconductància gm representa la capacitat de la tensió de la font de la porta UGS per controlar l'ID de corrent de drenatge, és a dir, la relació entre el canvi en l'ID de corrent de drenatge i el canvi de la tensió de la font de la porta UGS. 9m és un paràmetre important per mesurar la capacitat d'amplificacióMOSFET.

(5) Tensió de ruptura de la font de drenatge

La tensió de ruptura de la font de drenatge BUDS es refereix a la tensió màxima de la font de drenatge que el MOSFET pot acceptar quan la tensió de la font de la porta UGS és constant. Aquest és un paràmetre limitant i la tensió de funcionament aplicada al MOSFET ha de ser inferior a BUDS.

(6) Màxima dissipació de potència

El PDSM de dissipació de potència màxima també és un paràmetre límit, que fa referència a la dissipació de potència màxima de la font de drenatge permesa sense deteriorament del rendiment del MOSFET. Quan s'utilitza, el consum d'energia real del MOSFET hauria de ser inferior al PDSM i deixar un cert marge.

(7) Corrent màxim de drenatge-font

L'IDSM de corrent màxim de drenatge de la font és un altre paràmetre límit, que fa referència al corrent màxim que es permet passar entre el drenatge i la font quan el MOSFET funciona amb normalitat. El corrent de funcionament del MOSFET no ha de superar l'IDSM.

1. El MOSFET es pot utilitzar per a l'amplificació. Com que la impedància d'entrada de l'amplificador MOSFET és molt alta, el condensador d'acoblament pot ser petit i no cal utilitzar condensadors electrolítics.

2. L'alta impedància d'entrada del MOSFET és molt adequada per a la transformació d'impedància. Sovint s'utilitza per a la transformació d'impedància a l'etapa d'entrada dels amplificadors multietapa.

3. El MOSFET es pot utilitzar com a resistència variable.

4. MOSFET es pot utilitzar convenientment com a font de corrent constant.

5. MOSFET es pot utilitzar com a interruptor electrònic.

 

MOSFET té les característiques de baixa resistència interna, alta tensió de resistència, commutació ràpida i alta energia d'allau. L'abast de corrent dissenyat és 1A-200A i l'amplitud de tensió és de 30V-1200V. Podem ajustar els paràmetres elèctrics segons els camps d'aplicació del client i els plans d'aplicació per millorar la fiabilitat del producte del client, l'eficiència general de la conversió i la competitivitat del preu del producte.

 

Comparació MOSFET i transistor

(1) MOSFET és un element de control de tensió, mentre que un transistor és un element de control de corrent. Quan només es permet prendre una petita quantitat de corrent de la font del senyal, s'ha d'utilitzar un MOSFET; quan la tensió del senyal és baixa i es permet agafar una gran quantitat de corrent de la font del senyal, s'ha d'utilitzar un transistor.

(2) MOSFET utilitza portadors majoritaris per conduir l'electricitat, per la qual cosa s'anomena dispositiu unipolar, mentre que els transistors tenen portadors majoritaris i portadors minoritaris per conduir electricitat. S'anomena dispositiu bipolar.

(3) La font i el drenatge d'alguns MOSFET es poden utilitzar de manera intercanviable i la tensió de la porta pot ser positiva o negativa, que és més flexible que els transistors.

(4) MOSFET pot funcionar en condicions de corrent molt reduïda i molt baixa tensió, i el seu procés de fabricació pot integrar fàcilment molts MOSFET en una hòstia de silici. Per tant, els MOSFET s'han utilitzat àmpliament en circuits integrats a gran escala.

 

Com jutjar la qualitat i la polaritat del MOSFET

Seleccioneu el rang del multímetre a RX1K, connecteu el cable de prova negre al pol D i el cable de prova vermell al pol S. Toqueu els pals G i D al mateix temps amb la mà. El MOSFET hauria d'estar en un estat de conducció instantània, és a dir, l'agulla del mesurador oscil·la a una posició amb una resistència menor. , i després toqueu els pols G i S amb les mans, el MOSFET no hauria de tenir cap resposta, és a dir, l'agulla del mesurador no tornarà a la posició zero. En aquest moment, s'ha de jutjar que el MOSFET és un bon tub.

Seleccioneu el rang del multímetre a RX1K i mesureu la resistència entre els tres pins del MOSFET. Si la resistència entre un pin i els altres dos pins és infinita, i encara és infinita després d'intercanviar els cables de prova, aleshores aquest pin és el pol G i els altres dos pins són el pol S i el pol D. A continuació, utilitzeu un multímetre per mesurar el valor de la resistència entre el pol S i el pol D una vegada, canvieu els cables de prova i torneu a mesurar-lo. El que té el valor de resistència més petit és negre. El cable de prova està connectat al pol S i el cable de prova vermell està connectat al pol D.

 

Precaucions de detecció i ús de MOSFET

1. Utilitzeu un multímetre punter per identificar el MOSFET

1) Utilitzeu el mètode de mesura de la resistència per identificar els elèctrodes del MOSFET d'unió

Segons el fenomen que els valors de resistència directa i inversa de la unió PN del MOSFET són diferents, es poden identificar els tres elèctrodes del MOSFET d'unió. Mètode específic: configureu el multímetre al rang R × 1k, seleccioneu dos elèctrodes qualsevol i mesureu els seus valors de resistència directa i inversa respectivament. Quan els valors de resistència directa i inversa de dos elèctrodes són iguals i són diversos milers d'ohms, els dos elèctrodes són el drenatge D i la font S respectivament. Com que per als MOSFET d'unió, el drenatge i la font són intercanviables, l'elèctrode restant ha de ser la porta G. També podeu tocar el cable de prova negre (també s'accepta el cable de prova vermell) del multímetre a qualsevol elèctrode i l'altre cable de prova a toqueu els dos elèctrodes restants en seqüència per mesurar el valor de la resistència. Quan els valors de resistència mesurats dues vegades són aproximadament iguals, l'elèctrode en contacte amb el cable de prova negre és la porta, i els altres dos elèctrodes són el drenatge i la font respectivament. Si els valors de la resistència mesurats dues vegades són tots dos molt grans, vol dir que és la direcció inversa de la unió PN, és a dir, totes dues són resistències inverses. Es pot determinar que és un MOSFET de canal N i el cable de prova negre està connectat a la porta; si els valors de resistència mesurats dues vegades són Els valors de resistència són molt petits, el que indica que es tracta d'una unió PN avançada, és a dir, una resistència directa, i es determina que és un MOSFET de canal P. El cable de prova negre també està connectat a la porta. Si no es produeix la situació anterior, podeu substituir els cables de prova negre i vermell i realitzar la prova segons el mètode anterior fins que s'identifiqui la graella.

 

2) Utilitzeu el mètode de mesura de la resistència per determinar la qualitat del MOSFET

El mètode de mesura de la resistència és utilitzar un multímetre per mesurar la resistència entre la font i el drenatge del MOSFET, la porta i la font, la porta i el drenatge, la porta G1 i la porta G2 per determinar si coincideix amb el valor de resistència indicat al manual del MOSFET. La gestió és bona o dolenta. Mètode específic: primer, configureu el multímetre al rang R×10 o R×100 i mesureu la resistència entre la font S i el drenatge D, normalment en el rang de desenes d'ohms a diversos milers d'ohms (es pot veure a el manual de tubs de diversos models, els seus valors de resistència són diferents), si el valor de resistència mesurat és superior al valor normal, pot ser degut a un mal contacte intern; si el valor de resistència mesurat és infinit, pot ser un pol intern trencat. A continuació, configureu el multímetre al rang R × 10k i, a continuació, mesureu els valors de resistència entre les portes G1 i G2, entre la porta i la font, i entre la porta i el desguàs. Quan els valors de resistència mesurats són infinits, vol dir que el tub és normal; si els valors de resistència anteriors són massa petits o hi ha un camí, vol dir que el tub és dolent. Cal tenir en compte que si les dues portes es trenquen al tub, es pot utilitzar el mètode de substitució de components per a la detecció.

 

3) Utilitzeu el mètode d'entrada del senyal d'inducció per estimar la capacitat d'amplificació del MOSFET

Mètode específic: utilitzeu el nivell R×100 de la resistència del multímetre, connecteu el cable de prova vermell a la font S i el cable de prova negre al drenatge D. Afegiu una tensió d'alimentació de 1,5 V al MOSFET. En aquest moment, el valor de resistència entre el desguàs i la font s'indica amb l'agulla del mesurador. A continuació, pessigueu la porta G del MOSFET d'unió amb la mà i afegiu el senyal de voltatge induït del cos humà a la porta. D'aquesta manera, a causa de l'efecte d'amplificació del tub, canviarà la tensió drenatge-font VDS i el corrent de drenatge Ib, és a dir, canviarà la resistència entre el drenatge i la font. A partir d'això, es pot observar que l'agulla del mesurador oscil·la en gran mesura. Si l'agulla de l'agulla de la graella de mà oscil·la poc, vol dir que la capacitat d'amplificació del tub és deficient; si l'agulla oscil·la molt, vol dir que la capacitat d'amplificació del tub és gran; si l'agulla no es mou, vol dir que el tub està malament.

 

Segons el mètode anterior, utilitzem l'escala R × 100 del multímetre per mesurar la unió MOSFET 3DJ2F. Obriu primer l'elèctrode G del tub i mesureu la resistència de la font de drenatge RDS a 600Ω. Després de subjectar l'elèctrode G amb la mà, l'agulla del mesurador gira cap a l'esquerra. La resistència indicada RDS és de 12 kΩ. Si l'agulla del mesurador oscil·la més gran, vol dir que el tub és bo. , i té una major capacitat d'amplificació.

 

Hi ha alguns punts a tenir en compte quan s'utilitza aquest mètode: en primer lloc, quan es prova el MOSFET i subjecte la porta amb la mà, l'agulla del multímetre pot girar cap a la dreta (el valor de la resistència disminueix) o cap a l'esquerra (el valor de la resistència augmenta). . Això es deu al fet que la tensió de CA induïda pel cos humà és relativament alta, i els diferents MOSFET poden tenir diferents punts de treball quan es mesuren amb un rang de resistència (ja sigui que funcionen a la zona saturada o a la zona no saturada). Les proves han demostrat que el RDS de la majoria de tubs augmenta. És a dir, la mà del rellotge gira cap a l'esquerra; el RDS d'uns quants tubs disminueix, fent que la mà del rellotge oscil·li cap a la dreta.

Però independentment de la direcció en què oscil·li la mà del rellotge, sempre que la mà del rellotge osciï més gran, vol dir que el tub té una capacitat d'amplificació més gran. En segon lloc, aquest mètode també funciona per a MOSFET. Però cal tenir en compte que la resistència d'entrada del MOSFET és alta i que la tensió induïda permesa de la porta G no hauria de ser massa alta, així que no pessigueu la porta directament amb les mans. Heu d'utilitzar el mànec aïllat del tornavís per tocar la porta amb una vareta metàl·lica. , per evitar que la càrrega induïda pel cos humà s'afegeixi directament a la porta, provocant l'avaria de la porta. En tercer lloc, després de cada mesura, els pols GS s'han de curtcircuitar. Això es deu al fet que hi haurà una petita quantitat de càrrega al condensador d'unió GS, que augmenta la tensió VGS. Com a resultat, és possible que les mans del mesurador no es moguin en tornar a mesurar. L'única manera de descarregar la càrrega és curtcircuitar la càrrega entre els elèctrodes GS.

4) Utilitzeu el mètode de mesura de la resistència per identificar MOSFET no marcats

Primer, utilitzeu el mètode de mesura de la resistència per trobar dos pins amb valors de resistència, és a dir, la font S i el drenatge D. Els dos pins restants són la primera porta G1 i la segona porta G2. Anoteu el valor de resistència entre la font S i el drenatge D mesurat primer amb dos cables de prova. Canvia els cables de prova i torna a mesurar. Anoteu el valor de la resistència mesurada. El que té el valor de resistència més gran mesurat dues vegades és el cable de prova negre. L'elèctrode connectat és el drenatge D; el cable de prova vermell està connectat a la font S. Els pols S i D identificats per aquest mètode també es poden verificar estimant la capacitat d'amplificació del tub. És a dir, el cable de prova negre amb gran capacitat d'amplificació està connectat al pol D; el cable de prova vermell està connectat a terra als 8 pols. Els resultats de les proves d'ambdós mètodes han de ser els mateixos. Després de determinar les posicions del drenatge D i la font S, instal·leu el circuit segons les posicions corresponents de D i S. Generalment, G1 i G2 també s'alinearan en seqüència. Això determina les posicions de les dues portes G1 i G2. Això determina l'ordre dels pins D, S, G1 i G2.

5) Utilitzeu el canvi en el valor de la resistència inversa per determinar la mida de la transconductància

Quan mesureu el rendiment de transconductància del MOSFET de millora del canal VMOSN, podeu utilitzar el cable de prova vermell per connectar la font S i el cable de prova negre al drenatge D. Això equival a afegir una tensió inversa entre la font i el drenatge. En aquest moment, la porta està en circuit obert i el valor de resistència inversa del tub és molt inestable. Seleccioneu el rang d'ohms del multímetre al rang d'alta resistència de R × 10kΩ. En aquest moment, la tensió al mesurador és més alta. Quan toqueu la graella G amb la mà, trobareu que el valor de resistència inversa del tub canvia significativament. Com més gran sigui el canvi, més gran serà el valor de transconductància del tub; si la transconductància del tub a prova és molt petita, utilitzeu aquest mètode per mesurar Quan , la resistència inversa canvia poc.

 

Precaucions per utilitzar MOSFET

1) Per utilitzar MOSFET amb seguretat, els valors límit de paràmetres com ara la potència dissipada del tub, la tensió màxima de la font de drenatge, la tensió màxima de la font de la porta i el corrent màxim no es poden superar en el disseny del circuit.

2) Quan s'utilitzen diversos tipus de MOSFET, s'han de connectar al circuit d'acord amb el biaix requerit i s'ha d'observar la polaritat del biaix MOSFET. Per exemple, hi ha una unió PN entre la font de la porta i el drenatge d'un MOSFET d'unió, i la porta d'un tub de canal N no es pot polaritzar positivament; la porta d'un tub de canal P no es pot polaritzar negativament, etc.

3) Com que la impedància d'entrada del MOSFET és extremadament alta, els pins s'han de curtcircuitar durant el transport i l'emmagatzematge, i s'han d'empaquetar amb blindatge metàl·lic per evitar que el potencial induït extern s'avaria de la porta. En particular, tingueu en compte que el MOSFET no es pot col·locar en una caixa de plàstic. El millor és guardar-lo en una caixa metàl·lica. Al mateix temps, presteu atenció a mantenir el tub a prova d'humitat.

4) Per tal d'evitar l'avaria inductiva de la porta MOSFET, tots els instruments de prova, bancs de treball, soldadors i circuits han d'estar ben connectats a terra; en soldar els pins, soldeu primer la font; abans de connectar-se al circuit, el tub s'ha de curtcircuitar tots els extrems dels cables entre si i el material de curtcircuit s'ha d'eliminar un cop finalitzada la soldadura; en treure el tub del bastidor de components, s'han d'utilitzar mètodes adequats per garantir que el cos humà estigui connectat a terra, com ara l'ús d'un anell de connexió a terra; per descomptat, si el soldador avançat A escalfat amb gas és més convenient per soldar MOSFET i garanteix la seguretat; el tub no s'ha d'introduir o treure del circuit abans que s'apaga l'alimentació. Cal prestar atenció a les mesures de seguretat anteriors quan utilitzeu MOSFET.

5) Quan instal·leu MOSFET, presteu atenció a la posició d'instal·lació i intenteu evitar estar a prop de l'element de calefacció; per evitar la vibració dels accessoris de canonada, cal estrènyer la carcassa del tub; quan els cables de les agulles es dobleguen, haurien de ser 5 mm més grans que la mida de l'arrel per assegurar-se que Eviteu doblegar les agulles i provocar fuites d'aire.

Per als MOSFET de potència, es requereixen bones condicions de dissipació de calor. Com que els MOSFET de potència s'utilitzen en condicions de càrrega elevada, s'han de dissenyar suficients dissipadors de calor per garantir que la temperatura de la caixa no superi el valor nominal perquè el dispositiu pugui funcionar de manera estable i fiable durant molt de temps.

En resum, per garantir l'ús segur dels MOSFET, hi ha moltes coses a les quals cal prestar atenció i també s'han de prendre diverses mesures de seguretat. La majoria del personal professional i tècnic, especialment la majoria dels entusiastes de l'electrònica, ha de procedir en funció de la seva situació real i adoptar maneres pràctiques d'utilitzar els MOSFET de manera segura i eficaç.