Mik a MOSFET funkciói?

A MOSFET-nek két fő típusa van: osztott csatlakozású és szigetelt kaputípus. A MOSFET (JFET) csomópontot azért nevezték el, mert két PN csomóponttal és szigetelt kapuval rendelkezik.MOSFET(JGFET) azért kapta a nevét, mert a kapu teljesen el van szigetelve a többi elektródától. Jelenleg a szigetelt kapu MOSFET-ek közül a leggyakrabban használt MOSFET, amelyet MOSFET-nek (metal-oxide-semiconductor MOSFET) neveznek; ezen kívül vannak PMOS, NMOS és VMOS tápellátási MOSFET-ek, valamint a nemrégiben piacra dobott πMOS és VMOS tápmodulok stb.

 

A különböző csatornás félvezető anyagok szerint a csomópont típusa és a szigetelő kapu típusa csatornára és P csatornára van felosztva. Ha vezetőképességi mód szerint osztjuk fel, a MOSFET felosztható kimerülési típusra és fokozási típusra. A junction MOSFET-ek mindegyike kimerülési típusú, a szigetelt kapu MOSFET-ek pedig kimerítési és bővítési típusúak.

A térhatású tranzisztorok átmeneti térhatástranzisztorokra és MOSFET-ekre oszthatók. A MOSFET-eket négy kategóriába sorolják: N-csatornás kimerítés típusa és javítási típusa; P-csatorna kimerítés típusa és javítási típusa.

 

A MOSFET jellemzői

A MOSFET jellemzője az UG déli kapu feszültség; amely vezérli a leeresztő áram azonosítóját. A hagyományos bipoláris tranzisztorokhoz képest a MOSFET-ek jellemzői: nagy bemeneti impedancia, alacsony zaj, nagy dinamikatartomány, alacsony energiafogyasztás és egyszerű integráció.

 

Amikor a negatív előfeszítő feszültség (-UG) abszolút értéke nő, a kimerítő réteg növekszik, a csatorna csökken, és a leeresztőáram ID csökken. Amikor a negatív előfeszítő feszültség (-UG) abszolút értéke csökken, a kimerítő réteg csökken, a csatorna növekszik, és a leeresztőáram ID növekszik. Látható, hogy a leeresztőáram ID-t a kapufeszültség vezérli, tehát a MOSFET egy feszültségvezérelt eszköz, vagyis a kimeneti áram változásait a bemeneti feszültség változásai szabályozzák, így erősítést, ill. egyéb célokra.

 

A bipoláris tranzisztorokhoz hasonlóan, amikor a MOSFET-et olyan áramkörökben használják, mint például az erősítés, előfeszítő feszültséget is hozzá kell adni a kapujához.

A csatlakozó térhatású cső kapuját fordított előfeszítő feszültséggel, azaz az N-csatornás csőre negatív kapufeszültséget, a P-csatornás csőre pedig pozitív kapukörmöt kell alkalmazni. A megerősített szigetelt kapu MOSFET-nek előremenő kapufeszültséget kell alkalmaznia. A kimerítő üzemmódú szigetelő MOSFET kapufeszültsége lehet pozitív, negatív vagy "0". A torzítás hozzáadásának módszerei közé tartozik a fix előfeszítési módszer, a saját táplálású előfeszítési módszer, a közvetlen csatolási módszer stb.

MOSFETszámos paraméterrel rendelkezik, beleértve a DC paramétereket, az AC paramétereket és a határértékeket, de normál használat során csak a következő fő paraméterekre kell figyelni: telített lefolyó-forrás áram IDSS csípőfeszültség Up, (csatlakozócső és lemerülési mód szigetelt gate cső, vagy bekapcsolási feszültség UT (megerősített szigetelt kapucső), transzkonduktancia gm, lefolyóforrás áttörési feszültség BUDS, maximális teljesítménydisszipáció PDSM és maximális lefolyóforrás áram IDSM.

(1) Telített lefolyóforrás áram

A telített lefolyó-forrásáram IDSS arra a leeresztő-forrásáramra utal, amikor a kapufeszültség UGS=0 egy csomópontban vagy kimerüléssel szigetelt MOSFET-kapuban.

(2) Lecsavarási feszültség

Az UP lecsípési feszültség arra a kapufeszültségre utal, amikor a lefolyó-forrás csatlakozás éppen megszakad egy csomópontban vagy kimerülési típusú szigetelt kapu MOSFET-ben. Ahogy a 4-25. ábrán az N-csatornás cső UGS-ID görbéjénél látható, jól látható az IDSS és az UP jelentése.

(3) Bekapcsolási feszültség

Az UT bekapcsolási feszültség arra a kapufeszültségre utal, amikor a leeresztő-forrás csatlakozás éppen a megerősített szigetelt MOSFET kapuban történik. A 4-27. ábra az N-csatornás cső UGS-ID görbéjét mutatja, és jól látható az UT jelentése.

(4) Transzkonduktivitás

A gm transzkonduktancia az UGS kapuforrás feszültség azon képességét jelenti, hogy szabályozza a leeresztőáram ID-t, azaz a leeresztőáram ID változásának és az UGS kapuforrás feszültség változásának arányát. A 9 m fontos paraméter az erősítési képesség méréséreMOSFET.

(5) Lefolyó-forrás áttörési feszültség

A BUDS leeresztő-forrás letörési feszültség arra a maximális lefolyó-forrás feszültségre utal, amelyet a MOSFET képes elfogadni, ha az UGS kapu-forrás feszültség állandó. Ez egy korlátozó paraméter, és a MOSFET-re adott üzemi feszültségnek kisebbnek kell lennie, mint a BUDS.

(6) Maximális teljesítmény disszipáció

A maximális teljesítménydisszipáció PDSM egyben határparaméter, amely a MOSFET teljesítmény romlása nélkül megengedett maximális teljesítménydisszipációra utal. Használatakor a MOSFET tényleges energiafogyasztásának kisebbnek kell lennie, mint a PDSM, és hagynia kell egy bizonyos tartalékot.

(7) Maximális lefolyóforrás áram

A maximális lefolyóforrás áramerősség (IDSM) egy másik határparaméter, amely arra a maximális áramra utal, amely a lefolyó és a forrás között áthaladhat, amikor a MOSFET normálisan működik. A MOSFET üzemi árama nem haladhatja meg az IDSM-et.

1. A MOSFET erősítésre használható. Mivel a MOSFET erősítő bemeneti impedanciája nagyon magas, a csatolókondenzátor kicsi lehet, és nem kell elektrolitkondenzátort használni.

2. A MOSFET nagy bemeneti impedanciája nagyon alkalmas impedancia transzformációra. Gyakran használják impedancia transzformációra a többfokozatú erősítők bemeneti fokozatában.

3. A MOSFET változó ellenállásként használható.

4. A MOSFET kényelmesen használható állandó áramforrásként.

5. A MOSFET elektronikus kapcsolóként használható.

 

A MOSFET jellemzői: alacsony belső ellenállás, nagy ellenállási feszültség, gyors kapcsolás és nagy lavinaenergia. A tervezett áramtartomány 1A-200A, a feszültségtartomány 30V-1200V. Az elektromos paramétereket az ügyfél alkalmazási területeinek és alkalmazási terveinek megfelelően állíthatjuk be, hogy javítsuk a vevő termékmegbízhatóságát, az általános átalakítási hatékonyságot és a termék árának versenyképességét.

 

MOSFET vs tranzisztor összehasonlítása

(1) A MOSFET egy feszültségszabályozó elem, míg a tranzisztor egy áramszabályozó elem. Ha csak kis mennyiségű áramot lehet venni a jelforrásból, MOSFET-et kell használni; amikor a jelfeszültség alacsony és a jelforrásból nagy mennyiségű áramot lehet venni, tranzisztort kell használni.

(2) A MOSFET többségi vivőket használ az elektromos áram vezetésére, ezért unipoláris eszköznek nevezik, míg a tranzisztoroknak többségi és kisebb vivői is vannak az elektromos áram vezetésére. Ezt bipoláris eszköznek hívják.

(3) Egyes MOSFET-ek forrása és lefolyása felcserélhetően használható, a kapufeszültség pedig lehet pozitív vagy negatív, ami rugalmasabb, mint a tranzisztoré.

(4) A MOSFET nagyon kis áram és nagyon alacsony feszültség mellett is működhet, és gyártási folyamata könnyen integrálhat sok MOSFET-et egy szilícium lapkára. Ezért a MOSFET-eket széles körben használják nagyméretű integrált áramkörökben.

 

Hogyan ítéljük meg a MOSFET minőségét és polaritását

Válassza ki a multiméter RX1K tartományát, csatlakoztassa a fekete mérővezetéket a D pólushoz, a piros mérővezetéket pedig az S pólushoz. Érintse meg a kezével egyszerre a G és D pólust. A MOSFET-nek pillanatnyi vezetési állapotban kell lennie, vagyis a mérőtű kisebb ellenállású helyzetbe lendül. , majd érintse meg kézzel a G és S pólusokat, a MOSFET-nek nem kell reagálnia, vagyis a mérőtű nem mozdul vissza a nulla pozícióba. Jelenleg meg kell ítélni, hogy a MOSFET jó cső.

Válassza ki a multiméter RX1K tartományát, és mérje meg az ellenállást a MOSFET három érintkezője között. Ha az egyik érintkező és a másik két érintkező közötti ellenállás végtelen, és a mérővezetékek cseréje után is végtelen, akkor ez a tű a G pólus, a másik két érintkező pedig az S pólus és a D pólus. Ezután multiméterrel mérje meg egyszer az S pólus és a D pólus közötti ellenállásértéket, cserélje ki a mérővezetékeket és mérje meg újra. A kisebb ellenállás értékű fekete. A mérővezeték az S pólushoz, a piros pedig a D pólushoz csatlakozik.

 

A MOSFET észlelésére és használatára vonatkozó óvintézkedések

1. Használjon mutatós multimétert a MOSFET azonosításához

1) Használjon ellenállásmérési módszert a MOSFET csomópont elektródáinak azonosítására

Annak a jelenségnek megfelelően, hogy a MOSFET PN átmenetének előremenő és fordított ellenállási értéke eltérő, a MOSFET átmenet három elektródája azonosítható. Konkrét módszer: Állítsa a multimétert az R×1k tartományba, válasszon ki egy tetszőleges két elektródát, és mérje meg azok előremenő és fordított ellenállásának értékét. Ha két elektróda előremenő és fordított ellenállási értéke egyenlő és több ezer ohm, akkor a két elektróda a D lefolyó, illetve az S forrás. Mivel a csatlakozó MOSFET-eknél a leeresztő és a forrás felcserélhető, a maradék elektródának a G kapunak kell lennie. A multiméter fekete mérővezetékét (piros mérővezeték is elfogadható) hozzáérintheti bármely elektródához, a másik mérővezetéket pedig érintse meg egymás után a fennmaradó két elektródát az ellenállás értékének méréséhez. Ha a kétszer mért ellenállásértékek megközelítőleg megegyeznek, a fekete mérővezetékkel érintkező elektróda a kapu, a másik két elektróda pedig a lefolyó és a forrás. Ha a kétszer mért ellenállásértékek nagyon nagyok, az azt jelenti, hogy a PN átmenet fordított iránya, azaz mindkettő fordított ellenállás. Megállapítható, hogy N-csatornás MOSFET-ről van szó, és a fekete mérővezeték a kapuhoz csatlakozik; ha a kétszer mért ellenállásértékek Az ellenállásértékek nagyon kicsik, ami azt jelzi, hogy ez egy előremenő PN átmenet, azaz egy előremenő ellenállás, és P-csatornás MOSFET-nek van meghatározva. A fekete mérővezeték szintén a kapuhoz csatlakozik. Ha a fenti helyzet nem következik be, cserélje ki a fekete és piros mérővezetékeket, és végezze el a tesztet a fenti módszer szerint, amíg a rács azonosítása meg nem történik.

 

2) Használjon ellenállásmérési módszert a MOSFET minőségének meghatározásához

Az ellenállásmérési módszer az, hogy multiméterrel mérjük meg az ellenállást a MOSFET forrása és lefolyója, kapu és forrás, kapu és lefolyó, G1 kapu és G2 kapu között, hogy meghatározzuk, hogy az megfelel-e a MOSFET kézikönyvében feltüntetett ellenállásértéknek. A vezetés jó vagy rossz. Konkrét módszer: Először állítsa a multimétert R×10 vagy R×100 tartományba, és mérje meg az ellenállást az S forrás és a D leeresztő között, általában tíz és több ezer ohm tartományban (ez látható a a kézikönyv, hogy a különböző típusú csövek ellenállásértékei eltérőek), ha a mért ellenállási érték nagyobb a normál értéknél, annak oka lehet a rossz belső érintkezés; ha a mért ellenállásérték végtelen, akkor lehet, hogy belső törött pólusról van szó. Ezután állítsa a multimétert R×10k tartományba, majd mérje meg az ellenállásértékeket a G1 és G2 kapuk között, a kapu és a forrás között, valamint a kapu és a lefolyó között. Ha a mért ellenállásértékek mind végtelenek, akkor Ez azt jelenti, hogy a cső normális; ha a fenti ellenállásértékek túl kicsik, vagy van út, az azt jelenti, hogy a cső rossz. Megjegyzendő, hogy ha a két kapu eltörik a csőben, akkor a komponens helyettesítési módszer használható a kimutatásra.

 

3) Az indukciós jel bemeneti módszerrel becsülje meg a MOSFET erősítési képességét

Konkrét módszer: Használja a multiméter ellenállásának R×100-as szintjét, csatlakoztassa a piros mérővezetéket az S forráshoz, a fekete mérővezetéket pedig a D leeresztőhöz. Adjon hozzá 1,5 V-os tápfeszültséget a MOSFET-hez. Ekkor a lefolyó és a forrás közötti ellenállásértéket a mérőtű jelzi. Ezután szorítsa meg a kezével a MOSFET csomópont G kapuját, és adja hozzá az emberi test indukált feszültségjelét a kapuhoz. Ily módon a cső erősítő hatása miatt megváltozik a VDS drén-forrás feszültség és az Ib drénáram, azaz megváltozik a drén és a forrás közötti ellenállás. Ebből megfigyelhető, hogy a mérőtű nagymértékben kileng. Ha a kézi rács tűjének tűje keveset lendül, az azt jelenti, hogy a cső erősítő képessége gyenge; ha a tű erősen kileng, az azt jelenti, hogy a cső erősítő képessége nagy; ha a tű nem mozdul, az azt jelenti, hogy rossz a cső.

 

A fenti módszer szerint a multiméter R×100 skáláját használjuk a MOSFET 3DJ2F csomópont mérésére. Először nyissa ki a cső G elektródáját, és mérje meg az RDS lefolyóforrás ellenállását 600 Ω-ra. Miután megfogta a G elektródát a kezével, a mérőtű balra lendül. A jelzett RDS ellenállás 12kΩ. Ha a mérőtű nagyobbra lendül, az azt jelenti, hogy a cső jó. , és nagyobb erősítési képességgel rendelkezik.

 

Ennek a módszernek a használatakor néhány szempontot meg kell jegyezni: Először is, amikor a MOSFET-et teszteli és a kaput kézzel tartja, a multiméter tűje jobbra (az ellenállásérték csökken) vagy balra (az ellenállásérték nő) lendülhet. . Ennek az az oka, hogy az emberi test által indukált váltakozó feszültség viszonylag magas, és a különböző MOSFET-ek eltérő működési pontokkal rendelkezhetnek, ha ellenállás-tartománnyal mérik (akár a telített, akár a telítetlen zónában működnek). A tesztek kimutatták, hogy a legtöbb cső RDS-értéke növekszik. Vagyis az óramutató balra lendül; néhány cső RDS-je csökken, amitől az óramutató jobbra lendül.

De függetlenül attól, hogy az óramutató milyen irányba lendül, mindaddig, amíg az óramutató nagyobbat lengi, ez azt jelenti, hogy a csőnek nagyobb az erősítő képessége. Másodszor, ez a módszer MOSFET-eknél is működik. De meg kell jegyezni, hogy a MOSFET bemeneti ellenállása nagy, és a G kapu megengedett indukált feszültsége nem lehet túl magas, ezért ne csípje meg közvetlenül a kaput a kezével. A csavarhúzó szigetelt fogantyújával kell megérinteni a kaput egy fémrúddal. , hogy az emberi test által kiváltott töltés ne kerüljön közvetlenül a kapuba, ami a kapu meghibásodását okozza. Harmadszor, minden mérés után rövidre kell zárni a GS pólusokat. Ennek az az oka, hogy a GS csomóponti kondenzátoron lesz egy kis töltés, ami felépíti a VGS feszültséget. Emiatt előfordulhat, hogy a mérő mutatói nem mozdulnak el, amikor ismételten mér. A töltés kisütésének egyetlen módja a töltés rövidre zárása a GS elektródák között.

4) Használjon ellenállásmérési módszert a jelöletlen MOSFET-ek azonosítására

Először is használja az ellenállás mérési módszerét, hogy találjon két ellenállásértékkel rendelkező érintkezőt, nevezetesen az S forrást és a D lefolyót. A fennmaradó két érintkező az első G1 kapu és a második G2 kapu. Írja fel először két mérővezetékkel mérve az S forrás és a D lefolyó közötti ellenállásértéket. Cserélje ki a mérővezetékeket, és mérjen újra. Jegyezze fel a mért ellenállásértéket. Az a fekete mérővezeték, amelynek kétszer mérve a nagyobb ellenállásértéke. A csatlakoztatott elektróda a D lefolyó; a piros mérővezeték az S forráshoz csatlakozik. Az ezzel a módszerrel azonosított S és D pólusok a cső erősítési képességének becslésével is ellenőrizhetők. Azaz a nagy erősítőképességű fekete mérővezeték a D pólushoz csatlakozik; a piros mérővezeték a 8 pólusú földeléshez van kötve. Mindkét módszer vizsgálati eredményének azonosnak kell lennie. A D leeresztő és az S forrás helyzetének meghatározása után szerelje fel az áramkört a D és S megfelelő pozícióinak megfelelően. Általában a G1 és G2 is egymás után igazodik. Ez határozza meg a két G1 és G2 kapu helyzetét. Ez határozza meg a D, S, G1 és G2 érintkezők sorrendjét.

5) Használja a fordított ellenállás értékének változását a transzkonduktivitás méretének meghatározásához

A VMOSN csatornajavító MOSFET transzkonduktivitási teljesítményének mérésekor a piros mérővezetékkel csatlakoztathatja az S forrást és a fekete mérővezetéket a D leeresztőhöz. Ez egyenértékű a forrás és a leeresztő közötti fordított feszültség hozzáadásával. Ebben az időben a kapu nyitott áramkörben van, és a cső fordított ellenállási értéke nagyon instabil. Válassza ki a multiméter ohmos tartományát az R×10kΩ nagy ellenállási tartományra. Ekkor a mérő feszültsége magasabb. Ha kézzel megérinti a G rácsot, azt tapasztalja, hogy a cső fordított ellenállási értéke jelentősen megváltozik. Minél nagyobb a változás, annál nagyobb a cső transzkonduktancia értéke; ha a vizsgált cső transzkonduktivitása nagyon kicsi, akkor ezzel a módszerrel mérje meg a When , a fordított ellenállás keveset változik.

 

Óvintézkedések a MOSFET használatával kapcsolatban

1) A MOSFET biztonságos használata érdekében az olyan paraméterek határértékei, mint a cső disszipált teljesítménye, a maximális lefolyóforrás feszültség, a maximális kapuforrás feszültség és a maximális áramerősség, nem léphetők túl az áramkör kialakításában.

2) Különböző típusú MOSFET-ek használatakor azokat szigorúan az előírt előfeszítésnek megfelelően kell az áramkörbe csatlakoztatni, és ügyelni kell a MOSFET előfeszítés polaritására. Például van egy PN átmenet a kapuforrás és egy MOSFET csomópont leeresztője között, és egy N-csatornás cső kapuja nem lehet pozitívan előfeszítve; a P-csatornás cső kapuja nem lehet negatívan torzítva stb.

3) Mivel a MOSFET bemeneti impedanciája rendkívül magas, a csapokat rövidre kell zárni a szállítás és tárolás során, és fém árnyékolással kell ellátni őket, hogy megakadályozzák a külső indukált potenciál letörését. Különösképpen vegye figyelembe, hogy a MOSFET nem helyezhető műanyag dobozba. Legjobb fémdobozban tárolni. Ugyanakkor ügyeljen arra, hogy a cső nedvességálló legyen.

4) A MOSFET-kapu induktív meghibásodásának megelőzése érdekében minden vizsgálóműszert, munkapadot, forrasztópákát és magukat az áramköröket jól földelni kell; a csapok forrasztásakor először forrassza a forrást; az áramkörhöz való csatlakoztatás előtt a csövet Az összes vezetékvéget rövidre kell zárni egymással, és a hegesztés befejezése után el kell távolítani a zárlatot okozó anyagot; amikor eltávolítja a csövet az alkatrésztartóból, megfelelő módszereket kell alkalmazni az emberi test földelésének biztosítására, például földelőgyűrűt kell használni; természetesen, ha fejlett A gázfűtésű forrasztópáka kényelmesebb a MOSFET-ek hegesztéséhez, és biztosítja a biztonságot; a csövet nem szabad az áramkörbe behelyezni vagy kihúzni az áramellátás kikapcsolása előtt. A MOSFET használatakor ügyelni kell a fenti biztonsági intézkedésekre.

5) A MOSFET telepítésekor ügyeljen a beépítési helyzetre, és próbálja meg elkerülni, hogy a fűtőelem közelében legyen; a csőszerelvények vibrációjának megakadályozása érdekében a csőhéjat meg kell húzni; Amikor a csapok vezetékei meg vannak hajlítva, 5 mm-rel nagyobbaknak kell lenniük, mint a gyökér mérete, hogy biztosítsák a csapok meghajlítását és a levegő szivárgását.

A teljesítmény-MOSFET-ekhez jó hőelvezetési feltételek szükségesek. Mivel a teljesítmény-MOSFET-eket nagy terhelés mellett használják, elegendő hűtőbordát kell kialakítani, hogy a ház hőmérséklete ne haladja meg a névleges értéket, így az eszköz hosszú ideig stabilan és megbízhatóan működhet.

Röviden: a MOSFET-ek biztonságos használatához sok mindenre kell figyelni, és különféle biztonsági intézkedéseket is kell tenni. A professzionális és műszaki személyzet többségének, különösen az elektronikai rajongók többségének a tényleges helyzete alapján kell eljárnia, és gyakorlati módszereket kell alkalmaznia a MOSFET-ek biztonságos és hatékony használatához.