MOSFET asoslari: 13 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:27

Salom! Bu yo'riqnomada men sizga MOSFET asoslarini o'rgataman, va men asoslarini aytaman. Bu video hech qachon MOSFETni professional darajada o'rganmagan, lekin uni loyihalarda ishlatmoqchi bo'lganlar uchun ideal. Men n va p kanalli MOSFETlar, ulardan qanday foydalanish, ularning farqi, nima uchun ikkalasi ham muhim, nima uchun MOSFET drayverlari va shunga o'xshash narsalar haqida gaplashaman. Men, shuningdek, MOSFETlar haqida juda kam ma'lum bo'lgan faktlar va boshqa ko'p narsalar haqida gapiraman.

Keling, unga kiraylik.

1 -qadam: Videoni tomosha qiling

Videoda ushbu loyihani yaratish uchun zarur bo'lgan hamma narsa batafsil yoritilgan. Videoda haqiqatni tezda aniqlashga yordam beradigan ba'zi animatsiyalar mavjud. Agar siz ko'rishni afzal ko'rsangiz, uni ko'rishingiz mumkin, lekin agar siz matnni yoqtirmoqchi bo'lsangiz, keyingi bosqichlarni bajaring.

2 -qadam: FET

MOSFET -ni ishga tushirishdan oldin, men sizni avvalgisi - JFET yoki Junction Field Effect Transistor bilan tanishtiraman. Bu MOSFETni tushunishni biroz osonlashtiradi.

JFETning kesimi rasmda ko'rsatilgan. Terminallar MOSFET terminallari bilan bir xil. Markaziy qism substrat yoki korpus deb ataladi va u FET turiga qarab n tipli yoki p tipli yarim o'tkazgichdir. Hududlar darvoza, drenaj va manba deb nomlanganidan farqli o'laroq, substratda o'stiriladi. Qaysi kuchlanishni qo'llasangiz ham, siz ushbu hududlarga murojaat qilasiz.

Bugungi kunda, amaliy nuqtai nazardan, bu juda muhim emas. Men bundan boshqa tushuntirishga bormayman, chunki u juda texnik bo'ladi va baribir talab qilinmaydi.

JFET belgisi MOSFET ramzini tushunishga yordam beradi.

3 -qadam: MOSFET

Shundan so'ng, eshik terminalida katta farqga ega bo'lgan MOSFET keladi. Darvoza terminali bilan aloqa qilishdan oldin, substrat ustida kremniy dioksidi qatlami o'stiriladi. Shuning uchun u metall oksidli yarimo'tkazgichli maydon effektli tranzistor deb nomlangan. SiO2 - juda yaxshi dielektrik, yoki siz izolyator deyishingiz mumkin. Bu eshik qarshiligini o'n shkalada o'n ohmgacha oshiradi va biz MOSFET eshigida Ig har doim nolga teng deb hisoblaymiz. Shuning uchun ham uni "Izolyatsiya qilingan darvoza dala effektli tranzistor" (IGFET) deb atashadi. Alyuminiy kabi yaxshi o'tkazgichlar qatlami uchta mintaqaning ustidan qo'shimcha ravishda o'stiriladi va keyin aloqa o'rnatiladi. Darvoza hududida siz parallel plastinka kondansatkichli struktura hosil bo'lganini ko'rishingiz mumkin va u aslida eshik terminaliga katta sig'im beradi. Bu sig'im eshik sig'imi deb ataladi va hisobga olinmasa, sizning davringizni osonlikcha yo'q qilishi mumkin. Bular professional darajada o'qish paytida ham juda muhimdir.

Ilovadagi rasmda MOSFETlar belgisini ko'rish mumkin. Darvozaga boshqa chiziq qo'yish, ularni JFETlar bilan bog'lashda mantiqan to'g'ri keladi, bu darvoza izolyatsiya qilinganligini ko'rsatadi. Bu belgidagi o'q yo'nalishi MOSFET ichidagi elektron oqimining an'anaviy yo'nalishini aks ettiradi, bu oqim oqimiga teskari.

4 -qadam: MOSFET - 4 terminalli qurilma?

Yana bir narsani qo'shmoqchimanki, ko'pchilik odamlar MOSFETni uchta terminalli qurilma deb o'ylashadi, aslida MOSFETlar to'rtta terminalli qurilma. To'rtinchi terminal - tananing terminali. Siz MOSFET uchun biriktirilgan belgini ko'rgan bo'lishingiz mumkin, markaziy terminali korpus uchun.

Lekin nima uchun deyarli barcha MOSFET -lardan faqat uchta terminal chiqadi?

Tana terminali ichki manbaga qisqartirilgan, chunki bu oddiy IClarni ishlatishda hech qanday foyda yo'q va shundan so'ng biz bilgan ramzga aylanadi.

Tana terminali odatda murakkab CMOS texnologiyasi IC ishlab chiqarilganda ishlatiladi. Shuni yodda tutingki, bu n -kanal MOSFET uchun, MOSFET p -kanal bo'lsa, rasm biroz boshqacha bo'ladi.

5 -qadam: Bu qanday ishlaydi

OK, endi uning qanday ishlashini ko'rib chiqaylik.

Bipolyar o'tish tranzistorlari yoki BJT - bu oqim bilan boshqariladigan qurilma, ya'ni uning asosiy terminalidagi oqim miqdori tranzistor orqali o'tadigan oqimni aniqlaydi, lekin biz bilamizki, MOSFET eshiklari terminalida va umuman birgalikda oqimning roli yo'q. Aytishimiz mumkinki, bu kuchlanish boshqariladigan qurilma, chunki eshik oqimi har doim nolga teng emas, balki uning tuzilishi tufayli, men bu yo'riqnomada murakkabligi sababli tushuntirmayman.

Keling, MOSFET kanalini ko'rib chiqaylik. Darvoza terminalida hech qanday kuchlanish qo'llanilmaganda, substrat va drenaj va manba mintaqasi o'rtasida ikkita diodli diod mavjud bo'lib, drenaj va manba orasidagi yo'l 10 ohmlik 12 ohmlik qarshilikka ega bo'ladi.

Men hozir manbani erga qo'ydim va eshik kuchlanishini oshira boshladim. Agar ma'lum bir minimal kuchlanishga erishilsa, qarshilik pasayadi va MOSFET o'tkaza boshlaydi va oqim drenajdan manbaga oqa boshlaydi. Bu minimal kuchlanish MOSFETning chegaraviy kuchlanishi deb ataladi va oqim MOSFET substratida drenajdan manbaga kanal hosil bo'lishi bilan bog'liq. Nomidan ko'rinib turibdiki, n -Channel MOSFET -da, kanal n turdagi oqim tashuvchilardan, ya'ni elektronlardan tashkil topgan bo'lib, ular substrat turiga ziddir.

6 -qadam: Ammo …

Bu faqat shu erda boshlangan. Eshik kuchlanishini qo'llash siz MOSFET -dan foydalanishga tayyor ekanligingizni anglatmaydi. Agar siz MOSFET kanalli IRFZ44N ma'lumot varag'iga qarasangiz, uning chegaraviy kuchlanishida u orqali faqat ma'lum bir minimal oqim oqishi mumkinligini ko'rasiz. Agar siz faqat LEDlar kabi kichikroq yuklamalarni ishlatmoqchi bo'lsangiz, bu yaxshi, lekin bundan nima foyda? Shunday qilib, ko'proq oqim chiqaradigan katta yuklarni ishlatish uchun siz eshikka ko'proq kuch ishlatishingiz kerak bo'ladi. Darvoza kuchlanishining oshishi kanalni kuchaytiradi va u orqali ko'proq oqim oqadi. MOSFETni to'liq yoqish uchun eshik va manba orasidagi kuchlanish bo'lgan Vgs 10-12 volt atrofida bo'lishi kerak, ya'ni manba erga ulangan bo'lsa, eshik 12 volt yoki shunga o'xshash bo'lishi kerak.

Biz muhokama qilgan MOSFET -ni MOSFET -ni takomillashtiruvchi turi deb atashadi, shuning uchun kanal kuchayib borayotgan eshik kuchlanishining oshishi bilan. MOSFETning MOSFET deb nomlangan boshqa turi mavjud. Asosiy farq shundaki, kanal allaqachon MOSFET turining yo'q qilinishida. Ushbu turdagi MOSFETlar odatda bozorlarda mavjud emas. MOSFET turini yo'qotish belgisi boshqacha, to'g'ri chiziq kanal allaqachon mavjudligini ko'rsatadi.

7 -qadam: Nima uchun MOSFET drayverlari?

Aytaylik, siz MOSFET -ni boshqarish uchun mikrokontrolderdan foydalanayapsiz, shunda siz eshikka maksimal 5 V yoki undan kam kuch sarflashingiz mumkin, bu esa yuqori oqim yuklari uchun etarli bo'lmaydi.

Siz qila oladigan narsa TC4420 kabi MOSFET drayverini ishlatishdir, siz uning kirish pinlarida mantiqiy signalni berishingiz kerak, qolganini o'zi hal qiladi yoki siz haydovchini o'zingiz qurishingiz mumkin, lekin MOSFET drayverida ko'p afzalliklari bor. Darvoza sig'imi va boshqalar kabi boshqa bir qancha masalalarga ham e'tibor qaratadi.

MOSFET to'liq yoqilganda, uning qarshiligi Rdson bilan belgilanadi va uni ma'lumotlar sahifasida osongina topish mumkin.

8 -qadam: P kanali MOSFET

P kanal MOSFET n -kanal MOSFETga qarama -qarshi. Oqim manbadan drenajga o'tadi va kanal p turdagi zaryad tashuvchilardan, ya'ni teshiklardan iborat.

P kanalidagi MOSFET manbai eng yuqori potentsialga ega bo'lishi kerak va uni to'liq yoqish uchun manfiy 10-12 volts bo'lishi kerak

Masalan, agar manba 12 voltga ulangan bo'lsa, nol voltli eshik uni to'liq yoqishi kerak, shuning uchun biz odatda eshikka 0 voltli MOSFET kanalini yoqamiz va bu talablar tufayli MOSFET drayveri n kanalni to'g'ridan -to'g'ri p kanal MOSFET bilan ishlatish mumkin emas. P kanalli MOSFET drayverlari bozorda mavjud (masalan, TC4429) yoki siz n kanalli MOSFET drayveri bilan inverterdan foydalanishingiz mumkin. P -kanal MOSFET -lari n -kanalli MOSFET -larga qaraganda nisbatan yuqori qarshilikka ega, lekin bu har qanday mumkin bo'lgan ilovalar uchun har doim n -kanalli MOSFET -dan foydalanish mumkin degani emas.

9 -qadam: Lekin nima uchun?

Aytaylik, siz MOSFET -ni birinchi konfiguratsiyada ishlatishingiz kerak. Qurilmani erga ulash uchun siz MOSFET -dan foydalanayotganingiz uchun, bu turdagi o'tish past tomonli deb nomlanadi. Bu ish uchun eng mos MOSFET kanali mos keladi, chunki Vgs o'zgarmaydi va uni 12 voltsda osongina ushlab turish mumkin.

Ammo, agar siz n -kanalli MOSFET -ni yuqori tomondan almashtirish uchun ishlatmoqchi bo'lsangiz, manba er va Vcc o'rtasida bo'lishi mumkin, bu oxir -oqibat Vgs kuchlanishiga ta'sir qiladi, chunki eshik voltaji doimiy. Bu MOSFETning to'g'ri ishlashiga katta ta'sir ko'rsatadi. Bundan tashqari, agar Vgs ko'rsatilgan o'rtacha qiymatdan o'rtacha 20 volt atrofida bo'lsa, MOSFET yonib ketadi.

Shunday qilib, bu erda n -kanalli MOSFET -larni ishlatish kek yurish emas, biz nima qilsak, biz ko'proq ON qarshilikka ega bo'lsak -da, p -kanalli MOSFET -dan foydalanamiz, chunki uning afzalligi shundaki, Vgs yuqori tomonni almashtirish paytida doimiy bo'ladi. Bootstrapping kabi boshqa usullar ham bor, lekin men ularni hozircha yoritmayman.

10-qadam: Id-Vds egri chizig'i

Nihoyat, bu Id-Vds egri chizig'ini tezda ko'rib chiqaylik. MOSFET uchta hududda ishlaydi, Vgs chegara kuchlanishidan past bo'lganda, MOSFET kesilgan hududda, ya'ni o'chirilgan. Agar Vgs chegara kuchlanishidan kattaroq bo'lsa -da, drenaj va manba va chegara voltaji orasidagi kuchlanish tushishining yig'indisidan kam bo'lsa, u triod yoki chiziqli mintaqada bo'ladi. Layner hududida MOSFET kuchlanish o'zgaruvchan rezistor sifatida ishlatilishi mumkin. Agar Vgs aytilgan kuchlanish yig'indisidan kattaroq bo'lsa, u holda drenaj oqimi to'yinganlik hududida ishlaydi va MOSFETni kalit vazifasini bajarishi uchun uni shu mintaqada ishlatish kerak, chunki maksimal oqim MOSFET orqali o'tishi mumkin. bu mintaqada.

11 -qadam: ehtiyot qismlar bo'yicha takliflar

n MOSFET kanali: IRFZ44N

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

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

n Kanal MOSFET drayveri: TC4420US -

p Kanal MOSFET drayveri: TC4429

12 -qadam: Hammasi shu

Endi siz MOSFET asoslari bilan tanish bo'lishingiz va loyihangiz uchun mukammal MOSFETni tanlashingiz kerak.

Qachon biz MOSFET -dan foydalanishimiz kerak, degan savol haligacha qolaveradi, siz ko'proq kuchlanish va tokni talab qiladigan katta yuklarni almashtirishingiz kerak. MOSFET -lar, hatto yuqori oqimlarda ham, BJT -larga qaraganda minimal quvvat yo'qotish afzalliklariga ega.

Agar biror narsani o'tkazib yuborgan bo'lsam yoki xato qilsam yoki sizda biron bir maslahat bo'lsa, iltimos, quyida izoh qoldiring.

Instructables va YouTube kanalimizga obuna bo'lishni o'ylab ko'ring. O'qiganingiz uchun tashakkur, keyingi yo'riqnomada ko'rishguncha.

13 -qadam: Ishlatilgan qismlar

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

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

n Kanal MOSFET drayveri: TC4420US -

p Kanal MOSFET drayveri: TC4429