Hai dous tipos principais de MOSFET: tipo de unión dividida e tipo de porta illada. O MOSFET de unión (JFET) chámase porque ten dúas unións PN e unha porta illadaMOSFET(JGFET) chámase porque a porta está completamente illada doutros electrodos. Na actualidade, entre os MOSFET de porta illada, o máis utilizado é o MOSFET, denominado MOSFET (MOSFET de óxido metálico-semicondutor); ademais, existen os MOSFET de potencia PMOS, NMOS e VMOS, así como os módulos de potencia πMOS e VMOS recentemente lanzados, etc.
Segundo os diferentes materiais semicondutores da canle, o tipo de unión e o tipo de porta illante divídense en canle e canle P. Se se divide segundo o modo de condutividade, o MOSFET pódese dividir en tipo de esgotamento e tipo de mellora. Os MOSFET de unión son todos de tipo de esgotamento e os MOSFET de porta illada son tanto de tipo de esgotamento como de tipo de mellora.
Os transistores de efecto de campo pódense dividir en transistores de efecto de campo de unión e MOSFET. Os MOSFET divídense en catro categorías: tipo de esgotamento da canle N e tipo de mellora; Tipo de esgotamento da canle P e tipo de mellora.
Características dos MOSFET
A característica dun MOSFET é a tensión de porta sur UG; que controla o seu ID de corrente de drenaxe. En comparación cos transistores bipolares normais, os MOSFET teñen as características de alta impedancia de entrada, baixo ruído, gran rango dinámico, baixo consumo de enerxía e fácil integración.
Cando o valor absoluto da tensión de polarización negativa (-UG) aumenta, a capa de esgotamento aumenta, a canle diminúe e a ID de corrente de drenaxe diminúe. Cando o valor absoluto da tensión de polarización negativa (-UG) diminúe, a capa de esgotamento diminúe, a canle aumenta e o ID de corrente de drenaxe aumenta. Pódese ver que a ID de corrente de drenaxe está controlada pola tensión da porta, polo que o MOSFET é un dispositivo controlado por voltaxe, é dicir, os cambios na corrente de saída están controlados por cambios na tensión de entrada, para conseguir a amplificación e outros fins.
Do mesmo xeito que os transistores bipolares, cando se usa MOSFET en circuítos como a amplificación, tamén se debe engadir unha tensión de polarización á súa porta.
A porta do tubo de efecto de campo de unión debe aplicarse cunha tensión de polarización inversa, é dicir, debe aplicarse unha tensión de porta negativa ao tubo da canle N e unha garra de porta positiva ao tubo da canle P. O MOSFET de porta illada reforzada debe aplicar tensión de porta directa. A tensión de porta dun MOSFET illante en modo de esgotamento pode ser positiva, negativa ou "0". Os métodos para engadir polarización inclúen o método de polarización fixa, o método de polarización autosuministrada, o método de acoplamento directo, etc.
MOSFETten moitos parámetros, incluíndo parámetros de CC, parámetros de CA e parámetros de límite, pero no uso normal, só cómpre prestar atención aos seguintes parámetros principais: corrente saturada da fonte de drenaxe, tensión de apagado IDSS, (tubo de unión e modo de esgotamento illados). tubo de porta ou voltaxe de encendido UT (tubo de porta illado reforzado), transcondutividade gm, voltaxe de ruptura da fonte de drenaxe BUDS, PDSM de disipación de potencia máxima e IDSM de corrente de fonte de drenaxe máxima.
(1) Corrente saturada de drenaxe-fonte
A corrente saturada da fonte de drenaxe IDSS refírese á corrente da fonte de drenaxe cando a tensión de porta UGS=0 nun MOSFET de porta illada de unión ou esgotamento.
(2) Tensión de desconexión
A tensión de pinch-off UP refírese á tensión da porta cando a conexión da fonte de drenaxe só se corta nun MOSFET de porta illada de unión ou de esgotamento. Como se mostra en 4-25 para a curva UGS-ID do tubo de canle N, o significado de IDSS e UP pódese ver claramente.
(3) Tensión de aceso
A tensión de aceso UT refírese á tensión da porta cando se fai a conexión fonte-drenaxe no MOSFET de porta illada reforzada. A figura 4-27 mostra a curva UGS-ID do tubo de canle N, e o significado de UT pódese ver claramente.
(4) Transcondutividade
A transcondutividade gm representa a capacidade da tensión da fonte da porta UGS para controlar a ID de corrente de drenaxe, é dicir, a relación entre o cambio da ID da corrente de drenaxe e a variación da tensión da fonte da porta UGS. 9m é un parámetro importante para medir a capacidade de amplificaciónMOSFET.
(5) Tensión de avaría da fonte de drenaxe
A tensión de avaría da fonte de drenaxe BUDS refírese á tensión máxima da fonte de drenaxe que pode aceptar o MOSFET cando a tensión da fonte da porta UGS é constante. Este é un parámetro limitante e a tensión de funcionamento aplicada ao MOSFET debe ser inferior a BUDS.
(6) Máxima disipación de potencia
O PDSM de disipación de potencia máxima tamén é un parámetro límite, que se refire á disipación de potencia máxima permitida na fonte de drenaxe sen deterioración do rendemento do MOSFET. Cando se usa, o consumo de enerxía real do MOSFET debe ser inferior ao PDSM e deixar unha certa marxe.
(7) Corrente máxima de drenaxe-fonte
O IDSM de corrente máxima da fonte de drenaxe é outro parámetro límite, que fai referencia á corrente máxima permitida para pasar entre o drenaxe e a fonte cando o MOSFET funciona normalmente. A corrente de funcionamento do MOSFET non debe exceder o IDSM.
1. Pódese usar MOSFET para a amplificación. Dado que a impedancia de entrada do amplificador MOSFET é moi alta, o capacitor de acoplamento pode ser pequeno e non é necesario utilizar capacitores electrolíticos.
2. A alta impedancia de entrada de MOSFET é moi adecuada para a transformación da impedancia. Utilízase a miúdo para a transformación de impedancia na etapa de entrada dos amplificadores de varias etapas.
3. O MOSFET pódese usar como resistencia variable.
4. O MOSFET pódese usar convenientemente como fonte de corrente constante.
5. O MOSFET pódese usar como interruptor electrónico.
MOSFET ten as características de baixa resistencia interna, alta tensión de resistencia, conmutación rápida e alta enerxía de avalancha. O intervalo de corrente deseñado é 1A-200A e o intervalo de tensión é de 30V-1200V. Podemos axustar os parámetros eléctricos segundo os campos de aplicación do cliente e os plans de aplicación para mellorar a fiabilidade do produto do cliente, a eficiencia global da conversión e a competitividade do prezo do produto.
Comparación MOSFET vs transistor
(1) MOSFET é un elemento de control de tensión, mentres que un transistor é un elemento de control de corrente. Cando só se permite tomar unha pequena cantidade de corrente da fonte de sinal, debe usarse un MOSFET; cando a tensión do sinal é baixa e se permite tomar unha gran cantidade de corrente da fonte de sinal, debe usarse un transistor.
(2) MOSFET usa portadores maioritarios para conducir electricidade, polo que se denomina dispositivo unipolar, mentres que os transistores teñen portadores maioritarios e portadores minoritarios para conducir electricidade. Chámase dispositivo bipolar.
(3) A fonte e drenaxe dalgúns MOSFET pódense usar indistintamente e a tensión da porta pode ser positiva ou negativa, o que é máis flexible que os transistores.
(4) O MOSFET pode funcionar en condicións de corrente moi pequena e de tensión moi baixa, e o seu proceso de fabricación pode integrar facilmente moitos MOSFET nunha oblea de silicio. Polo tanto, os MOSFET foron amplamente utilizados en circuítos integrados a gran escala.
Como xulgar a calidade e polaridade do MOSFET
Seleccione o rango do multímetro a RX1K, conecte o cable de proba negro ao polo D e o cable de proba vermello ao polo S. Toca os polos G e D ao mesmo tempo coa man. O MOSFET debe estar nun estado de condución instantáneo, é dicir, a agulla do medidor oscila a unha posición con menor resistencia. , e despois toque os polos G e S coas mans, o MOSFET non debería ter resposta, é dicir, a agulla do medidor non volverá á posición cero. Neste momento, débese xulgar que o MOSFET é un bo tubo.
Seleccione o rango do multímetro a RX1K e mida a resistencia entre os tres pinos do MOSFET. Se a resistencia entre un pino e os outros dous pinos é infinita e aínda é infinita despois de intercambiar os cables de proba, entón este pin é o polo G e os outros dous pinos son o polo S e o polo D. A continuación, use un multímetro para medir o valor da resistencia entre o polo S e o polo D unha vez, intercambie os cables de proba e mida de novo. O que ten menor valor de resistencia é negro. O cable de proba está conectado ao polo S e o cable de proba vermello está conectado ao polo D.
Precaucións de detección e uso de MOSFET
1. Use un multímetro punteiro para identificar o MOSFET
1) Use o método de medición da resistencia para identificar os electrodos do MOSFET de unión
Segundo o fenómeno de que os valores de resistencia directa e inversa da unión PN do MOSFET son diferentes, pódense identificar os tres electrodos do MOSFET de unión. Método específico: axuste o multímetro no rango R×1k, seleccione dous electrodos calquera e mida os seus valores de resistencia cara adiante e inversa respectivamente. Cando os valores de resistencia directa e inversa de dous electrodos son iguais e son varios miles de ohmios, entón os dous electrodos son o drenaxe D e a fonte S respectivamente. Debido a que para os MOSFET de unión, o dreno e a fonte son intercambiables, o electrodo restante debe ser a porta G. Tamén pode tocar o cable de proba negro (tamén se acepta o cable de proba vermello) do multímetro a calquera eléctrodo e o outro cable de proba a toque os dous electrodos restantes en secuencia para medir o valor da resistencia. Cando os valores de resistencia medidos dúas veces son aproximadamente iguais, o electrodo en contacto co cable de proba negro é a porta e os outros dous electrodos son o drenaxe e a fonte respectivamente. Se os valores de resistencia medidos dúas veces son ambos moi grandes, significa que é a dirección inversa da unión PN, é dicir, ambas son resistencias inversas. Pódese determinar que é un MOSFET de canle N e o cable de proba negro está conectado á porta; se os valores de resistencia medidos dúas veces son Os valores de resistencia son moi pequenos, o que indica que é unha unión PN cara adiante, é dicir, unha resistencia cara adiante, e determínase que é un MOSFET de canle P. O cable de proba negro tamén está conectado á porta. Se non se produce a situación anterior, pode substituír os cables de proba negro e vermello e realizar a proba segundo o método anterior ata que se identifique a reixa.
2) Use o método de medición da resistencia para determinar a calidade do MOSFET
O método de medición da resistencia consiste en utilizar un multímetro para medir a resistencia entre a fonte e o dreno do MOSFET, a porta e a fonte, a porta e a drenaxe, a porta G1 e a porta G2 para determinar se coincide co valor de resistencia indicado no manual do MOSFET. A xestión é boa ou mala. Método específico: en primeiro lugar, configure o multímetro no rango R×10 ou R×100 e mida a resistencia entre a fonte S e o drenaxe D, normalmente no intervalo de decenas de ohmios a varios miles de ohmios (pódese ver en o manual que varios modelos de tubos, os seus valores de resistencia son diferentes), se o valor de resistencia medido é maior que o valor normal, pode deberse a un mal contacto interno; se o valor da resistencia medido é infinito, pode ser un polo interno roto. A continuación, configure o multímetro no rango R×10k e, a continuación, mida os valores de resistencia entre as portas G1 e G2, entre a porta e a fonte e entre a porta e o drenaxe. Cando os valores de resistencia medidos son todos infinitos, significa que o tubo é normal; se os valores de resistencia anteriores son demasiado pequenos ou hai un camiño, significa que o tubo está mal. Nótese que se as dúas portas están rotas no tubo, pódese usar o método de substitución de compoñentes para a detección.
3) Use o método de entrada de sinal de indución para estimar a capacidade de amplificación do MOSFET
Método específico: use o nivel R×100 da resistencia do multímetro, conecte o cable de proba vermello á fonte S e o cable de proba negro ao drenaxe D. Engade unha tensión de alimentación de 1,5 V ao MOSFET. Neste momento, o valor de resistencia entre o sumidoiro e a fonte indícase pola agulla do medidor. A continuación, preme coa man a porta G do MOSFET de unión e engade o sinal de tensión inducida do corpo humano á porta. Deste xeito, debido ao efecto de amplificación do tubo, cambiará a tensión drenaxe-fonte VDS e a corrente de drenaxe Ib, é dicir, cambiará a resistencia entre o drenaxe e a fonte. A partir diso, pódese observar que a agulla do medidor oscila en gran medida. Se a agulla da agulla da reixa manual balancea pouco, significa que a capacidade de amplificación do tubo é pobre; se a agulla balance moito, significa que a capacidade de amplificación do tubo é grande; se a agulla non se move, significa que o tubo está mal.
Segundo o método anterior, usamos a escala R×100 do multímetro para medir a unión MOSFET 3DJ2F. Primeiro abra o electrodo G do tubo e mida que a resistencia da fonte de drenaxe RDS sexa 600Ω. Despois de suxeitar o electrodo G coa man, a agulla do medidor xira cara á esquerda. A resistencia indicada RDS é de 12 kΩ. Se a agulla do medidor vai máis grande, significa que o tubo é bo. , e ten maior capacidade de amplificación.
Hai algúns puntos a ter en conta ao usar este método: en primeiro lugar, ao probar o MOSFET e suxeitar a porta coa man, a agulla do multímetro pode pivotar cara á dereita (o valor de resistencia diminúe) ou cara á esquerda (o valor de resistencia aumenta) . Isto débese ao feito de que a tensión de CA inducida polo corpo humano é relativamente alta, e os diferentes MOSFET poden ter diferentes puntos de traballo cando se miden cun rango de resistencia (xa sexa na zona saturada ou na zona insaturada). As probas demostraron que o RDS da maioría dos tubos aumenta. É dicir, a agulla do reloxo balance cara á esquerda; o RDS dalgúns tubos diminúe, facendo que a agulla do reloxo balance cara á dereita.
Pero independentemente da dirección na que oscila a agulla do reloxo, sempre que a agulla do reloxo balance máis grande, significa que o tubo ten unha maior capacidade de amplificación. En segundo lugar, este método tamén funciona para MOSFET. Pero hai que ter en conta que a resistencia de entrada do MOSFET é alta e que a tensión inducida permitida da porta G non debe ser demasiado alta, polo que non preme a porta directamente coas mans. Debes usar o mango illado do desaparafusador para tocar a porta cunha varilla metálica. , para evitar que a carga inducida polo corpo humano se engada directamente á porta, provocando a súa avaría. En terceiro lugar, despois de cada medición, os polos GS deben ser curtocircuítos. Isto débese a que haberá unha pequena cantidade de carga no capacitor de unión GS, que aumenta a tensión VGS. Como resultado, as mans do medidor poden non moverse ao volver a medir. O único xeito de descargar a carga é curtocircuitar a carga entre os electrodos GS.
4) Use o método de medición da resistencia para identificar os MOSFET non marcados
En primeiro lugar, use o método de medición da resistencia para atopar dous pinos con valores de resistencia, é dicir, a fonte S e o drenaxe D. Os dous pinos restantes son a primeira porta G1 e a segunda porta G2. Anote primeiro o valor de resistencia entre a fonte S e o dreno D medido con dúas puntas de proba. Cambia os cables de proba e volve medir. Anote o valor da resistencia medida. O que ten o valor de resistencia maior medido dúas veces é o cable de proba negro. O electrodo conectado é o dreno D; o cable de proba vermello está conectado á fonte S. Os polos S e D identificados por este método tamén se poden verificar estimando a capacidade de amplificación do tubo. É dicir, o cable de proba negro con gran capacidade de amplificación está conectado ao polo D; o cable de proba vermello está conectado á terra ao 8 polos. Os resultados das probas de ambos os métodos deben ser os mesmos. Despois de determinar as posicións do drenaxe D e da fonte S, instale o circuíto segundo as correspondentes posicións de D e S. Xeralmente, G1 e G2 tamén estarán aliñados en secuencia. Isto determina as posicións das dúas portas G1 e G2. Isto determina a orde dos pinos D, S, G1 e G2.
5) Use o cambio no valor da resistencia inversa para determinar o tamaño da transcondutividade
Ao medir o rendemento da transcondutividade do MOSFET de mellora da canle VMOSN, pode usar o cable de proba vermello para conectar a fonte S e o cable de proba negro ao drenaxe D. Isto é equivalente a engadir unha tensión inversa entre a fonte e o drenaxe. Neste momento, a porta está aberta e o valor de resistencia inversa do tubo é moi inestable. Seleccione o rango de ohmios do multímetro ata o rango de alta resistencia de R×10kΩ. Neste momento, a tensión no medidor é maior. Cando toques a reixa G coa man, verás que o valor de resistencia inversa do tubo cambia significativamente. Canto maior sexa o cambio, maior será o valor de transcondutividade do tubo; se a transcondutividade do tubo en proba é moi pequena, use este método para medir Cando , a resistencia inversa cambia pouco.
Precaucións para o uso de MOSFET
1) Para usar MOSFET de forma segura, os valores límite de parámetros como a potencia disipada do tubo, a tensión máxima da fonte de drenaxe, a tensión máxima da fonte de porta e a corrente máxima non se poden superar no deseño do circuíto.
2) Cando se usan varios tipos de MOSFET, deben conectarse ao circuíto en estrita conformidade coa polarización requirida e debe observarse a polaridade da polaridade MOSFET. Por exemplo, hai unha unión PN entre a fonte de porta e o drenaxe dun MOSFET de unión, e a porta dun tubo de canle N non pode ser polarizada positivamente; a porta dun tubo de canle P non pode ser polarizada negativamente, etc.
3) Debido a que a impedancia de entrada do MOSFET é extremadamente alta, os pinos deben curtocircuitarse durante o transporte e o almacenamento e deben estar empaquetados con blindaxe metálica para evitar que o potencial inducido externo se rompa da porta. En particular, teña en conta que os MOSFET non se poden colocar nunha caixa de plástico. É mellor gardalo nunha caixa metálica. Ao mesmo tempo, preste atención a manter o tubo a proba de humidade.
4) Para evitar a avaría indutiva da porta MOSFET, todos os instrumentos de proba, bancos de traballo, soldadores e os propios circuítos deben estar ben conectados a terra; ao soldar os pinos, solde primeiro a fonte; antes de conectarse ao circuíto, o tubo Todos os extremos dos cables deben curtocircuitarse entre si e o material de curtocircuíto debe eliminarse despois de completar a soldadura; ao retirar o tubo do rack de compoñentes, débense utilizar métodos axeitados para garantir que o corpo humano estea conectado a terra, como usar un anel de conexión a terra; por suposto, se avanza un soldador quentado con gas é máis cómodo para soldar MOSFET e garante a seguridade; o tubo non se debe inserir nin sacar do circuíto antes de desconectar a alimentación. Debe prestarse atención ás medidas de seguridade anteriores ao usar MOSFET.
5) Ao instalar MOSFET, preste atención á posición de instalación e intente evitar estar preto do elemento de calefacción; para evitar a vibración dos accesorios de tubo, é necesario apretar a carcasa do tubo; cando os pinos están dobrados, deben ser 5 mm máis grandes que o tamaño da raíz para garantir que o Evite dobrar os pinos e provocar fugas de aire.
Para os MOSFET de potencia, requírense boas condicións de disipación de calor. Debido a que os MOSFET de potencia utilízanse en condicións de alta carga, débense deseñar suficientes disipadores de calor para garantir que a temperatura da caixa non supere o valor nominal para que o dispositivo poida funcionar de forma estable e fiable durante moito tempo.
En resumo, para garantir o uso seguro dos MOSFET, hai moitas cousas ás que prestar atención e tamén hai que tomar varias medidas de seguridade. A maioría do persoal profesional e técnico, especialmente a maioría dos entusiastas da electrónica, debe proceder en función da súa situación real e tomar formas prácticas de usar os MOSFET de forma segura e eficaz.
Hora de publicación: 15-Abr-2024
