MOSFET Basics: 13 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

Hi! In hierdie instruksies leer ek u die basiese beginsels van MOSFET's, en met basiese beginsels bedoel ek regtig basics. Hierdie video is ideaal vir iemand wat nog nooit MOSFET professioneel bestudeer het nie, maar dit in projekte wil gebruik. Ek sal praat oor n en p kanaal MOSFET's, hoe om dit te gebruik, hoe dit verskil, waarom beide belangrik is, waarom MOSFET bestuurders en sulke dinge. Ek sal ook praat oor 'n paar onbekende feite oor MOSFET's en nog baie meer.

Kom ons gaan daarin.

Stap 1: Kyk na die video

Die video's bevat alles wat in detail benodig word vir die bou van hierdie projek. Die video bevat 'n paar animasies wat u sal help om die feite vinnig te begryp. U kan dit kyk as u beeldmateriaal verkies, maar as u teks verkies, gaan deur die volgende stappe.

Stap 2: Die VOO

Voordat ek met MOSFET's begin, wil ek u voorstel aan sy voorganger, die JFET of Junction Field Effect Transistor. Dit sal die begrip van die MOSFET 'n bietjie makliker maak.

Die deursnit van 'n JFET word op die foto getoon. Die terminale is identies aan die MOSFET -terminale. Die middelste deel word die substraat of liggaam genoem, en dit is slegs 'n n -tipe of p -tipe halfgeleier, afhangende van die tipe FET. Die streke word dan verbou op die substraat met 'n teenoorgestelde tipe as die van die substraat, met die naam gate, drain en source. Watter spanning u ook al toepas, u geld vir hierdie streke.

Vanuit praktiese oogpunt het dit vandag baie min tot geen belang nie. Ek sal nie meer hieroor verduidelik nie, aangesien dit te tegnies raak en in elk geval nie nodig is nie.

Die simbool van JFET sal ons help om die simbool van MOSFET te verstaan.

Stap 3: Die MOSFET

Hierna kom die MOSFET, met 'n groot verskil in die hekterminal. Voordat die kontakte vir die hekterminaal gemaak word, word 'n laag silisiumdioksied bo die substraat gegroei. Dit is die rede waarom dit die naam Metallic Oxide Semiconductor Field effect Transistor genoem word. SiO2 is 'n baie goeie diëlektrikum, of jy kan isolator sê. Dit verhoog die hekweerstand in die skaal van tien tot die mag van tien ohm en ons neem aan dat in 'n MOSFET -hek stroom Ig altyd nul is. Dit is die rede waarom dit ook Isolated Gate Field Effect Transistor (IGFET) genoem word. 'N Laag van 'n goeie geleier soos aluminium word bo al die drie streke gegroei, en dan word kontak gemaak. In die hekstreek kan u sien dat 'n parallelle plaatkapasitorvormige struktuur gevorm word en dit lei eintlik 'n aansienlike kapasitansie aan die hekterminaal. Hierdie kapasitansie word poortkapasitansie genoem en kan u stroombaan maklik vernietig as dit nie in ag geneem word nie. Dit is ook baie belangrik terwyl u op professionele vlak studeer.

Die simbool vir MOSFET's kan op die aangehegte prentjie gesien word. Dit is sinvol om 'n ander lyn op die hek te plaas terwyl dit verband hou met die JFET's, wat aandui dat die hek geïsoleer is. Die pylrigting in hierdie simbool beeld die konvensionele rigting van elektronvloei binne 'n MOSFET uit, wat teenoorgestelde is as die van die huidige vloei

Stap 4: MOSFET Is 'n 4 -eindtoestel?

Nog 'n ding wat ek wil byvoeg, is dat die meeste mense dink dat MOSFET 'n drie -terminale toestel is, terwyl MOSFET eintlik 'n vier -terminale toestel is. Die vierde terminaal is die liggaamsterminaal. U het moontlik die simbool vir MOSFET gesien, die middelste terminaal is vir die liggaam.

Maar waarom kom daar byna al die MOSFET's slegs drie terminale uit?

Die liggaamsterminaal word intern ingekort na die bron, aangesien dit nie nuttig is vir die toepassings van hierdie eenvoudige IC's nie, en daarna word die simbool die een wat ons ken.

Die liggaamsklem word algemeen gebruik wanneer 'n ingewikkelde CMOS -tegnologie IC vervaardig word. Hou in gedagte dat dit die geval is met n -kanaal MOSFET, die prentjie sal 'n bietjie anders wees as die MOSFET 'n p -kanaal is.

Stap 5: Hoe dit werk

Ok, laat ons nou kyk hoe dit werk.

'N Bipolêre aansluitingstransistor of 'n BJT is 'n stroombeheerde toestel, wat beteken dat die hoeveelheid stroom in die basisterminaal die stroom bepaal wat deur die transistor sal vloei, maar ons weet dat daar geen rol in die MOSFET -hekterminaal en gesamentlik 'n rol speel nie ons kan sê dat dit 'n spanningsbeheerde toestel is, nie omdat die hekstroom altyd nul is nie, maar vanweë die struktuur wat ek nie in hierdie instruksies sal verduidelik nie vanweë die ingewikkeldheid daarvan.

Kom ons kyk na 'n kanaal MOSFET. As daar geen spanning in die hekterminaal aangewend word nie, bestaan daar twee rug -tot -rug -diodes tussen die substraat en drein- en brongebied, wat veroorsaak dat die pad tussen drein en bron 'n weerstand in die orde van 10 tot die krag 12 ohm het.

Ek het die bron nou gegrond en begin om die hekspanning te verhoog. As 'n sekere minimum spanning bereik word, daal die weerstand en begin die MOSFET gelei en begin die stroom vloei van drein na bron. Hierdie minimum spanning word drumpelspanning van 'n MOSFET genoem en die stroomvloei is te wyte aan die vorming van 'n kanaal van drein na bron in die substraat van die MOSFET. Soos die naam aandui, bestaan die kanaal in 'n n -kanaal MOSFET uit n tipe stroomdraers, dit wil sê elektrone, wat teenoorgestelde is van die tipe substraat.

Stap 6: Maar …

Dit het eers hier begin. Die toepassing van die drempelspanning beteken nie dat u net gereed is om die MOSFET te gebruik nie. As u na die datablad van IRFZ44N, 'n n -kanaal MOSFET, kyk, sal u sien dat slegs 'n sekere minimum stroom daardeur kan vloei by sy drempelspanning. Dit is goed as u net kleiner vragte soos LED's wil gebruik, maar wat is die punt dan. Dus, vir die gebruik van groter vragte wat meer stroom trek, moet u meer spanning op die hek aanbring. Die toenemende hekspanning verhoog die kanaal wat veroorsaak dat meer stroom daardeur vloei. Om die MOSFET heeltemal aan te skakel, moet die spanning Vgs, wat die spanning tussen hek en bron is, iewers ongeveer 10 tot 12 volt wees, dit beteken dat as die bron geaard is, die hek ongeveer 12 volt moet wees.

Die MOSFET wat ons pas bespreek het, word MOSFET's van die verbeteringstipe genoem, omdat die kanaal verbeter word met toenemende hekspanning. Daar is 'n ander tipe MOSFET genaamd uitputtingstipe MOSFET. Die grootste verskil is in die feit dat kanaal reeds teenwoordig is in die uitputtingstipe MOSFET. Hierdie tipe MOSFET's is gewoonlik nie in markte beskikbaar nie. Die simbool vir uitputtingstipe MOSFET is anders, die soliede lyn dui aan dat die kanaal reeds teenwoordig is.

Stap 7: Waarom MOSFET -bestuurders?

Kom ons sê nou dat u 'n mikrobeheerder gebruik om die MOSFET te beheer, dan kan u slegs 'n maksimum van 5 volt of minder op die hek aanbring, wat nie voldoende is vir hoë stroombelasting nie.

Wat u kan doen, is om 'n MOSFET -bestuurder soos TC4420 te gebruik; u moet net 'n logiese sein by die invoerpenne gee, en die res sal sorg vir die res, of u kan self 'n bestuurder bou, maar 'n MOSFET -bestuurder het baie meer voordele die feit dat dit ook sorg vir verskeie ander dinge, soos die hekkapasitansie, ens.

As die MOSFET heeltemal aangeskakel is, word die weerstand daarvan aangedui deur Rdson en kan dit maklik in die datablad gevind word.

Stap 8: Die P -kanaal MOSFET

'N P -kanaal MOSFET is net die teenoorgestelde van die n -kanaal MOSFET. Die stroom vloei van bron na drein en die kanaal bestaan uit p -tipe laaddraers, dit wil sê gate.

Die bron in 'n p -kanaal MOSFET moet die hoogste potensiaal hê en om dit heeltemal aan te skakel, moet Vgs negatief 10 tot 12 volt wees

Byvoorbeeld, as die bron aan 12 Volt gekoppel is, moet die hek op nul volt dit heeltemal kan aanskakel, en daarom sê ons in die algemeen dat die toepassing van 0 Volt op die hek die ap -kanaal MOSFET AAN is en as gevolg van hierdie vereistes die MOSFET -bestuurder vir n kanaal kan nie direk met p kanaal MOSFET gebruik word nie. Die p -kanaal MOSFET -drywers is op die mark beskikbaar (soos TC4429), of u kan eenvoudig 'n omskakelaar saam met die n -kanaal MOSFET -bestuurder gebruik. Die p -kanaal MOSFET's het relatief hoër AAN -weerstand as n -kanaal MOSFET's, maar dit beteken nie dat u altyd 'n n -kanaal MOSFET kan gebruik vir moontlike toepassings nie.

Stap 9: Maar hoekom?

Gestel u moet die MOSFET in die eerste konfigurasie gebruik. Die tipe skakel word 'low side switch' genoem, omdat u die MOSFET gebruik om die toestel aan die grond te koppel. 'N N -kanaal MOSFET is die beste geskik vir hierdie taak, aangesien Vgs nie wissel nie en maklik op 12 Volt gehou kan word.

Maar as u 'n n -kanaal MOSFET wil gebruik vir hoë syskakeling, kan die bron oral tussen die grond en Vcc wees, wat uiteindelik die spanning Vgs sal beïnvloed, aangesien die hekspanning konstant is. Dit sal 'n groot impak hê op die goeie werking van die MOSFET. Die MOSFET brand ook uit as die Vgs meer is as die genoemde maksimum waarde, wat gemiddeld ongeveer 20 volt is.

Daarom is dit nie 'n koekwandeling om n -kanaal MOSFET's hier te gebruik nie; wat ons doen, is dat ons 'n p -kanaal MOSFET gebruik, ondanks 'n groter AAN -weerstand, aangesien dit die voordeel het dat Vgs deurgaans konstant sal wees tydens 'n hoë syskakeling. Daar is ook ander metodes soos bootstrapping, maar ek behandel dit nie vir eers nie.

Stap 10: Id-Vds-kromme

Laastens, laat ons vinnig kyk na hierdie Id-Vds-kromme. 'N MOSFET werk op drie streke, as Vgs kleiner is as die drempelspanning, is die MOSFET in 'n afgesnyde gebied, dit wil sê dit is af. As Vgs groter is as die drempelspanning, maar minder as die som van die spanningsval tussen dreinering en bron- en drempelspanning, word gesê dat dit in die triode- of lineêre gebied is. In die voeringstreek kan 'n MOSFET as 'n spanningsveranderlike weerstand gebruik word. As Vgs groter is as die genoemde spanningsom, dan word die dreinstroom konstant, dit word gesê dat dit in die versadigingsgebied werk en om die MOSFET as 'n skakelaar te laat werk, moet dit in hierdie gebied bedryf word, aangesien die maksimum stroom deur die MOSFET kan gaan in hierdie streek.

Stap 11: Voorstelle oor onderdele

n Kanaal MOSFET: IRFZ44N

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

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

n Channel MOSFET Driver: TC4420US -

p Channel MOSFET Driver: TC4429

Stap 12: Dit is dit

U moet nou vertroud wees met die basiese beginsels van MOSFET's en die perfekte MOSFET vir u projek kan besluit.

Maar 'n vraag bly steeds: wanneer moet ons MOSFET's gebruik? Die eenvoudige antwoord is wanneer u groter vragte moet verander wat meer spanning en stroom benodig. MOSFET's het die voordeel van 'n minimale kragverlies in vergelyking met BJT's, selfs by hoër strome.

As u iets gemis het, of verkeerd is, of as u enige wenke het, kan u hieronder kommentaar lewer.

Oorweeg om op ons Instructables en YouTube -kanaal in te teken. Dankie dat u gelees het, sien u in die volgende instruksies.

Stap 13: Onderdele gebruik

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

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

n Channel MOSFET Driver: TC4420US -

p Channel MOSFET Driver: TC4429