Chì sò e funzioni di MOSFET?

Ci hè dui tipi principali di MOSFET: u tipu di junction split è u tipu di porta isolata. Junction MOSFET (JFET) hè chjamatu perchè hà duie junctions PN, è una porta isolata.MOSFET(JGFET) hè chjamatu perchè a porta hè completamente insulata da altri elettrodi. Attualmente, trà i MOSFET di porta insulated, u più cumunimenti utilizatu hè MOSFET, chjamatu MOSFET (MOSFET metal-oxide-semiconductor); in più, ci sò MOSFET di putenza PMOS, NMOS è VMOS, è ancu i moduli di putenza πMOS è VMOS lanciati recentemente, etc.

 

Sicondu i diversi materiali di semiconductor di u canali, u tipu di giunzione è u tipu di porta insulating sò divisi in canali è canali P. Sè divisu secondu u modu di conduttività, MOSFET pò esse divisu in tippu di depletion è tippu di rinfurzà. I MOSFET di giunzione sò tutti di tippu di depletion, è i MOSFET di porta isolati sò sia di tippu di deplezione sia di tipu di rinfurzà.

I transistors à effettu di campu ponu esse divisi in transistori à effettu di campu di junction è MOSFET. I MOSFET sò divisi in quattru categurie: tippu di deplezione di N-canale è tipu di rinfurzà; Tipu di deplezione di u canali P è tipu di rinfurzà.

 

Caratteristiche di MOSFET

A caratteristica di un MOSFET hè a tensione di a porta sud UG; chì cuntrolla u so ID currente di drenu. In cunfrontu cù i transistori bipolari ordinali, i MOSFET anu e caratteristiche di alta impedenza di input, bassu rumore, grande gamma dinamica, bassu cunsumu d'energia è integrazione faciule.

 

Quandu u valore assolutu di a tensione di preghjudiziu negativu (-UG) aumenta, a strata di depletion aumenta, u canale diminuisce, è l'ID di corrente di drain diminuisce. Quandu u valore assolutu di a tensione di preghjudiziu negativu (-UG) diminuisce, a strata di depletion diminuisce, u canale aumenta, è l'ID di corrente di drenu aumenta. Pò esse vistu chì l'ID currenti di drenu hè cuntrullatu da a tensione di a porta, cusì u MOSFET hè un dispositivu cuntrullatu in tensione, vale à dì, i cambiamenti in u currente di output sò cuntrullati da cambiamenti in a tensione d'ingressu, per ottene amplificazione è altri scopi.

 

Cum'è i transistors bipolari, quandu MOSFET hè utilizatu in circuiti cum'è l'amplificazione, una tensione di bias deve esse aghjuntu ancu à a so porta.

A porta di u tubu di l'effettu di u campu di junction deve esse appiicata cù una tensione di bias inversa, vale à dì, una tensione di porta negativa deve esse appiicata à u tubu di N-canale è una griglia di porta positiva deve esse appiicata à u tubu di P-canale. MOSFET di porta isolata rinfurzata deve applicà a tensione di porta in avanti. A tensione di porta di un MOSFET isolante in modu di depletion pò esse pusitivu, negativu o "0". I metudi di aghjunghje bias includenu u metudu di preghjudiziu fissu, u metudu di preghjudiziu auto-furnitu, u metudu di accoppiamentu direttu, etc.

MOSFEThà parechji paràmetri, cumpresi paràmetri DC, paràmetri AC è paràmetri limite, ma in usu nurmale, avete solu bisognu di attentu à i seguenti paràmetri principali: saturatu drain-source current IDSS pinch-off voltage Up, (tubu di giunzione è modu di depletion insulated) gate tubu, o turn-on Voltage UT (tubu rinfurzatu insulated gate), transconductance gm, drain-source breakdown voltage BUDS, putenza massima PDSM di dissipazione è IDSM di corrente massima di drain-source.

(1) Corrente di drenu-surgente saturata

L'IDSS di a corrente di drenu-surghjente saturata si riferisce à a corrente di drenu-surghjente quandu a tensione di a porta UGS = 0 in un MOSFET di junction o di depletion insulated gate.

(2) Tensione pinch-off

A tensione di pinch-off UP si riferisce à a tensione di a porta quandu a cunnessione di drenu-surghjente hè ghjustu tagliata in un MOSFET di porta isolata di junction o di depletion-type. Comu mostra in 4-25 per a curva UGS-ID di u tubu N-canale, u significatu di IDSS è UP pò esse chjaramente vistu.

(3) Turn-on voltage

A tensione di attivazione UT si riferisce à a tensione di a porta quandu a cunnessione di drenu-surghjente hè fatta solu in u MOSFET di porta isolata rinfurzata. Figura 4-27 mostra a curva UGS-ID di u tubu N-canale, è u significatu di UT pò esse chjaramente vistu.

(4) Transconductance

Transconductance gm rapprisenta a capacità di u voltage-surghjente UGS di cuntrullà l'ID currenti di drenu, vale à dì, u rapportu di u cambiamentu in l'ID currenti di drain à u cambiamentu di u voltage di u gate-source UGS. 9m hè un parametru impurtante per misurà a capacità di amplificazioneMOSFET.

(5) Tensione di rottura di a fonte di drenu

A tensione di ruptura di drain-source BUDS si riferisce à a tensione massima di drain-source chì u MOSFET pò accettà quandu u voltage di u gate-source UGS hè constantu. Questu hè un paràmetru limitante, è a tensione operativa applicata à u MOSFET deve esse menu di BUDS.

(6) Dissipazione massima di putenza

A dissipazione di putenza massima PDSM hè ancu un paràmetru di limitu, chì si riferisce à a dissipazione di putenza massima di drain-source permessa senza deteriorazione di u rendiment MOSFET. Quandu s'utilice, u cunsumu di putenza attuale di MOSFET deve esse menu di PDSM è lascià un certu marghjenu.

(7) Corrente massima di drenaje-source

L'IDSM di corrente massima di drain-source hè un altru paràmetru di limitu, chì si riferisce à a corrente massima permessa di passà trà u drenu è a fonte quandu u MOSFET opera normalmente. U currente operativu di u MOSFET ùn deve micca più di l'IDSM.

1. MOSFET pò ièssiri usatu pi amplification. Siccomu l'impedenza d'ingressu di l'amplificatore MOSFET hè assai alta, u condensatore di accoppiamentu pò esse chjucu è i condensatori elettrolitichi ùn anu micca esse usatu.

2. L'alta impedenza di input di MOSFET hè assai adattata per a trasfurmazioni di l'impedenza. Hè spessu usatu per a trasfurmazioni di l'impedenza in u stadiu di input di amplificatori multi-stadi.

3. MOSFET pò ièssiri usatu comu na resistenza variàbbili.

4. MOSFET pò ièssiri usatu conveniently comu na fonte di currenti custanti.

5. MOSFET pò ièssiri usatu comu un switch ilittronica.

 

MOSFET hà e caratteristiche di bassa resistenza interna, alta tensione di resistenza, commutazione rapida è alta energia di avalanche. U span currente cuncepitu hè 1A-200A è u span di tensione hè 30V-1200V. Pudemu aghjustà i paràmetri elettrici secondu i campi d'applicazione di u cliente è i piani di applicazione per migliurà l'affidabilità di u produttu di u cliente, l'efficienza generale di cunversione è a competitività di u prezzu di u produttu.

 

Comparazione MOSFET vs Transistor

(1) MOSFET hè un elementu di cuntrollu di tensione, mentre chì un transistor hè un elementu di cuntrollu di corrente. Quandu solu una piccula quantità di corrente hè permessa di piglià da a fonte di u signale, un MOSFET deve esse usatu; quandu a tensione di u signale hè bassu è una grande quantità di corrente hè permessa di piglià da a fonte di u signale, un transistor deve esse usatu.

(2) MOSFET usa i trasportatori di majuranza per cunduce l'electricità, per quessa hè chjamatu un dispositivu unipolari, mentre chì i transistori anu dui trasportatori di maiurità è trasportatori minoritari per cunduce l'electricità. Hè chjamatu un dispositivu bipolari.

(3) A fonte è u drenu di certi MOSFET ponu esse utilizati in modu intercambiable, è a tensione di a porta pò esse pusitiva o negativa, chì hè più flexible chì i transistors.

(4) MOSFET pò travaglià in cundizioni di corrente assai chjuca è di tensione assai bassa, è u so prucessu di fabricazione pò facilmente integrà parechji MOSFET nantu à una wafer di siliciu. Dunque, i MOSFET sò stati largamente usati in circuiti integrati à grande scala.

 

Cumu ghjudicà a qualità è a polarità di MOSFET

Selezziunate a gamma di u multimetru à RX1K, cunnette u filu di prova neru à u polu D, è u prublemu rossu à u polu S. Toccate i poli G è D à u stessu tempu cù a manu. U MOSFET deve esse in un statu di cunduzzione istantanea, vale à dì, l'agulla di u metru swings à una pusizioni cù una resistenza più chjuca. , è dopu toccu i poli G è S cù e vostre mani, u MOSFET ùn deve avè micca risposta, vale à dì, l'agulla di u metru ùn si move micca à a pusizione zero. À questu tempu, deve esse ghjudicatu chì u MOSFET hè un bon tubu.

Selezziunate a gamma di u multimetru à RX1K, è misurà a resistenza trà i trè pin di u MOSFET. Se a resistenza trà un pin è l'altri dui pins hè infinitu, è hè sempre infinitu dopu à scambià i teste di teste, Allora stu pin hè u polu G, è l'altri dui pin sò u polu S è u polu D. Allora aduprate un multimetru per misurà u valore di resistenza trà u polu S è u polu D una volta, scambià i fili di prova è misurà di novu. Quellu cù u valore di resistenza più chjucu hè neru. U filu di prova hè cunnessu à u polu S, è u cunduttore rossu hè cunnessu à u polu D.

 

Precauzioni di rilevazione è usu MOSFET

1. Aduprate un multimetru puntatore per identificà u MOSFET

1) Aduprà u metudu di misurazione di resistenza per identificà l'elettrodi di junction MOSFET

Sicondu u fenomenu chì i valori di resistenza avanti è inversa di a junction PN di u MOSFET sò diffirenti, i trè elettrodi di u junction MOSFET ponu esse identificati. Metudu specificu: Pone u multimetru à a gamma R × 1k, selezziunate dui elettrodi, è misurà i so valori di resistenza in avanti è inversa rispettivamente. Quandu i valori di resistenza avanti è inversa di dui elettrodi sò uguali è sò parechji milla ohms, i dui elettrodi sò rispettivamente u drain D è a fonte S. Perchè per i MOSFET di junction, u drenu è a fonte sò intercambiabili, l'elettrodu restante deve esse a porta G. Pudete ancu tuccà u prublemu di teste neru (pruduce di teste rossu hè ancu accettabile) di u multimetru à qualsiasi elettrodu, è l'altru teste di teste per tocca i dui elettrodi rimanenti in sequenza per misurà u valore di resistenza. Quandu i valori di resistenza misurati duie volte sò apprussimativamente uguali, l'elettrodu in cuntattu cù u filu di prova neru hè a porta, è l'altri dui elettrodi sò rispettivamente u drenu è a fonte. Sì i valori di resistenza misurati duie volte sò tramindui assai grande, significa chì hè a direzzione inversa di a junction PN, vale à dì, sò tramindui resistenze inverse. Pò esse determinatu chì hè un MOSFET di N-channel, è a testa negra hè cunnessa à a porta; se i valori di resistenza misurati duie volte sò I valori di resistenza sò assai chjuchi, chì indicanu chì hè una junction PN in avanti, vale à dì una resistenza in avanti, è hè determinata à esse un MOSFET P-channel. U filu di prova neru hè ancu cunnessu à a porta. Se a situazione sopra ùn accade, pudete rimpiazzà i teste di teste neri è rossi è fà a prova secondu u metudu sopra finu à chì a griglia hè identificata.

 

2) Aduprà u metudu di misurazione di resistenza per determinà a qualità di MOSFET

U metudu di misurazione di a resistenza hè di utilizà un multimetru per misurà a resistenza trà a fonte è u drain di u MOSFET, a porta è a fonte, a porta è u drain, a porta G1 è a porta G2 per determinà s'ellu currisponde à u valore di resistenza indicatu in u manuale MOSFET. A gestione hè bona o mala. Metudu specificu: Prima, mette u multimetru à a gamma R × 10 o R × 100, è misura a resistenza trà a fonte S è u drenu D, di solitu in a gamma di decine d'ohm à parechji milla ohm (si pò vede in u manual chì vari mudelli tubi, i so valori di resistenza sò differente), s'è u valore resistenza misurata hè più grande chè u valore nurmali, si pò esse duvuta a poviru cuntattu internu; se u valore di resistenza misurata hè infinitu, pò esse un polu rottu internu. Allora mette u multimetru à a gamma R × 10k, è poi misurà i valori di resistenza trà e porte G1 è G2, trà a porta è a fonte, è trà a porta è u drain. Quandu i valori di resistenza misurati sò tutti infinitu, allura significa chì u tubu hè normale; se i valori di resistenza sopra sò troppu chjuchi o ci hè una strada, significa chì u tubu hè male. Semu devi esse nutatu chì se e duie porte sò rotte in u tubu, u metudu di sustituzione di cumpunenti pò esse usatu per a deteczione.

 

3) Aduprate u metudu di input di signali di induzione per stima a capacità di amplificazione di MOSFET

Metudu specificu: Aduprate u nivellu R × 100 di a resistenza multimetru, cunnette u prublemu di teste rossu à a fonte S, è u teste neru à u drain D. Aghjunghjite una tensione d'alimentazione 1.5V à u MOSFET. À questu tempu, u valore di resistenza trà u drenu è a fonte hè indicatu da l'agulla di metru. Allora pinzate a porta G di a junction MOSFET cù a vostra manu, è aghjunghje u signale di tensione indotta di u corpu umanu à a porta. In questu modu, per via di l'effettu di amplificazione di u tubu, a tensione di drain-source VDS è a currente di drain Ib cambiaranu, vale à dì, a resistenza trà u drenu è a surgente cambierà. Da questu, si pò esse osservatu chì l'agulla di u metru swing in gran parte. Se l'agulla di l'agulla di a griglia in manu swings pocu, significa chì a capacità di amplificazione di u tubu hè povira; se l'agulla oscilla assai, significa chì a capacità di amplificazione di u tubu hè grande; se l'agulla ùn si move, significa chì u tubu hè male.

 

Sicondu u metudu sopra, avemu aduprà a scala R × 100 di u multimetru per misurà a junction MOSFET 3DJ2F. Prima apre l'elettrodu G di u tubu è misurà a resistenza di drain-source RDS per esse 600Ω. Dopu avè tenutu l'elettrodu G cù a manu, l'agulla di u metru basculeghja à manca. A resistenza indicata RDS hè 12kΩ. Se l'agulla di metru swings più grande, significa chì u tubu hè bonu. , è hà una capacità di amplificazione più grande.

 

Ci hè uni pochi di punti da nutà quandu si usa stu metudu: Prima, quandu pruvate u MOSFET è mantene a porta cù a manu, l'agulla di u multimetru pò oscillari à diritta (u valore di resistenza diminuite) o à manca (u valore di resistenza aumenta) . Questu hè duvuta à u fattu chì a tensione AC indotta da u corpu umanu hè relativamente alta, è i diversi MOSFET ponu avè diversi punti di travagliu quandu si misuranu cù un intervallu di resistenza (sia operante in a zona saturata sia in a zona insaturata). I testi anu dimustratu chì u RDS di a maiò parte di i tubi aumenta. Vale à dì, a manu di l'orologio si move à manca; u RDS di uni pochi di tubi diminuisce, facendu chì a manu di l'orologio basculà à diritta.

Ma a priscinniri di a direzzione in quale a manu di l'orologio oscilla, finu à chì a manu di l'orologio oscilla più grande, significa chì u tubu hà una capacità di amplificazione più grande. Siconda, stu metudu travaglia ancu per i MOSFET. Ma deve esse nutatu chì a resistenza di input di MOSFET hè alta, è a tensione indotta permessa di a porta G ùn deve esse troppu alta, per quessa ùn pinch the gate direttamente cù e vostre mani. Duvete aduprà u manicu insulatu di u cacciavite per toccu a porta cù una barra di metallo. , Per impediscenu a carica indotta da u corpu umanu da esse direttamente aghjuntu à a porta, pruvucannu a rottura di a porta. Terzu, dopu à ogni misurazione, i poli GS deve esse short-circuite. Questu hè perchè ci sarà una piccula quantità di carica nantu à u condensatore di junction GS, chì custruisce a tensione VGS. In u risultatu, e mani di u metru ùn ponu micca movendu quandu si misurà di novu. L'unicu modu per scaricate a carica hè di cortocircuite a carica trà l'elettrodi GS.

4) Utilizà u metudu di misurazione di resistenza per identificà MOSFET senza marca

Prima, aduprate u metudu di misurazione di a resistenza per truvà dui pins cù valori di resistenza, vale à dì a fonte S è u drenu D. I restanti dui pins sò a prima porta G1 è a seconda porta G2. Scrivite u valore di resistenza trà a surgente S è u drain D, misurata cù dui fili di prova prima. Cambia i cavi di prova è misura di novu. Scrivite u valore di resistenza misurata. Quellu cù u valore di resistenza più grande misuratu duie volte hè u filu di prova neru. L'elettrodu cunnessu hè u drain D; u prublemu di teste rossu hè culligatu à a surgente S. I poli S è D identificati da stu metudu pò ancu esse verificatu da stima di a capacità di amplificazione di u tubu. Questu hè, u piombu di teste neru cù una grande capacità di amplificazione hè cunnessu à u polu D; u filu di prova rossu hè cunnessu à a terra à u 8-pole. I risultati di a prova di i dui metudi duveranu esse listessi. Dopu a determinazione di e pusizioni di drain D è fonte S, installate u circuitu secondu e pusizioni currispundenti di D è S. In generale, G1 è G2 seranu ancu allinati in sequenza. Questu determina e pusizioni di e duie porte G1 è G2. Questu determina l'ordine di i pin D, S, G1 è G2.

5) Aduprà u cambiamentu in u valore di resistenza inversa per determinà a dimensione di a transconductance

Quandu si misurà a prestazione di transconductance di MOSFET di rinfurzà di u canali VMOSN, pudete aduprà a testa rossa per cunnette a fonte S è a prova nera à u drenu D. Questu hè equivalente à aghjunghje una tensione inversa trà a fonte è u drenu. À questu tempu, a porta hè un circuitu apertu, è u valore di resistenza inversa di u tubu hè assai inestabile. Selezziunate a gamma ohm di u multimetru à a gamma alta resistenza di R × 10kΩ. À questu tempu, a tensione in u metru hè più altu. Quandu toccu a griglia G cù a manu, truverete chì u valore di resistenza inversa di u tubu cambia significativamente. U più grande u cambiamentu, u più altu u valore di transconductance di u tubu; se a transconductance di u tubu sottu a prova hè assai chjuca, aduprate stu metudu per misurà Quandu , a resistenza inversa cambia pocu.

 

Precauzioni per l'usu di MOSFET

1) Per utilizà MOSFET in modu sicuru, i valori limite di i paràmetri, cum'è a putenza dissipata di u tubu, a tensione massima di drain-source, a tensione massima di porta-surgente, è a corrente massima ùn ponu esse superati in u disignu di u circuitu.

2) Quandu si usanu diversi tipi di MOSFET, devenu esse cunnessi à u circuitu in stretta cunfurmità cù u preghjudiziu necessariu, è a polarità di u bias MOSFET deve esse osservata. Per esempiu, ci hè una junction PN trà a fonte di a porta è u drenu di un MOSFET di junction, è a porta di un tubu N-canale ùn pò micca esse pusitivu biased; a porta di un tubu P-channel ùn pò esse preghjudiziu negativamente, etc.

3) Perchè l'impedenza di input di MOSFET hè estremamente alta, i pin deve esse in cortocircuiti durante u trasportu è u almacenamentu, è devenu esse imballati cù una schermatura metallica per prevene u potenziale indottu esternu da a rottura di a porta. In particulare, per piacè nutate chì MOSFET ùn pò micca esse piazzatu in una scatula plastica. Hè megliu guardà in una scatula di metallo. À u listessu tempu, fate attenzione à mantene u tubu a prova di umidità.

4) Per impediscenu a rottura induttiva di a porta MOSFET, tutti i strumenti di prova, i banchi di travagliu, i ferri di saldatura, è i circuiti stessi devenu esse bè in terra; quandu salda i pins, salda a fonte prima; prima di culligamentu à u circuitu, u tubu Tutte l'estremità di u piombu deve esse short-circuited à l'altri, è u materiale di short-circuiting deve esse eliminatu dopu a saldatura hè cumpletata; quandu sguassate u tubu da u rack di cumpunenti, i metudi apprupriati devenu esse usatu per assicurà chì u corpu umanu hè in terra, cum'è l'usu di un anellu di terra; di sicuru, s'è avanzata Un ferru di saldatura di gas-riscaldatu hè più còmuda di saldatura MOSFETs è assicura sicurità; u tubu ùn deve esse inseritu o tiratu fora di u circuitu prima chì a putenza hè spenta. E misure di sicurezza sopra deve esse prestate attenzione quandu si usa MOSFET.

5) Quandu si stallanu MOSFET, fate attenzione à a pusizione di stallazione è pruvate d'evità di esse vicinu à l'elementu calefactore; per prevene a vibrazione di i raccordi di pipa, hè necessariu strincà a cunchiglia di u tubu; quandu u pin cunduce sò piegati, si deve esse 5 mm più grande cà a taglia radica à assicurà chì u Evite piegà i pins è pruvucannu leakage aria.

Per i MOSFET di putenza, sò richieste boni cundizioni di dissipazione di u calore. Perchè i MOSFET di putenza sò aduprati in cundizioni elevate di carica, i dissipatori di calore sufficienti devenu esse disignati per assicurà chì a temperatura di u casu ùn supera u valore nominale per chì u dispusitivu pò travaglià in modu stabile è affidabile per un bellu pezzu.

In cortu, per assicurà l'usu sicuru di i MOSFET, ci sò parechje cose per attente, è ci sò ancu parechje misure di sicurezza per esse pigliatu. A maiò parte di u persunale prufessiunale è tecnicu, in particulare a maiò parte di l'amatori elettronici, deve prucede basatu nantu à a so situazione attuale è piglià modi pratichi per aduprà MOSFET in modu sicuru è efficace.