Каковы функции MOSFET?

Существует два основных типа МОП-транзисторов: тип с раздельным переходом и тип с изолированным затвором. Переходной МОП-транзистор (JFET) назван так потому, что он имеет два PN-перехода и изолированный затвор.МОП-транзистор(JGFET) назван так потому, что затвор полностью изолирован от других электродов. В настоящее время среди МОП-транзисторов с изолированным затвором наиболее часто используется МОП-транзистор, называемый МОП-транзистор (МОП-транзистор металл-оксид-полупроводник); кроме того, существуют силовые МОП-транзисторы PMOS, NMOS и VMOS, а также недавно выпущенные силовые модули πMOS и VMOS и т. д.

 

В зависимости от различных канальных полупроводниковых материалов тип перехода и тип изолирующего затвора делятся на канал и P-канал. Если разделить по режиму проводимости, MOSFET можно разделить на тип истощения и тип улучшения. Все МОП-транзисторы с соединением относятся к истощенному типу, а МОП-транзисторы с изолированным затвором относятся как к истощенному, так и к улучшенному типу.

Полевые транзисторы можно разделить на переходные полевые транзисторы и МОП-транзисторы. МОП-транзисторы делятся на четыре категории: тип истощения N-канала и тип улучшения; Тип истощения P-канала и тип улучшения.

 

Характеристики МОП-транзистора

Характеристикой МОП-транзистора является напряжение южного затвора UG; который контролирует идентификатор тока стока. По сравнению с обычными биполярными транзисторами МОП-транзисторы имеют характеристики: высокий входной импеданс, низкий уровень шума, большой динамический диапазон, низкое энергопотребление и простоту интеграции.

 

Когда абсолютное значение отрицательного напряжения смещения (-UG) увеличивается, слой обеднения увеличивается, канал уменьшается, а ток стока ID уменьшается. Когда абсолютное значение отрицательного напряжения смещения (-UG) уменьшается, слой обеднения уменьшается, канал увеличивается, а ток стока ID увеличивается. Видно, что ток стока ID контролируется напряжением на затворе, поэтому МОП-транзистор представляет собой устройство, управляемое напряжением, то есть изменения выходного тока контролируются изменениями входного напряжения, чтобы обеспечить усиление и другие цели.

 

Как и в случае с биполярными транзисторами, когда МОП-транзистор используется в таких схемах, как усиление, к его затвору также следует добавлять напряжение смещения.

На затвор полевой трубки перехода должно быть подано обратное напряжение смещения, то есть к N-канальной трубке должно быть приложено отрицательное напряжение затвора, а к P-канальной трубке должно быть приложено положительное напряжение затвора. МОП-транзистор с усиленным изолированным затвором должен подавать прямое напряжение на затвор. Напряжение затвора изолирующего МОП-транзистора в режиме обеднения может быть положительным, отрицательным или «0». К методам добавления смещения относятся метод фиксированного смещения, метод автономного смещения, метод прямой связи и т. д.

МОП-транзисторимеет множество параметров, включая параметры постоянного тока, параметры переменного тока и предельные параметры, но при нормальном использовании вам нужно обращать внимание только на следующие основные параметры: ток насыщенного стока-истока, напряжение отсечки IDSS Up, (соединительная трубка и режим истощения, изолированный трубка затвора или напряжение включения UT (трубка с усиленной изоляцией затвора), крутизна gm, напряжение пробоя сток-исток BUDS, максимальная рассеиваемая мощность PDSM и максимальный ток сток-исток IDSM.

(1) Ток насыщения сток-исток

Ток насыщения сток-исток IDSS относится к току сток-исток, когда напряжение затвора UGS = 0 в МОП-транзисторе с изолированным затвором перехода или истощения.

(2) Напряжение отсечки

Напряжение отсечки UP относится к напряжению затвора, когда соединение сток-исток только что разрывается в МОП-транзисторе с изолированным затвором переходного типа или обедненного типа. Как показано на рисунке 4-25 для кривой UGS-ID N-канальной трубки, можно ясно увидеть значение IDSS и UP.

(3) Напряжение включения

Напряжение включения UT относится к напряжению затвора, когда соединение сток-исток только что выполнено в усиленном изолированном затворе MOSFET. На рис. 4-27 показана кривая UGS-ID N-канальной трубки, и значение UT можно ясно увидеть.

(4) Крутизна

Крутизна gm представляет собой способность напряжения UGS затвор-исток контролировать ID тока стока, то есть отношение изменения ID тока стока к изменению напряжения UGS затвор-исток. 9m является важным параметром для измерения способности усиленияМОП-транзистор.

(5) Напряжение пробоя сток-исток

Напряжение пробоя сток-исток BUDS относится к максимальному напряжению сток-исток, которое МОП-транзистор может принять, когда напряжение затвор-исток UGS постоянно. Это ограничивающий параметр, и рабочее напряжение, подаваемое на МОП-транзистор, должно быть меньше BUDS.

(6)Максимальная рассеиваемая мощность

Максимальная рассеиваемая мощность PDSM также является предельным параметром, который относится к максимально допустимой рассеиваемой мощности сток-исток без ухудшения характеристик MOSFET. При использовании фактическое энергопотребление MOSFET должно быть меньше, чем у PDSM, и оставлять определенный запас.

(7)Максимальный ток сток-исток

Максимальный ток сток-исток IDSM — это еще один предельный параметр, который относится к максимальному току, который может проходить между стоком и истоком, когда МОП-транзистор работает нормально. Рабочий ток MOSFET не должен превышать IDSM.

1. МОП-транзистор можно использовать для усиления. Поскольку входное сопротивление усилителя MOSFET очень велико, конденсатор связи может быть небольшим, и нет необходимости использовать электролитические конденсаторы.

2. Высокое входное сопротивление МОП-транзистора очень удобно для преобразования импеданса. Его часто используют для преобразования импеданса во входном каскаде многокаскадных усилителей.

3. МОП-транзистор можно использовать в качестве переменного резистора.

4. MOSFET можно удобно использовать в качестве источника постоянного тока.

5. МОП-транзистор можно использовать в качестве электронного переключателя.

 

МОП-транзистор обладает характеристиками низкого внутреннего сопротивления, высокого выдерживаемого напряжения, быстрого переключения и высокой лавинной энергии. Расчетный диапазон тока составляет 1–200 А, а диапазон напряжения – 30–1200 В. Мы можем регулировать электрические параметры в соответствии с областями применения и планами применения клиента, чтобы повысить надежность продукции клиента, общую эффективность преобразования и конкурентоспособность цены на продукцию.

 

Сравнение МОП-транзисторов и транзисторов

(1) МОП-транзистор — это элемент управления напряжением, а транзистор — элемент управления током. Когда от источника сигнала можно получать только небольшой ток, следует использовать МОП-транзистор; когда напряжение сигнала низкое и допускается отбирать большой ток от источника сигнала, следует использовать транзистор.

(2) МОП-транзистор использует основные носители для проведения электричества, поэтому его называют униполярным устройством, в то время как транзисторы имеют как основные, так и неосновные носители для проведения электричества. Это называется биполярное устройство.

(3) Исток и сток некоторых МОП-транзисторов могут использоваться взаимозаменяемо, а напряжение затвора может быть положительным или отрицательным, что более гибко, чем у транзисторов.

(4) MOSFET может работать в условиях очень малого тока и очень низкого напряжения, а процесс его производства позволяет легко интегрировать множество MOSFET на кремниевой пластине. Поэтому МОП-транзисторы широко используются в больших интегральных схемах.

 

Как оценить качество и полярность МОП-транзистора

Выберите диапазон мультиметра RX1K, подключите черный измерительный провод к полюсу D, а красный измерительный провод к полюсу S. Одновременно коснитесь полюсов G и D рукой. МОП-транзистор должен находиться в состоянии мгновенной проводимости, то есть стрелка измерителя перемещается в положение с меньшим сопротивлением. , а затем коснитесь полюсов G и S руками, МОП-транзистор не должен реагировать, то есть стрелка измерителя не вернется в нулевое положение. На данный момент следует сделать вывод, что МОП-транзистор — хорошая лампа.

Выберите диапазон мультиметра RX1K и измерьте сопротивление между тремя выводами MOSFET. Если сопротивление между одним контактом и двумя другими контактами бесконечно и остается бесконечным после замены измерительных проводов, то этот контакт является полюсом G, а два других контакта — полюсами S и D. Затем с помощью мультиметра один раз измерьте значение сопротивления между полюсами S и D, поменяйте местами измерительные провода и повторите измерение. Тот, у которого значение сопротивления меньше, — черный. Измерительный провод подключается к полюсу S, а красный измерительный провод — к полюсу D.

 

Меры предосторожности при обнаружении и использовании MOSFET

1. С помощью мультиметра определите МОП-транзистор.

1) Используйте метод измерения сопротивления для идентификации электродов переходного МОП-транзистора.

В соответствии с явлением, когда значения прямого и обратного сопротивления PN-перехода полевого МОП-транзистора различны, можно идентифицировать три электрода полевого МОП-транзистора. Конкретный метод: установите мультиметр на диапазон R×1k, выберите любые два электрода и измерьте значения их прямого и обратного сопротивления соответственно. Когда значения прямого и обратного сопротивления двух электродов равны и составляют несколько тысяч Ом, то эти два электрода являются стоком D и истоком S соответственно. Поскольку для переходных МОП-транзисторов сток и исток взаимозаменяемы, оставшийся электрод должен быть затвором G. Вы также можете прикоснуться черным измерительным проводом (также допускается красный измерительный провод) мультиметра к любому электроду, а другой измерительный провод — к любому электроду. коснитесь оставшихся двух электродов последовательно, чтобы измерить значение сопротивления. Когда значения сопротивления, измеренные дважды, примерно равны, электрод, контактирующий с черным измерительным проводом, является затвором, а два других электрода — стоком и истоком соответственно. Если значения сопротивления, измеренные дважды, оба очень большие, это означает, что это обратное направление PN-перехода, то есть оба они являются обратными сопротивлениями. Можно определить, что это N-канальный МОП-транзистор, а черный измерительный провод подключен к затвору; если значения сопротивления, измеренные дважды, равны Значения сопротивления очень малы, что указывает на то, что это прямой PN-переход, то есть прямое сопротивление, и он определяется как P-канальный МОП-транзистор. Черный измерительный провод также подключен к затвору. Если описанная выше ситуация не возникает, можно заменить черный и красный измерительные провода и проводить проверку по указанному выше методу до тех пор, пока сетка не будет идентифицирована.

 

2) Используйте метод измерения сопротивления, чтобы определить качество MOSFET.

Метод измерения сопротивления заключается в использовании мультиметра для измерения сопротивления между истоком и стоком MOSFET, затвором и истоком, затвором и стоком, затвором G1 и затвором G2, чтобы определить, соответствует ли оно значению сопротивления, указанному в руководстве по MOSFET. Руководство хорошее или плохое. Конкретный метод: сначала установите мультиметр на диапазон R×10 или R×100 и измерьте сопротивление между истоком S и стоком D, обычно в диапазоне от десятков Ом до нескольких тысяч Ом (это можно увидеть на рисунке). в инструкции указано, что у разных моделей трубок значения сопротивления различаются), если измеренное значение сопротивления превышает нормальное значение, это может быть связано с плохим внутренним контактом; если измеренное значение сопротивления бесконечно, это может быть внутренний обрыв полюса. Затем установите мультиметр на диапазон R×10k, а затем измерьте значения сопротивления между затворами G1 и G2, между затвором и истоком, а также между затвором и стоком. Когда все измеренные значения сопротивления бесконечны, это означает, что трубка в норме; если указанные выше значения сопротивления слишком малы или имеется путь, это означает, что трубка неисправна. Следует отметить, что если в трубке сломаны два затвора, для обнаружения можно использовать метод замены компонентов.

 

3) Используйте метод ввода индукционного сигнала для оценки возможности усиления MOSFET.

Конкретный метод: используйте сопротивление мультиметра R×100, подключите красный измерительный провод к истоку S, а черный измерительный провод к стоку D. Добавьте напряжение питания 1,5 В к MOSFET. В это время значение сопротивления между стоком и истоком указывается стрелкой измерителя. Затем зажмите затвор G переходного МОП-транзистора рукой и добавьте к затвору сигнал индуцированного напряжения человеческого тела. Таким образом, из-за усиливающего эффекта лампы изменится напряжение сток-исток VDS и ток стока Ib, то есть изменится сопротивление между стоком и истоком. Отсюда можно заметить, что стрелка счетчика сильно колеблется. Если игла ручной сетчатой ​​иглы мало качается, это означает, что усиливающая способность трубки плохая; если игла сильно раскачивается, это означает, что усиливающая способность трубки велика; если игла не двигается, значит, трубка плохая.

 

В соответствии с описанным выше методом мы используем шкалу мультиметра R×100 для измерения перехода MOSFET 3DJ2F. Сначала откройте G-электрод трубки и измерьте сопротивление сток-исток RDS, составляющее 600 Ом. Удерживая рукой электрод G, стрелка измерителя поворачивается влево. Указанное сопротивление RDS составляет 12кОм. Если стрелка счетчика колеблется больше, это означает, что трубка исправна. и имеет большую способность усиления.

 

При использовании этого метода следует учитывать несколько моментов: во-первых, при тестировании МОП-транзистора и удерживании затвора рукой стрелка мультиметра может качаться вправо (значение сопротивления уменьшается) или влево (значение сопротивления увеличивается). . Это связано с тем, что переменное напряжение, индуцируемое телом человека, относительно велико, и разные МОП-транзисторы могут иметь разные рабочие точки при измерении в диапазоне сопротивления (работающем либо в зоне насыщения, либо в зоне ненасыщения). Испытания показали, что РДС большинства трубок увеличивается. То есть стрелка часов поворачивается влево; РДС нескольких трубок уменьшается, в результате чего стрелка часов отклоняется вправо.

Но независимо от направления, в котором качается стрелка часов, если стрелка часов качается сильнее, это означает, что лампа имеет большую усиливающую способность. Во-вторых, этот метод также работает для МОП-транзисторов. Но следует отметить, что входное сопротивление МОП-транзистора велико, а допустимое наведенное напряжение затвора G не должно быть слишком высоким, поэтому не следует зажимать затвор руками напрямую. Для касания ворот металлическим стержнем необходимо использовать изолированную ручку отвертки. , чтобы предотвратить попадание заряда, индуцированного человеческим телом, непосредственно на ворота, вызывая их поломку. В-третьих, после каждого измерения полюса GS должны быть закорочены. Это связано с тем, что на конденсаторе перехода GS будет небольшой заряд, который создает напряжение VGS. В результате стрелки прибора могут не двигаться при повторном измерении. Единственный способ разрядить заряд – закоротить заряд между электродами GS.

4) Используйте метод измерения сопротивления для идентификации немаркированных МОП-транзисторов.

Сначала используйте метод измерения сопротивления, чтобы найти два контакта со значениями сопротивления, а именно исток S и сток D. Оставшиеся два контакта — это первый затвор G1 и второй затвор G2. Запишите значение сопротивления между истоком S и стоком D, измеренное сначала с помощью двух измерительных проводов. Поменяйте измерительные провода и повторите измерение. Запишите измеренное значение сопротивления. Тот, у которого дважды измерено большее значение сопротивления, — это черный измерительный провод. Подключенный электрод – сток D; красный измерительный провод подсоединяется к источнику S. Полюсы S и D, определенные этим методом, также можно проверить, оценив усиливающую способность лампы. То есть черный измерительный провод с большой способностью усиления подключается к полюсу D; красный измерительный провод подключается к земле к 8-контактному разъему. Результаты испытаний обоих методов должны быть одинаковыми. После определения положений стока D и истока S установите схему в соответствии с соответствующими положениями D и S. Обычно G1 и G2 также выравниваются последовательно. Это определяет положения двух ворот G1 и G2. Это определяет порядок контактов D, S, G1 и G2.

5) Используйте изменение значения обратного сопротивления, чтобы определить величину крутизны.

При измерении характеристик крутизны полевого МОП-транзистора VMOSN, улучшающего канал, вы можете использовать красный измерительный провод для подключения истока S, а черный измерительный провод к стоку D. Это эквивалентно добавлению обратного напряжения между истоком и стоком. В это время затвор разомкнут, а значение обратного сопротивления трубки очень нестабильно. Выберите диапазон сопротивления мультиметра в диапазоне высокого сопротивления R×10 кОм. В это время напряжение в счетчике выше. Прикоснувшись рукой к сетке G, вы обнаружите, что значение обратного сопротивления трубки существенно меняется. Чем больше изменение, тем выше значение крутизны трубки; Если крутизна испытуемой трубки очень мала, используйте этот метод для измерения. При , обратное сопротивление меняется мало.

 

Меры предосторожности при использовании MOSFET

1) Для безопасного использования МОП-транзистора при проектировании схемы нельзя превышать предельные значения таких параметров, как рассеиваемая мощность трубки, максимальное напряжение сток-исток, максимальное напряжение затвор-исток и максимальный ток.

2) При использовании различных типов МОП-транзисторов их необходимо подключать к схеме в строгом соответствии с требуемым смещением и соблюдать полярность смещения МОП-транзистора. Например, между истоком затвора и стоком переходного МОП-транзистора имеется PN-переход, а затвор N-канальной лампы не может быть смещен положительно; затвор Р-канальной трубки не может быть смещен отрицательно и т. д.

3) Поскольку входное сопротивление МОП-транзистора чрезвычайно велико, его выводы должны быть закорочены во время транспортировки и хранения и должны быть упакованы с металлическим экраном, чтобы предотвратить выход из строя внешнего наведенного потенциала. В частности, обратите внимание, что МОП-транзистор нельзя помещать в пластиковый корпус. Лучше всего хранить его в металлическом ящике. В то же время обратите внимание на влагонепроницаемость трубки.

4) Чтобы предотвратить индуктивный пробой затвора МОП-транзистора, все испытательные приборы, верстаки, паяльники и сами схемы должны быть хорошо заземлены; при пайке выводов сначала припаивайте истоки; перед подключением к цепи, трубка Все концы выводов должны быть закорочены друг на друга, а закорачивающий материал должен быть удален после завершения сварки; при извлечении трубки из стойки для компонентов следует использовать соответствующие методы для обеспечения заземления тела человека, например, с помощью заземляющего кольца; конечно, если продвинутый Паяльник с газовым нагревом удобнее для сварки МОП-транзисторов и обеспечивает безопасность; трубку нельзя вставлять в цепь или вынимать из нее до отключения питания. При использовании MOSFET необходимо учитывать вышеуказанные меры безопасности.

5) При установке МОП-транзистора обратите внимание на положение установки и старайтесь не приближаться к нагревательному элементу; во избежание вибрации трубопроводной арматуры необходимо затянуть оболочку трубы; Когда выводы штифтов согнуты, они должны быть на 5 мм больше размера корня, чтобы избежать изгиба штифтов и утечки воздуха.

Для силовых МОП-транзисторов необходимы хорошие условия отвода тепла. Поскольку силовые МОП-транзисторы используются в условиях высокой нагрузки, необходимо предусмотреть достаточные радиаторы, чтобы температура корпуса не превышала номинальное значение, чтобы устройство могло работать стабильно и надежно в течение длительного времени.

Короче говоря, чтобы обеспечить безопасное использование МОП-транзисторов, нужно обратить внимание на множество вещей, а также принять различные меры безопасности. Большинство профессионального и технического персонала, особенно большинство энтузиастов электроники, должны действовать, исходя из своей реальной ситуации, и применять практические способы безопасного и эффективного использования МОП-транзисторов.