MOSFET'in görevleri nelerdir?

MOSFET'in iki ana türü vardır: bölünmüş bağlantı tipi ve yalıtımlı kapı tipi. Bağlantı MOSFET'i (JFET), iki PN bağlantı noktasına ve yalıtımlı kapıya sahip olduğu için adlandırılmıştır.MOSFET(JGFET) kapısı diğer elektrotlardan tamamen yalıtılmış olduğundan bu adı almıştır. Günümüzde yalıtımlı geçit MOSFET'leri arasında en yaygın kullanılanı MOSFET (metal-oksit-yarı iletken MOSFET) olarak adlandırılan MOSFET'tir; ayrıca PMOS, NMOS ve VMOS güç MOSFET'lerinin yanı sıra yakın zamanda piyasaya sürülen πMOS ve VMOS güç modülleri vb. de bulunmaktadır.

 

Farklı kanal yarı iletken malzemelerine göre bağlantı tipi ve yalıtım kapısı tipi kanal ve P kanalına bölünmüştür. MOSFET iletkenlik moduna göre bölünürse tükenme tipi ve geliştirme tipine ayrılabilir. Bağlantı MOSFET'lerinin tümü tükenme tipindedir ve yalıtımlı kapı MOSFET'leri hem tükenme tipinde hem de geliştirme tipindedir.

Alan etkili transistörler, bağlantı alanı etkili transistörlere ve MOSFET'lere ayrılabilir. MOSFET'ler dört kategoriye ayrılır: N-kanalı tükenme türü ve geliştirme türü; P-kanalı tükenme türü ve geliştirme türü.

 

MOSFET'in Özellikleri

Bir MOSFET'in karakteristiği güney kapısı voltajı UG'dir; boşaltma akımı kimliğini kontrol eder. Sıradan bipolar transistörlerle karşılaştırıldığında MOSFET'ler yüksek giriş empedansı, düşük gürültü, geniş dinamik aralık, düşük güç tüketimi ve kolay entegrasyon özelliklerine sahiptir.

 

Negatif öngerilim voltajının (-UG) mutlak değeri arttığında tükenme katmanı artar, kanal azalır ve drenaj akımı ID'si azalır. Negatif öngerilim voltajının (-UG) mutlak değeri azaldığında, tükenme katmanı azalır, kanal artar ve boşaltma akımı ID'si artar. Drenaj akımı ID'sinin kapı voltajı tarafından kontrol edildiği görülebilir, dolayısıyla MOSFET voltaj kontrollü bir cihazdır, yani amplifikasyon elde etmek için çıkış akımındaki değişiklikler giriş voltajındaki değişikliklerle kontrol edilir ve diğer amaçlar.

 

Bipolar transistörlerde olduğu gibi MOSFET amplifikasyon gibi devrelerde kullanıldığında kapısına bir ön gerilim de eklenmelidir.

Bağlantı alanı etkisi tüpünün kapısı ters öngerilim voltajıyla uygulanmalıdır, yani N-kanal tüpüne negatif bir kapı voltajı uygulanmalı ve P-kanal tüpüne pozitif bir kapı pençesi uygulanmalıdır. Güçlendirilmiş yalıtımlı kapı MOSFET'i ileri kapı voltajı uygulamalıdır. Tükenme modu yalıtımlı bir MOSFET'in geçit voltajı pozitif, negatif veya "0" olabilir. Önyargı ekleme yöntemleri arasında sabit önyargı yöntemi, kendi kendine sağlanan önyargı yöntemi, doğrudan birleştirme yöntemi vb. yer alır.

MOSFETDC parametreleri, AC parametreleri ve limit parametreleri de dahil olmak üzere birçok parametreye sahiptir, ancak normal kullanımda yalnızca aşağıdaki ana parametrelere dikkat etmeniz gerekir: doymuş drenaj-kaynak akımı IDSS sıkışma voltajı Yukarı, (bağlantı tüpü ve tükenme modu yalıtımlı) geçit tüpü veya açma Gerilimi UT (güçlendirilmiş yalıtımlı geçit tüpü), geçiş iletkenliği gm, drenaj kaynağı arıza voltajı BUDS, maksimum güç dağıtımı PDSM ve maksimum drenaj kaynağı akımı IDSM.

(1) Doymuş drenaj kaynağı akımı

Doymuş drenaj kaynağı akımı IDSS, bir kavşakta veya tükenme yalıtımlı kapı MOSFET'inde kapı voltajı UGS=0 olduğunda drenaj kaynağı akımını ifade eder.

(2) Kıstırma gerilimi

Sıkıştırma voltajı UP, boşaltma kaynağı bağlantısı bir bağlantı noktasında veya tükenme tipi yalıtımlı kapı MOSFET'inde kesildiğinde kapı voltajını ifade eder. N-kanal tüpünün UGS-ID eğrisi için 4-25'te gösterildiği gibi IDSS ve UP'nin anlamı açıkça görülebilir.

(3) Açma gerilimi

Açma voltajı UT, güçlendirilmiş yalıtımlı kapı MOSFET'inde drenaj-kaynak bağlantısı yeni yapıldığında kapı voltajını ifade eder. Şekil 4-27'de N-kanallı tüpün UGS-ID eğrisi gösterilmektedir ve UT'nin anlamı açıkça görülebilir.

(4) İletkenlik

İletkenlik gm, kapı kaynağı voltajı UGS'nin drenaj akımını (ID) kontrol etme yeteneğini, yani drenaj akımı ID'sindeki değişikliğin kapı kaynağı voltajındaki (UGS) değişime oranını temsil eder. 9m amplifikasyon kapasitesini ölçmek için önemli bir parametredir.MOSFET.

(5)Drenaj kaynağı arıza voltajı

Drenaj kaynağı arıza voltajı BUDS, geçit kaynağı voltajı UGS sabit olduğunda MOSFET'in kabul edebileceği maksimum drenaj kaynağı voltajını ifade eder. Bu sınırlayıcı bir parametredir ve MOSFET'e uygulanan çalışma voltajı BUDS'den düşük olmalıdır.

(6)Maksimum güç kaybı

Maksimum güç dağıtımı PDSM aynı zamanda MOSFET performansında bozulma olmadan izin verilen maksimum drenaj kaynağı güç dağılımını ifade eden bir limit parametresidir. Kullanıldığında MOSFET'in gerçek güç tüketimi PDSM'den az olmalı ve belli bir marj bırakmalıdır.

(7) Maksimum drenaj kaynağı akımı

Maksimum drenaj kaynağı akımı IDSM, MOSFET normal şekilde çalışırken drenaj ve kaynak arasında geçmesine izin verilen maksimum akımı ifade eden başka bir sınır parametresidir. MOSFET'in çalışma akımı IDSM'yi aşmamalıdır.

1. MOSFET amplifikasyon için kullanılabilir. MOSFET amplifikatörünün giriş empedansı çok yüksek olduğundan kuplaj kapasitörü küçük olabilir ve elektrolitik kapasitörlerin kullanılmasına gerek kalmaz.

2. MOSFET'in yüksek giriş empedansı empedans dönüşümü için çok uygundur. Genellikle çok aşamalı amplifikatörlerin giriş aşamasında empedans dönüşümü için kullanılır.

3. MOSFET değişken direnç olarak kullanılabilir.

4. MOSFET sabit akım kaynağı olarak rahatlıkla kullanılabilir.

5. MOSFET elektronik anahtar olarak kullanılabilir.

 

MOSFET, düşük iç direnç, yüksek dayanım gerilimi, hızlı anahtarlama ve yüksek çığ enerjisi özelliklerine sahiptir. Tasarlanan akım aralığı 1A-200A ve voltaj aralığı 30V-1200V'dir. Müşteri Ürün güvenilirliğini, genel dönüşüm verimliliğini ve ürün fiyat rekabet gücünü artırmak için elektrik parametrelerini müşterinin uygulama alanlarına ve uygulama planlarına göre ayarlayabiliriz.

 

MOSFET ve Transistör Karşılaştırması

(1) MOSFET bir voltaj kontrol elemanıdır, transistör ise bir akım kontrol elemanıdır. Sinyal kaynağından çok az miktarda akım alınmasına izin verildiğinde MOSFET kullanılmalıdır; sinyal voltajının düşük olduğu ve sinyal kaynağından büyük miktarda akım alınmasına izin verildiği durumlarda transistör kullanılmalıdır.

(2) MOSFET elektriği iletmek için çoğunluk taşıyıcılarını kullanır, bu nedenle tek kutuplu cihaz olarak adlandırılır, transistörlerde ise elektriği iletmek için hem çoğunluk taşıyıcıları hem de azınlık taşıyıcıları bulunur. Buna bipolar cihaz denir.

(3) Bazı MOSFET'lerin kaynağı ve drenajı birbirinin yerine kullanılabilir ve geçit voltajı pozitif veya negatif olabilir, bu da transistörlerden daha esnektir.

(4) MOSFET çok küçük akım ve çok düşük voltaj koşulları altında çalışabilir ve üretim süreci birçok MOSFET'i silikon levha üzerine kolaylıkla entegre edebilir. Bu nedenle MOSFET'ler büyük ölçekli entegre devrelerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

 

MOSFET'in kalitesi ve polaritesi nasıl değerlendirilir?

Multimetrenin RX1K aralığını seçin, siyah test ucunu D kutbuna ve kırmızı test ucunu S kutbuna bağlayın. G ve D kutuplarına elinizle aynı anda dokunun. MOSFET anlık iletim durumunda olmalıdır, yani sayaç iğnesi daha küçük dirençli bir konuma sallanmalıdır. ve ardından G ve S kutuplarına elinizle dokunduğunuzda MOSFET'in tepki vermemesi gerekir, yani sayaç iğnesi sıfır konumuna geri dönmeyecektir. Şu anda MOSFET'in iyi bir tüp olduğuna karar verilmelidir.

Multimetrenin RX1K aralığını seçin ve MOSFET'in üç pimi arasındaki direnci ölçün. Bir pin ile diğer iki pin arasındaki direnç sonsuz ise ve test uçları değiştirildikten sonra hala sonsuz ise bu durumda bu pin G kutbu, diğer iki pin ise S kutbu ve D kutbudur. Daha sonra bir multimetre kullanarak S kutbu ile D kutbu arasındaki direnç değerini bir kez ölçün, test uçlarını değiştirin ve tekrar ölçün. Direnç değeri daha küçük olan siyahtır. Test ucu S kutbuna, kırmızı test ucu ise D kutbuna bağlanır.

 

MOSFET tespiti ve kullanım önlemleri

1. MOSFET'i tanımlamak için bir işaretçi multimetre kullanın

1) MOSFET bağlantı noktasının elektrotlarını tanımlamak için direnç ölçüm yöntemini kullanın

MOSFET'in PN ekleminin ileri ve geri direnç değerlerinin farklı olması olgusuna göre MOSFET ekleminin üç elektrodu tanımlanabilir. Özel yöntem: Multimetreyi R×1k aralığına ayarlayın, herhangi iki elektrotu seçin ve sırasıyla ileri ve geri direnç değerlerini ölçün. İki elektrotun ileri ve geri direnç değerleri eşit olduğunda ve birkaç bin ohm olduğunda, bu durumda iki elektrot sırasıyla drenaj D ve kaynak S'dir. Bağlantılı MOSFET'ler için drenaj ve kaynak birbiriyle değiştirilebilir olduğundan, kalan elektrot G kapısı olmalıdır. Ayrıca multimetrenin siyah test ucunu (kırmızı test ucu da kabul edilebilir) herhangi bir elektroda dokundurabilirsiniz ve diğer test ucunu da G kapısına dokundurabilirsiniz. direnç değerini ölçmek için kalan iki elektroda sırayla dokunun. İki kez ölçülen direnç değerleri yaklaşık olarak eşit olduğunda, siyah test ucuyla temas eden elektrot geçit, diğer iki elektrot ise sırasıyla boşaltma ve kaynaktır. İki kez ölçülen direnç değerlerinin her ikisi de çok büyükse, PN ekleminin ters yönde olduğu, yani her ikisinin de ters direnç olduğu anlamına gelir. Bunun bir N-kanallı MOSFET olduğu ve siyah test ucunun geçide bağlı olduğu belirlenebilir; iki kez ölçülen direnç değerleri ise çok küçüktür, bu da bunun bir ileri PN eklemi yani ileri bir direnç olduğunu gösterir ve P-kanallı bir MOSFET olduğu belirlenir. Siyah test ucu da geçide bağlanır. Yukarıdaki durum oluşmazsa, siyah ve kırmızı test uçlarını değiştirip ızgara belirlenene kadar yukarıdaki yönteme göre testi gerçekleştirebilirsiniz.

 

2) MOSFET'in kalitesini belirlemek için direnç ölçüm yöntemini kullanın

Direnç ölçüm yöntemi, MOSFET'in kaynağı ve drenajı, geçit ve kaynak, geçit ve tahliye, geçit G1 ve geçit G2 arasındaki direnci ölçmek için bir multimetre kullanmak ve MOSFET kılavuzunda belirtilen direnç değeriyle eşleşip eşleşmediğini belirlemektir. Yönetim iyi ya da kötü. Özel yöntem: Öncelikle multimetreyi R×10 veya R×100 aralığına ayarlayın ve kaynak S ile drenaj D arasındaki direnci ölçün; genellikle onlarca ohm ila birkaç bin ohm aralığındadır (şu şekilde görülebilir). kılavuzda çeşitli model tüplerin direnç değerleri farklıdır), eğer ölçülen direnç değeri normal değerden büyükse, bunun nedeni zayıf iç temas olabilir; Ölçülen direnç değeri sonsuz ise, dahili bir kırık kutup olabilir. Ardından multimetreyi R×10k aralığına ayarlayın ve ardından G1 ve G2 kapıları arasındaki, kapı ile kaynak arasındaki ve kapı ile drenaj arasındaki direnç değerlerini ölçün. Ölçülen direnç değerlerinin tümü sonsuz olduğunda tüpün normal olduğu anlamına gelir; Yukarıdaki direnç değerleri çok küçükse veya bir yol varsa tüpün arızalı olduğu anlamına gelir. Tüpteki iki kapının kırılması durumunda tespit için bileşen değiştirme yönteminin kullanılabileceği unutulmamalıdır.

 

3) MOSFET'in amplifikasyon kapasitesini tahmin etmek için indüksiyon sinyali giriş yöntemini kullanın

Özel yöntem: Multimetre direncinin R×100 seviyesini kullanın, kırmızı test ucunu S kaynağına ve siyah test ucunu drenaj D'ye bağlayın. MOSFET'e 1,5V güç kaynağı voltajı ekleyin. Bu sırada drenaj ile kaynak arasındaki direnç değeri sayaç iğnesi ile gösterilir. Daha sonra MOSFET bağlantısının G kapısını elinizle sıkıştırın ve insan vücudunun indüklenen voltaj sinyalini kapıya ekleyin. Bu sayede tüpün amplifikasyon etkisine bağlı olarak drenaj-kaynak voltajı VDS ve drenaj akımı Ib değişecek yani drenaj ile kaynak arasındaki direnç değişecektir. Buradan sayaç ibresinin büyük ölçüde sallandığı görülmektedir. Elde tutulan ızgara iğnesinin iğnesi az sallanıyorsa bu, tüpün amplifikasyon yeteneğinin zayıf olduğu anlamına gelir; eğer iğne çok fazla sallanıyorsa bu, tüpün amplifikasyon yeteneğinin büyük olduğu anlamına gelir; iğne hareket etmiyorsa tüp arızalı demektir.

 

Yukarıdaki yönteme göre, MOSFET 3DJ2F bağlantı noktasını ölçmek için multimetrenin R×100 ölçeğini kullanıyoruz. İlk önce tüpün G elektrodunu açın ve drenaj kaynağı direncini RDS'nin 600Ω olarak ölçün. G elektrodunu elinizle tuttuktan sonra ölçüm cihazının iğnesi sola doğru sallanır. Belirtilen direnç RDS 12kΩ'dur. Eğer sayaç iğnesi daha fazla sallanıyorsa bu, tüpün iyi durumda olduğu anlamına gelir. ve daha fazla amplifikasyon kapasitesine sahiptir.

 

Bu yöntemi kullanırken dikkat edilmesi gereken birkaç nokta vardır: Öncelikle MOSFET'i test ederken ve kapıyı elinizle tutarken multimetre iğnesi sağa (direnç değeri düşer) veya sola (direnç değeri artar) sallanabilir. . Bunun nedeni, insan vücudu tarafından indüklenen AC voltajının nispeten yüksek olmasıdır ve farklı MOSFET'ler, bir direnç aralığıyla ölçüldüğünde (doymuş bölgede veya doymamış bölgede çalışırken) farklı çalışma noktalarına sahip olabilir. Testler çoğu tüpün RDS'sinin arttığını göstermiştir. Yani saat ibresi sola doğru sallanır; Birkaç tüpün RDS'si azalarak saat ibresinin sağa doğru sallanmasına neden olur.

Ancak saat ibresinin sallanma yönü ne olursa olsun, saat ibresi daha büyük sallandığı sürece bu, tüpün daha fazla amplifikasyon yeteneğine sahip olduğu anlamına gelir. İkincisi, bu yöntem MOSFET'ler için de işe yarar. Ancak MOSFET'in giriş direncinin yüksek olduğu ve G kapısının izin verilen endüklenen voltajının çok yüksek olmaması gerektiği unutulmamalıdır, bu nedenle kapıyı doğrudan ellerinizle sıkıştırmayın. Kapıya metal bir çubukla dokunmak için tornavidanın yalıtımlı sapını kullanmalısınız. İnsan vücudunun neden olduğu yükün doğrudan kapıya eklenmesini ve kapının bozulmasına neden olmasını önlemek için. Üçüncüsü, her ölçümden sonra GS kutuplarına kısa devre yapılmalıdır. Bunun nedeni, VGS voltajını oluşturan GS bağlantı kapasitöründe az miktarda yük bulunmasıdır. Sonuç olarak, tekrar ölçüm yaparken ölçüm cihazının ibreleri hareket etmeyebilir. Yükü boşaltmanın tek yolu GS elektrotları arasında kısa devre yaptırmaktır.

4) İşaretlenmemiş MOSFET'leri tanımlamak için direnç ölçüm yöntemini kullanın

İlk olarak, direnç değerlerine sahip iki pimi (kaynak S ve drenaj D) bulmak için direnç ölçme yöntemini kullanın. Geriye kalan iki pim, birinci kapı G1 ve ikinci kapı G2'dir. Önce iki test ucuyla ölçülen kaynak S ile drenaj D arasındaki direnç değerini yazın. Test uçlarını değiştirin ve tekrar ölçün. Ölçülen direnç değerini yazın. İki kez ölçülen direnç değeri daha büyük olan siyah test ucudur. Bağlı elektrot drenaj D'dir; kırmızı test ucu S kaynağına bağlanır. Bu yöntemle tanımlanan S ve D kutupları, tüpün amplifikasyon kapasitesinin tahmin edilmesiyle de doğrulanabilir. Yani, geniş amplifikasyon kapasitesine sahip siyah test ucu D kutbuna bağlanır; kırmızı test ucu toprağa 8 kutba bağlanır. Her iki yöntemin test sonuçları aynı olmalıdır. Drenaj D ve kaynak S'nin konumlarını belirledikten sonra devreyi karşılık gelen D ve S konumlarına göre kurun. Genellikle G1 ve G2 de sırayla hizalanır. Bu, G1 ve G2 kapılarının konumlarını belirler. Bu, D, S, G1 ve G2 pinlerinin sırasını belirler.

5) Transkondüktansın boyutunu belirlemek için ters direnç değerindeki değişimi kullanın.

VMOSN kanal geliştirme MOSFET'in geçiş iletkenlik performansını ölçerken, S kaynağını ve siyah test ucunu drenaj D'ye bağlamak için kırmızı test ucunu kullanabilirsiniz. Bu, kaynak ile drenaj arasına ters voltaj eklenmesine eşdeğerdir. Şu anda kapı açık devredir ve tüpün ters direnç değeri çok kararsızdır. Multimetrenin ohm aralığını R×10kΩ yüksek direnç aralığına kadar seçin. Bu sırada sayaçtaki voltaj daha yüksektir. G ızgarasına elinizle dokunduğunuzda tüpün ters direnç değerinin önemli ölçüde değiştiğini göreceksiniz. Değişim ne kadar büyük olursa tüpün iletkenlik değeri de o kadar yüksek olur; Test edilen tüpün geçiş iletkenliği çok küçükse, ters direncin çok az değiştiğini ölçmek için bu yöntemi kullanın.

 

MOSFET kullanımına ilişkin önlemler

1) MOSFET'in güvenli bir şekilde kullanılabilmesi için devre tasarımında tüpün harcadığı güç, maksimum drenaj-kaynak voltajı, maksimum geçit-kaynak voltajı, maksimum akım gibi parametrelerin sınır değerleri aşılamaz.

2) Çeşitli MOSFET türleri kullanıldığında, bunlar devreye gerekli öngerilim ile sıkı bir şekilde bağlanmalı ve MOSFET öngeriliminin polaritesi dikkate alınmalıdır. Örneğin, bir MOSFET bağlantı noktasının geçit kaynağı ile drenajı arasında bir PN bağlantısı vardır ve bir N-kanal tüpünün kapısı pozitif olarak öngerileme tabi tutulamaz; Bir P-kanal tüpünün kapısı negatif olarak öngerilemez vb.

3) MOSFET'in giriş empedansı son derece yüksek olduğundan, taşıma ve depolama sırasında pinlere kısa devre yapılmalı ve dış kaynaklı potansiyelin kapının bozulmasına engel olmak için metal koruma ile paketlenmelidir. Özellikle MOSFET'in plastik bir kutuya yerleştirilemeyeceğini lütfen unutmayın. Metal bir kutuda saklamak en iyisidir. Aynı zamanda tüpün nem geçirmez olmasına da dikkat edin.

4) MOSFET geçidinin endüktif arızasını önlemek için tüm test cihazları, çalışma tezgahları, lehim havyaları ve devrelerin kendileri iyi bir şekilde topraklanmalıdır; Pimleri lehimlerken önce kaynağı lehimleyin; Devreye bağlamadan önce borunun tüm uçları birbirine kısa devre yapılmalı ve kaynak tamamlandıktan sonra kısa devre yapan malzeme çıkarılmalıdır; Tüpü bileşen rafından çıkarırken, insan vücudunun topraklanmasını sağlamak için topraklama halkası kullanmak gibi uygun yöntemler kullanılmalıdır; Tabii eğer gelişmişse Gazla ısıtılan bir havya, MOSFET'lerin kaynaklanması için daha uygundur ve güvenliği sağlar; Güç kapatılmadan tüp devreye takılmamalı veya devreden çekilmemelidir. MOSFET kullanılırken yukarıdaki güvenlik önlemlerine dikkat edilmelidir.

5) MOSFET'i monte ederken montaj konumuna dikkat edin ve ısıtma elemanına yakın olmaktan kaçının; boru bağlantı parçalarının titreşimini önlemek için boru kabuğunun sıkılması gerekir; Pin uçları büküldüğünde, pinlerin bükülmesini ve hava sızıntısına neden olmasını önlemek için kök boyutundan 5 mm daha büyük olmalıdır.

Güç MOSFET'leri için iyi ısı dağılımı koşulları gereklidir. Güç MOSFET'leri yüksek yük koşullarında kullanıldığından, cihazın uzun süre stabil ve güvenilir bir şekilde çalışabilmesi için kasa sıcaklığının nominal değeri aşmamasını sağlayacak yeterli soğutucu tasarlanmalıdır.

Kısaca MOSFET'lerin güvenli kullanımını sağlamak için dikkat edilmesi gereken birçok husus olduğu gibi alınması gereken çeşitli güvenlik önlemleri de bulunmaktadır. Profesyonel ve teknik personelin çoğunluğu, özellikle de elektronik meraklılarının çoğunluğu, fiili durumlarına göre ilerlemeli ve MOSFET'leri güvenli ve etkili bir şekilde kullanmanın Pratik yollarını bulmalıdır.