MOSFET -ийн үндэс: 13 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:04

Сайн уу! Энэхүү зааварчилгаанд би танд MOSFET -ийн үндсийг зааж өгөх болно. Энэхүү видео нь MOSFET -ийг мэргэжлийн түвшинд огт судалж үзээгүй боловч төслүүдэд ашиглахыг хүсдэг хүмүүст тохиромжтой. Би n ба p сувгийн MOSFETs, тэдгээрийг хэрхэн ашиглах, хоорондоо ялгаатай, хоёулаа яагаад чухал, яагаад MOSFET драйверууд гэх мэт зүйлийн талаар ярих болно. Би MOSFET -ийн талаар бага зэрэг мэддэг зарим баримтуудын талаар ярих болно.

Үүнд орцгооё.

Алхам 1: Видеог үзээрэй

Энэхүү видеог бүтээхэд шаардлагатай бүх зүйлийг нарийвчлан тусгасан болно. Видео бичлэг нь бодит байдлыг хурдан ойлгоход туслах анимацтай. Хэрэв та дүрс бичлэгийг илүүд үздэг бол үүнийг үзэх боломжтой, гэхдээ хэрэв та текстийг илүүд үздэг бол дараагийн алхамуудыг дагана уу.

Алхам 2: FET

MOSFET -ийг эхлүүлэхийн өмнө танд өмнөх JFET буюу Junction Field Effect Transistor -ийг танилцуулъя. Энэ нь MOSFET -ийг ойлгоход арай хялбар болгоно.

JFET -ийн хөндлөн огтлолыг зураг дээр үзүүлэв. Терминалууд нь MOSFET терминалуудтай ижил байдаг. Төв хэсгийг субстрат эсвэл бие гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь FET -ийн төрлөөс хамааран n төрөл эсвэл p хэлбэрийн хагас дамжуулагч юм. Дараа нь бүс нутгийг хаалга, ус зайлуулах суваг, эх үүсвэр гэж нэрлэдэг субстратаас өөр төрлийн субстрат дээр ургадаг. Та ямар ч хүчдэл хэрэглэвэл эдгээр бүс нутгуудад хэрэглэнэ.

Өнөөдөр практик талаас нь авч үзвэл энэ нь маш бага ач холбогдолтой юм. Би үүнээс илүү дэлгэрэнгүй тайлбар авахыг хүсэхгүй, учир нь энэ нь хэт техникийн шинж чанартай тул ямар ч шаардлагагүй болно.

JFET -ийн бэлгэдэл нь MOSFET -ийн бэлгэдлийг ойлгоход бидэнд туслах болно.

Алхам 3: MOSFET

Үүний дараа MOSFET гарч ирэх бөгөөд хаалганы терминалд томоохон ялгаа бий болно. Хаалганы терминалын контактуудыг хийхээс өмнө субстрат дээр цахиурын давхар ислийн давхаргыг ургуулдаг. Энэ нь түүнийг металл оксидын хагас дамжуулагч талбайн эффект транзистор гэж нэрлэх болсон шалтгаан юм. SiO2 бол маш сайн диэлектрик, эсвэл тусгаарлагч гэж хэлж болно. Энэ нь хаалганы эсэргүүцлийг аравтын масштабаас арван ом хүртэл нэмэгдүүлдэг бөгөөд MOSFET хаалганы Ig гүйдэл үргэлж тэг байдаг гэж бид үздэг. Энэ нь үүнийг бас тусгаарлагдсан хаалганы талбайн эффект транзистор (IGFET) гэж нэрлэх болсон шалтгаан юм. Хөнгөн цагаан шиг сайн дамжуулагчийн давхаргыг гурван бүсээс гадна нэмж ургуулж, дараа нь контакт хийдэг. Хаалганы бүсэд параллель хавтантай төстэй конденсатор бүтэц үүсч, хаалганы терминалд ихээхэн багтаамжийг нэвтрүүлж байгааг харж болно. Энэхүү багтаамжийг хаалганы багтаамж гэж нэрлэдэг бөгөөд хэрэв тооцоогүй бол таны хэлхээг амархан устгадаг. Эдгээр нь мэргэжлийн түвшинд суралцах явцад бас чухал ач холбогдолтой юм.

MOSFET -ийн бэлгэдлийг хавсаргасан зургаас харж болно. Хаалган дээр өөр шугам байрлуулах нь JFET -тэй холбоотой байх нь утга учиртай бөгөөд энэ нь хаалга тусгаарлагдсан болохыг харуулж байна. Энэ тэмдэг дээрх сумны чиглэл нь MOSFET доторх электрон урсгалын ердийн чиглэлийг харуулсан бөгөөд энэ нь одоогийн урсгалын эсрэг байна.

Алхам 4: MOSFET нь 4 терминал төхөөрөмж мөн үү?

Миний нэмж хэлэхийг хүсч буй бас нэг зүйл бол ихэнх хүмүүс MOSFET -ийг гурван терминал төхөөрөмж гэж боддог бол MOSFET бол дөрвөн терминал төхөөрөмж юм. Дөрөв дэх терминал нь биеийн терминал юм. Та төв терминал нь биед зориулагдсан MOSFET тэмдгийг хавсаргасан байхыг та харж байсан байх.

Гэхдээ яагаад бараг бүх MOSFET -ээс зөвхөн гурван терминал гарч ирдэг вэ?

Биеийн терминал нь дотоод эх сурвалжид богино холболттой байдаг тул эдгээр энгийн IC -ийг ашиглахад ашиггүй бөгөөд үүний дараа бидний мэддэг тэмдэг болж хувирдаг.

Биеийн терминалыг ихэвчлэн CMOS -ийн нарийн төвөгтэй IC -ийг үйлдвэрлэх үед ашигладаг. N суваг MOSFET -ийн хувьд ийм байдгийг санаарай, хэрэв MOSFET нь p суваг байвал зураг арай өөр байх болно.

Алхам 5: Энэ нь хэрхэн ажилладаг талаар

За, одоо энэ хэрхэн ажилладагийг харцгаая.

Хоёр туйлт холболттой транзистор эсвэл BJT нь одоогийн хяналттай төхөөрөмж бөгөөд энэ нь түүний үндсэн терминал дахь гүйдлийн урсгалын хэмжээ нь транзистороор дамжих урсгалыг тодорхойлдог гэсэн үг боловч MOSFET хаалганы терминал болон хамтад нь гүйдэл ямар ч үүрэг гүйцэтгэдэггүй гэдгийг бид мэднэ. Энэ бол хүчдэлийн хяналттай төхөөрөмж гэж би хэлж чадна, учир нь хаалганы гүйдэл үргэлж тэг байдаг, гэхдээ түүний бүтцээс шалтгаалан би үүнийг энэ зааварт тайлбарлаж өгөхгүй байна.

MOSFET сувгийг авч үзье. Хаалганы терминалд хүчдэл ороогүй тохиолдолд субстрат ба ус зайлуулах суваг болон эх үүсвэрийн хооронд хоёр арын диод байдаг бөгөөд энэ нь ус зайлуулах хоолой ба эх үүсвэрийн хоорондох замыг 10 ом -ээс 12 ом хүртэл эсэргүүцэлтэй болгодог.

Би одоо эх үүсвэрийг газардуулж, хаалганы хүчдэлийг нэмэгдүүлж эхлэв. Тодорхой хамгийн бага хүчдэлд хүрэхэд эсэргүүцэл буурч, MOSFET дамжуулж, урсгал нь ус зайлуулах хоолойноос эх үүсвэр рүү урсаж эхэлдэг. Энэхүү хамгийн бага хүчдэлийг MOSFET -ийн босго хүчдэл гэж нэрлэдэг бөгөөд одоогийн урсгал нь MOSFET -ийн субстрат дахь ус зайлуулах сувгаас эх үүсвэр хүртэлх суваг үүссэнтэй холбоотой юм. Нэрээс нь харахад n Channel MOSFET дээр суваг нь n төрлийн гүйдэл дамжуулагч, өөрөөр хэлбэл электроноос бүрддэг бөгөөд энэ нь субстраттай харьцуулахад эсрэг юм.

Алхам 6: Гэхдээ …

Энэ нь зөвхөн эндээс л эхэлсэн. Босго хүчдэлийг ашиглах нь MOSFET -ийг ашиглахад бэлэн байна гэсэн үг биш юм. Хэрэв та n -ийг MOSFET суваг болох IRFZ44N -ийн мэдээллийн хуудсыг үзвэл түүний босго хүчдэлд зөвхөн хамгийн бага гүйдэл дамжин өнгөрөх боломжтой болно. Хэрэв та зөвхөн LED гэх мэт жижиг ачааг ашиглахыг хүсч байвал энэ нь сайн хэрэг, гэхдээ энэ нь юу вэ? Илүү их гүйдэл авдаг том ачааг ашиглахын тулд хаалган дээр илүү хүчдэл оруулах шаардлагатай болно. Хаалганы хүчдэл нэмэгдэж байгаа нь сувгийг сайжруулж, илүү их гүйдэл дамжуулдаг. MOSFET -ийг бүрэн асаахын тулд хаалга ба эх үүсвэрийн хоорондох хүчдэл болох Vgs хүчдэл нь ойролцоогоор 10-12 вольт байх ёстой.

Бидний сая ярьсан MOSFET -ийг сайжруулалтын төрөл MOSFET гэж нэрлэдэг тул хаалганы хүчдэл нэмэгдэхийн хэрээр сувгийг сайжруулдаг. MOSFET гэж нэрлэгддэг өөр төрлийн MOSFET байдаг. Гол ялгаа нь суваг MOSFET -ийн хомсдолын төрөлд аль хэдийн орсон байгаа явдал юм. Ийм төрлийн MOSFET нь ихэвчлэн зах зээл дээр байдаггүй. MOSFET төрлийн хомсдолын тэмдэг нь өөр бөгөөд хатуу шугам нь суваг аль хэдийн байгааг харуулж байна.

Алхам 7: Яагаад MOSFET драйверууд вэ?

Одоо та MOSFET -ийг хянахын тулд микроконтроллер ашиглаж байна гэж бодъё, дараа нь та хаалган дээр хамгийн ихдээ 5 вольт ба түүнээс бага хүч хэрэглэж болно, энэ нь өндөр гүйдлийн ачаалалд хангалтгүй болно.

Таны хийж чадах зүйл бол TC4420 гэх мэт MOSFET драйвер ашиглах явдал юм, та оролтын тээглүүр дээрээ логик дохио өгөхөд л үлдэх болно, эс тэгвээс бусад нь өөрөө зохицуулагдах болно, эсвэл та өөрөө драйвер бүтээх боломжтой, гэхдээ MOSFET драйвер нь илүү давуу талтай. Энэ нь хаалганы багтаамж гэх мэт бусад хэд хэдэн зүйлийг анхаарч үздэг.

MOSFET -ийг бүрэн асаахад түүний эсэргүүцлийг Rdson -ээр тэмдэглэсэн бөгөөд мэдээллийн хүснэгтээс хялбархан олж болно.

Алхам 8: P Channel MOSFET

P суваг MOSFET нь n суваг MOSFET -ийн яг эсрэг тал юм. Одоогийн эх үүсвэрээс ус зайлуулах суваг руу урсдаг бөгөөд суваг нь p төрлийн цэнэг зөөгч, өөрөөр хэлбэл нүхнээс бүрдэнэ.

P сувгийн MOSFET эх үүсвэр нь хамгийн өндөр байх ёстой бөгөөд Vgs -ийг бүрэн асаахын тулд сөрөг 10-12 вольт байх ёстой

Жишээлбэл, хэрэв эх үүсвэр нь 12 вольттой холбогдсон бол тэг вольт дахь хаалга нь бүрэн асах чадвартай байх ёстой, тиймээс бид хаалган дээр 0 вольт хэрэглэнэ гэж хэлдэг бөгөөд ap сувгийг MOSFET асааж, эдгээр шаардлагын дагуу MOSFET драйверыг n сувгийг p суваг MOSFET -тэй шууд ашиглах боломжгүй. P сувгийн MOSFET драйверууд зах зээл дээр байдаг (TC4429 гэх мэт) эсвэл та n сувагтай MOSFET драйвертай инвертер ашиглаж болно. P сувгийн MOSFETs нь n сувгийн MOSFET -ээс харьцангуй өндөр эсэргүүцэлтэй байдаг боловч энэ нь боломжтой програмуудад n сувгийн MOSFET -ийг үргэлж ашиглах боломжтой гэсэн үг биш юм.

Алхам 9: Гэхдээ яагаад?

Эхний тохиргоонд MOSFET -ийг ашиглах шаардлагатай гэж үзье. Төхөөрөмжийг газардуулахын тулд MOSFET -ийг ашиглаж байгаа тул ийм төрлийн шилжүүлгийг бага хажуугийн шилжүүлэг гэж нэрлэдэг. N суваг MOSFET нь энэ ажилд хамгийн тохиромжтой байх болно, учир нь Vgs нь харилцан адилгүй бөгөөд 12 вольтын хүчээр амархан хадгалагддаг.

Гэхдээ хэрэв та n сувгийн MOSFET -ийг өндөр хажуугийн сэлгэн залгахад ашиглахыг хүсч байвал эх үүсвэр нь газар ба Vcc хооронд байж болно, энэ нь хаалганы хүчдэл тогтмол байх тул эцэст нь Vgs хүчдэлд нөлөөлнө. Энэ нь MOSFET -ийн зөв үйл ажиллагаанд асар их нөлөө үзүүлэх болно. Мөн хэрэв Vgs нь дурдсан хамгийн их утгаас дунджаар 20 вольт орчим байвал MOSFET шатдаг.

Тиймээс, n сувагтай MOSFET -ийг энд ашиглах нь бялуугаар алхах явдал биш, харин илүү өндөр асаах үед Vgs тогтмол байх давуу талтай тул илүү өндөр эсэргүүцэлтэй боловч p сувагтай MOSFET -ийг ашигладаг. Ачаалах гэх мэт өөр аргууд байдаг, гэхдээ би одоохондоо тэдгээрийг тайлбарлахгүй.

Алхам 10: Id-Vds муруй

Эцэст нь эдгээр Id-Vds муруйг хурдан харцгаая. MOSFET нь гурван бүсэд ажилладаг бөгөөд Vgs нь босго хүчдэлээс бага байх үед MOSFET нь тасарсан бүсэд байна, өөрөөр хэлбэл унтарсан байна. Хэрэв Vgs нь босго хүчдэлээс их боловч ус зайлуулах хоолой ба эх үүсвэр ба босго хүчдэлийн хоорондох хүчдэлийн уналтын нийлбэрээс бага байвал триод бүс эсвэл шугаман мужид байна гэж хэлдэг. Доторлогооны бүсэд MOSFET -ийг хүчдэлийн хувьсах эсэргүүцэл болгон ашиглаж болно. Хэрэв Vgs нь өгөгдсөн хүчдэлийн нийлбэрээс их байвал ус зайлуулах гүйдэл тогтмол болж, ханалтын бүсэд ажиллаж байгаа бөгөөд MOSFET -ийг шилжүүлэгчийн үүрэг гүйцэтгэхийн тулд MOSFET -ээс хамгийн их гүйдэл дамжих боломжтой тул энэ бүсэд ажиллуулах ёстой. энэ бүс нутагт.

Алхам 11: Эд ангиудын санал

n MOSFET суваг: IRFZ44N

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

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

n суваг MOSFET драйвер: TC4420US -

p MOSFET сувгийн драйвер: TC4429

Алхам 12: Энэ л байна

Та одоо MOSFET -ийн үндсийг мэддэг байх ёстой бөгөөд төслийнхөө MOSFET -ийг төгс шийдэх чадвартай байх ёстой.

Гэсэн хэдий ч бид MOSFET -ийг хэзээ ашиглах ёстой вэ гэсэн асуулт хэвээр байна. Та илүү их хүчдэл, гүйдэл шаардагдах том ачааг солих шаардлагатай болно. MOSFET нь өндөр гүйдэлтэй байсан ч BJT -тай харьцуулахад хамгийн бага цахилгаан алдагдалтай байдаг.

Хэрэв би ямар нэг зүйлийг алдсан, эсвэл буруу, эсвэл танд ямар нэгэн зөвлөгөө байгаа бол доор сэтгэгдэл бичнэ үү.

Манай Instructables болон YouTube сувагт бүртгүүлэх талаар бодож үзээрэй. Уншсанд баярлалаа, дараагийн зааварчилгаанд уулзацгаая.

Алхам 13: Ашигласан эд анги

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

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

n суваг MOSFET драйвер: TC4420US -

p MOSFET сувгийн драйвер: TC4429