Mosfet - apakah ia? Ciri-ciri struktur dan teknologi

Dalam artikel ini anda akan belajar tentang elemen ini sebagai mosfet. Iaitu, apa ciri-ciri, yang digunakan dalam elektronik moden, akan dibincangkan di bawah. Anda boleh menemui dua jenis transistor kuasa - MOSFET dan IGBT. Ia digunakan dalam berdenyut penukar kuasa tinggi - penyongsang, bekalan kuasa. Ia perlu mengambil kira semua ciri-ciri elemen-elemen ini.

maklumat asas

Ia harus diperhatikan bahawa IGBT dan mosfet transistor dapat memberikan kuasa yang sangat tinggi kepada beban. Dalam semua peranti ini kelihatan sangat kecil dalam saiz. Kecekapan melebihi transistor mempunyai nilai sebanyak 95%. Dalam mosfet dan IGBT mempunyai satu persamaan - mereka mempunyai bidai terpencil, akibat - yang berkaitan parameter kawalan. Pekali suhu negatif alat-alat yang membolehkan transistor seperti yang tahan litar pintas. Berjanji temu mosfety dengan normal nilai masa beban yang dihasilkan oleh hampir semua syarikat.

Driver untuk pengurusan

Kerana tidak ada arus dalam litar kawalan, dalam mod statik, anda tidak boleh menggunakan skim standard. Ia lebih masuk akal untuk menggunakan seorang pemandu khas - litar bersepadu. Banyak syarikat mengeluarkan peranti yang membolehkan anda untuk menguruskan transistor kuasa tunggal, dan juga jambatan dan setengah batu (tiga fasa dan dua fasa). Mereka boleh melakukan pelbagai fungsi sokongan - untuk melindungi daripada arus lebih atau litar pintas, dan juga kejatuhan voltan yang besar dalam litar pemacu mosfet. Apakah jenis litar akan dibincangkan dengan lebih terperinci di bawah. Perlu diingatkan bahawa voltan drop seluruh kuasa transistor litar kawalan - ini adalah sangat berbahaya fenomena. mosfety kuat mungkin berubah ke mod operasi lain (linear), supaya akan gagal. Crystal transistor terlampau panas dan terbakar.

kesalahan mod

Rumah pembantu pemandu fungsi - ia perlindungan overcurrent. Ia adalah perlu untuk melihat dengan teliti pada transistor kuasa untuk bekerja di salah satu daripada mod - litar pintas. Overcurrent boleh berlaku apa-apa sebab, tetapi yang paling biasa - litar beban atau pada badan. Oleh itu, anda betul perlu melaksanakan pengurusan mosfetami.

Muatan berlaku disebabkan oleh ciri-ciri tertentu litar. kejadian mungkin fana atau terbalik pemulihan semasa semikonduktor diod bahu transistor. Penyingkiran beban itu berlaku kaedah reka bentuk litar. rantaian digunakan membentuk laluan (snubbers), dilaksanakan dalam pemilihan perintang litar kawalan pintu diasingkan daripada voltan tinggi dan tayar semasa.

Sebagai transistor bertukar apabila berlaku kesalahan dalam beban

Apabila berlaku kesalahan dalam beban, arus dalam litar pengumpul adalah terhad kepada voltan di pintu gerbang, dan ciri-ciri transconductance transistor. Litar bekalan itu mempunyai kapasiti tertentu, jadi rintangan dalaman sumber itu sendiri tidak boleh mengenakan pengaruh ke atas semasa litar pintas. Apabila suis berlaku, dalam kapasiti transistor semasa secara beransur-ansur mula berlaku kerana terdapat kearuhan parasit dalam litar pemungut. Fakta ini adalah alasan bahawa terdapat penurunan voltan.

positif palsu

Selepas peralihan selesai, untuk transistor kuasa digunakan sepenuhnya voltan. Ini akan membawa kepada hakikat bahawa sebahagian besar daripada kuasa akan hilang dalam kristal semikonduktor. Dapat disimpulkan bahawa mod litar pintas pasti akan terganggu selepas tempoh masa tertentu. Ia harus cukup untuk menghapuskan penggera palsu. Biasanya, masa yang adalah dalam lingkungan 1 ... 10 mikrosaat. Ciri-ciri transistor perlu menjadi seperti untuk menahan beban dengan mudah.

Memuatkan litar pintas apabila transistor

Begitu juga dengan kes itu yang dibincangkan di atas, semasa adalah terhad oleh ciri-ciri transistor. Ia tumbuh pada kadar yang ditentukan oleh kearuhan (parasit). Sebelum ini semasa mencapai nilai mantap yang berterusan, voltan pemungut akan meningkat. Voltan get bertambah disebabkan oleh kesan Miller.

Semasa pada kenaikan pengumpul, dan ia banyak boleh melebihi nilai keadaan mantap. Ia adalah untuk mod ini disediakan bukan sahaja yang mosfet saluran dimatikan, tetapi juga kemungkinan had voltan.

Voltan yang dibekalkan kepada get transistor bergantung arus litar langsung pendek. Tetapi dengan penurunan voltan get unsur semikonduktor agak gambaran yang menarik. Voltan tepu meningkat dan sebagai akibatnya, kerugian pengaliran meningkat. Kestabilan transistor litar pintas adalah berkait rapat dengan kecuraman ciri-cirinya.

RS dan faktor amplifikasi semasa

Semakin tinggi KU di semasa mosfetov, lebih rendah voltan tepu. Mereka juga mampu menahan masa beban pendek. Sebaliknya, semikonduktor, yang lebih tahan kepada litar pintas mempunyai voltan tepu yang sangat tinggi. Kerugian mempunyai juga sangat penting.

nilai yang lebih besar maksimum semasa litar pintas mempunyai mosfet perintis daripada transistor bipolar mudah. Biasanya, ia adalah sepuluh kali nilai semasa nominal (dengan syarat voltan get adalah dibenarkan). Kebanyakan pengeluar (Eropah dan Asia) menghasilkan transistor yang boleh menahan beban itu, dan tidak rosak.

melindungi pemandu daripada beban tinggi sampingan

Terdapat pelbagai kaedah untuk unsur-unsur percutian sarat. Dengan bantuan pemandu dari pengeluar yang berbeza boleh melaksanakan apa-apa fungsi perlindungan, cara yang paling berkesan. Jika beban yang adalah perlu untuk mengurangkan voltan get. Dalam kes ini, pengiktirafan kecemasan masa operasi meningkat.

Ini keputusan untuk menghapuskan mencetuskan litar perlindungan palsu. Berikut adalah cara untuk menyemak mosfet: cuba untuk menukar kemuatan pemuat. Jika anda menukar masa tindak balas kepada litar pintas, seluruh litar berfungsi dengan betul. Litar ini menggunakan beberapa unsur yang mempunyai tanggungjawab tertentu. Sebagai contoh, digandingkan kepada pemandu, "ERR" membolehkan anda untuk menentukan analisis beban masa kapasitor.

operasi kecemasan

Ini selang masa yang menyenangkan malar litar pensuisan arus dalam litar pemungut. Ini memberikan kejatuhan voltan pada pintu unsur semikonduktor. Dalam kes itu, jika tidak ada pemberhentian beban, transistor dimatikan selepas 10 ms. Perlindungan dilumpuhkan selepas akan dikeluarkan daripada isyarat input. Dengan litar perlindungan pencetus ini dilakukan.

Apabila ia digunakan, ia adalah perlu untuk memberi perhatian kepada tempoh masa di mana transistor perlindungan yang Berjaya mosfet. Apakah jenis menghidupkan dan apakah ciri-ciri? Ambil perhatian bahawa masa ini harus lebih besar daripada pemalar masa panas (masa) cip semikonduktor di mana transistor yang dihasilkan.

Keburukan litar

Dalam litar perintang digunakan yang mempunyai kapasiti yang tinggi, tetapi mereka mempunyai kearuhan yang sangat tinggi (parasit, kerana penggunaan bahan-bahan tertentu dan teknologi). Dan untuk berfungsi dengan sempurna daripada skim adalah perlu bahawa bekas itu telah hampir sifar. Perintang digunakan untuk mengukur nadi semasa mesti memenuhi syarat di atas. Di atas kehilangan perintang kuasa besar. Dan ia memberi kesan kepada kecekapan keseluruhan tinggi sampingan pemandu litar.

Tetapi terdapat litar pensuisan, yang mengurangkan kehilangan kuasa. voltan tepu dalam mana-mana bergantung kepada pengumpul semasa. Mosfet (iaitu, yang dibincangkan dalam artikel ini) menunjukkan hubungan ini, ia boleh dikatakan linear disebabkan oleh hakikat bahawa dari semasa transistor longkang tidak bergantung kepada rintangan saluran (aktif). Tetapi transistor IGBT kuat hubungan ini tidak linear, tetapi anda boleh dengan mudah memilih voltan yang sepadan dengan perlindungan semasa yang diperlukan.

Tiga fasa jambatan pemandu

Dalam apa-apa skim sebagai gunaan kepada perintang pengukur semasa nilai. perlindungan semasa ini telah dipilih melalui pembahagi voltan. populariti meluas diterima pemandu IR2130, yang menyediakan operasi litar yang stabil pada voltan sehingga 600 volt. Litar ini termasuk jenis transistor kesan medan yang longkang dibuka (ia berfungsi untuk menunjukkan kehadiran kesalahan). Mosfet dipasang pada papan permainan dengan cara penerjun tegar dalam pengasingan kualitatif untuk sebab-sebab ini. Ia termasuk penguat yang boleh memberi isyarat rujukan dan maklum balas tertentu. Dengan pemandu yang dibentuk oleh masa tunda antara transistor pensuisan bahu rendah dan menengah atas untuk mengelakkan berlakunya melalui semasa.

Secara umumnya, bergantung kepada masa pengubahsuaian 0.2 ms ... 2. Pemandu IR2130 digunakan untuk melaksanakan skim perlindungan, tidak ada fungsi untuk menghadkan nilai maksimum voltan get pada masa litar pintas. Dalam fasa pembangunan litar lengan Perlu diingat bahawa penutupan jambatan itu berlaku selepas 1 ms selepas permulaan litar pintas. Oleh itu, semasa (terutamanya jika ada beban rintangan) melebihi nilai yang telah dikira. Untuk menetapkan semula mod perlindungan dan kembali bekerja, ia perlu menghasilkan kuasa daripada pemandu atau pemfailan voltan input menyekat mereka.

pemandu rendah sebelah

Untuk menghasilkan transistor kawalan mosfet lengan yang lebih rendah, terdapat syarikat cip berkualiti tinggi Motorola, sebagai contoh, MS33153. pemandu ini adalah istimewa, kerana ia boleh berjaya digunakan untuk dua jenis perlindungan (voltan dan semasa). Terdapat juga ciri-ciri yang memisahkan dua mod - beban lampau dan litar pintas. Ia adalah mungkin untuk membekalkan voltan (kawalan negatif). Ini berguna untuk kes-kes di mana ia adalah perlu untuk membuat modul kawalan dengan kapasiti tinggi dan caj pintu cukup tinggi. mod perlindungan IGBT dilumpuhkan (ini adalah analog terdekat mosfetov) selepas bekalan kuasa voltan jatuh di bawah 11 volt.