MOSFET-laitteita on kahta päätyyppiä: jaettu liitostyyppi ja eristetty portti. Junction MOSFET (JFET) on nimetty, koska siinä on kaksi PN-liitosta ja eristetty porttiMOSFET(JGFET) on nimetty, koska portti on täysin eristetty muista elektrodeista. Tällä hetkellä eristetyistä hila-MOSFETeista yleisimmin käytetty on MOSFET, josta käytetään nimitystä MOSFET (metal-oxide-semiconductor MOSFET); Lisäksi on olemassa PMOS-, NMOS- ja VMOS-teho-MOSFET-yksiköitä sekä äskettäin lanseeratut πMOS- ja VMOS-tehomoduulit jne. .
Eri kanavapuolijohdemateriaalien mukaan liitostyyppi ja eristävän hilan tyyppi jaetaan kanavaan ja P-kanavaan. Jos MOSFET jaetaan johtavuustilan mukaan, se voidaan jakaa tyhjennystyyppiin ja parannustyyppiin. Liitos-MOSFETit ovat kaikki tyhjennystyyppisiä, ja eristetyt hila-MOSFETit ovat sekä tyhjennys- että parannustyyppisiä.
Kenttätransistorit voidaan jakaa liitoskenttätransistoreihin ja MOSFETeihin. MOSFETit on jaettu neljään luokkaan: N-kanavan tyhjennystyyppi ja parannustyyppi; P-kanavan tyhjennystyyppi ja parannustyyppi.
MOSFETin ominaisuudet
MOSFETin ominaisuus on eteläisen hilan jännite UG; joka ohjaa sen tyhjennysvirran ID:tä. Tavallisiin bipolaarisiin transistoreihin verrattuna MOSFETeillä on korkea tuloimpedanssi, alhainen kohina, suuri dynaaminen alue, alhainen virrankulutus ja helppo integrointi.
Kun negatiivisen esijännitteen (-UG) absoluuttinen arvo kasvaa, tyhjennyskerros kasvaa, kanava pienenee ja nieluvirran ID pienenee. Kun negatiivisen esijännitteen (-UG) absoluuttinen arvo pienenee, tyhjennyskerros pienenee, kanava kasvaa ja nieluvirran ID kasvaa. Voidaan nähdä, että nieluvirran ID ohjataan hilajännitteellä, joten MOSFET on jänniteohjattu laite, eli lähtövirran muutoksia ohjataan tulojännitteen muutoksilla, jotta saavutetaan vahvistus ja muihin tarkoituksiin.
Kuten bipolaarisia transistoreja, kun MOSFET:iä käytetään piireissä, kuten vahvistuksessa, sen hilaan tulisi myös lisätä bias-jännite.
Liitoskenttäefektiputken hilaan tulee kytkeä käänteinen esijännite, toisin sanoen negatiivinen hilajännite tulee asettaa N-kanavaiseen putkeen ja positiivinen hilajännitys P-kanavaputkeen. Vahvistetun eristetyn hila-MOSFETin tulee käyttää myötäsuuntaista hilajännitettä. Tyhjennystilan eristävän MOSFETin hilajännite voi olla positiivinen, negatiivinen tai "0". Biasin lisäämismenetelmiä ovat kiinteä esijännitemenetelmä, itsesyötetyn biasin menetelmä, suora kytkentämenetelmä jne.
MOSFETsiinä on monia parametreja, mukaan lukien DC-parametrit, AC-parametrit ja rajaparametrit, mutta normaalikäytössä sinun tarvitsee vain kiinnittää huomiota seuraaviin pääparametreihin: kyllästetty nielulähdevirta IDSS-puristusjännite Up, (liitosputki ja tyhjennystila eristetty porttiputki tai käynnistysjännite UT (vahvistettu eristetty hilaputki), transkonduktanssi gm, nielulähteen läpilyöntijännite BUDS, maksimitehohäviö PDSM ja suurin nielulähteen virta IDSM.
(1) Kyllästynyt nielulähdevirta
Kyllästetty nielulähdevirta IDSS viittaa nielulähdevirtaan, kun hilajännite UGS = 0 liitos- tai tyhjennyseristetyssä hila-MOSFET:ssä.
(2) Puristusjännite
Puristusjännite UP viittaa hilajännitteeseen, kun nielulähdeliitäntä on juuri katkaistu liitos- tai tyhjennystyyppisessä eristetyssä hila-MOSFET:ssä. Kuten N-kanavaisen putken UGS-ID-käyrän kohdissa 4-25 näkyy, IDSS:n ja UP:n merkitys voidaan nähdä selvästi.
(3) Päällekytkentäjännite
Käynnistysjännite UT viittaa hilajännitteeseen, kun nielulähdeliitäntä on juuri tehty vahvistetussa eristetyssä hila-MOSFET:ssä. Kuvassa 4-27 näkyy N-kanavaisen putken UGS-ID-käyrä ja UT:n merkitys näkyy selvästi.
(4) Transkonduktanssi
Transkonduktanssi gm edustaa hilalähdejännitteen UGS kykyä ohjata nieluvirran ID, eli nieluvirran ID muutoksen suhdetta hilalähdejännitteen UGS muutokseen. 9m on tärkeä parametri vahvistinkyvyn mittaamiseksiMOSFET.
(5) Tyhjennyslähteen läpilyöntijännite
Nielulähteen läpilyöntijännite BUDS viittaa maksiminielulähteen jännitteeseen, jonka MOSFET voi hyväksyä, kun hilalähdejännite UGS on vakio. Tämä on rajoittava parametri, ja MOSFETin käyttöjännitteen on oltava pienempi kuin BUDS.
(6) Suurin tehohäviö
Maksimitehohäviö PDSM on myös rajaparametri, joka viittaa nielulähteen enimmäistehohäviöön, joka sallitaan ilman MOSFETin suorituskyvyn heikkenemistä. Käytettäessä MOSFETin todellisen virrankulutuksen tulee olla pienempi kuin PDSM ja jättää tietty marginaali.
(7) Suurin nielulähteen virta
Suurin nielulähteen virta IDSM on toinen rajaparametri, joka viittaa enimmäisvirtaan, joka saa kulkea nielun ja lähteen välillä, kun MOSFET toimii normaalisti. MOSFETin käyttövirta ei saa ylittää IDSM:ää.
1. MOSFETiä voidaan käyttää vahvistukseen. Koska MOSFET-vahvistimen tuloimpedanssi on erittäin korkea, kytkentäkondensaattori voi olla pieni eikä elektrolyyttikondensaattoreita tarvitse käyttää.
2. MOSFETin korkea tuloimpedanssi sopii erittäin hyvin impedanssimuunnoksiin. Sitä käytetään usein impedanssimuuntamiseen monivaiheisten vahvistimien tuloasteessa.
3. MOSFETiä voidaan käyttää muuttuvana vastuksena.
4. MOSFETiä voidaan kätevästi käyttää vakiovirtalähteenä.
5. MOSFETiä voidaan käyttää elektronisena kytkimenä.
MOSFETillä on alhainen sisäinen vastus, korkea kestojännite, nopea kytkentä ja korkea lumivyöryenergia. Suunniteltu virta-alue on 1A-200A ja jännitealue 30V-1200V. Voimme säätää sähköparametreja asiakkaan sovellusalueiden ja sovellussuunnitelmien mukaan parantaaksemme asiakkaan tuotteiden luotettavuutta, kokonaiskonversiotehokkuutta ja tuotteiden hintakilpailukykyä.
MOSFET vs transistori vertailu
(1) MOSFET on jännitteensäätöelementti, kun taas transistori on virransäätöelementti. Kun signaalilähteestä voidaan ottaa vain pieni määrä virtaa, on käytettävä MOSFETiä; kun signaalin jännite on alhainen ja signaalilähteestä sallitaan ottaa suuri määrä virtaa, tulee käyttää transistoria.
(2) MOSFET käyttää pääkantoaaltoja sähkön johtamiseen, joten sitä kutsutaan unipolaariseksi laitteeksi, kun taas transistoreilla on sekä pää- että vähemmistökantoaaltoja sähkön johtamiseen. Sitä kutsutaan bipolaariseksi laitteeksi.
(3) Joidenkin MOSFETien lähdettä ja nielua voidaan käyttää vaihtokelpoisesti, ja hilajännite voi olla positiivinen tai negatiivinen, mikä on joustavampaa kuin transistorit.
(4) MOSFET voi toimia hyvin pienellä virralla ja erittäin alhaisella jännitteellä, ja sen valmistusprosessi voi helposti integroida monia MOSFETejä piikiekolle. Siksi MOSFETejä on käytetty laajalti suurissa integroiduissa piireissä.
Kuinka arvioida MOSFETin laatu ja napaisuus
Valitse yleismittarin alue RX1K:lle, kytke musta mittausjohto D-napaan ja punainen mittausjohto S-napaan. Kosketa G- ja D-nappia samanaikaisesti kädelläsi. MOSFETin tulee olla välittömässä johtavuustilassa, eli mittarin neula kääntyy pienemmän vastuksen omaavaan asentoon. , ja kosketa sitten G- ja S-naloja käsilläsi, MOSFET:in ei pitäisi reagoida, eli mittarin neula ei siirry takaisin nolla-asentoon. Tällä hetkellä on syytä arvioida, että MOSFET on hyvä putki.
Valitse yleismittarin alue RX1K:hen ja mittaa vastus MOSFETin kolmen nastan välillä. Jos resistanssi yhden ja kahden muun nastan välillä on ääretön, ja se on edelleen ääretön testijohtimien vaihdon jälkeen, tämä nasta on G-napa ja kaksi muuta nastaa ovat S-napa ja D-napa. Käytä sitten yleismittaria mittaamaan resistanssiarvo S-navan ja D-navan välillä kerran, vaihda mittausjohdot ja mittaa uudelleen. Se, jonka vastusarvo on pienempi, on musta. Testijohto on kytketty S-napaan ja punainen mittausjohto D-napaan.
MOSFETin havaitsemiseen ja käyttöön liittyvät varotoimet
1. Käytä osoitinyleismittaria MOSFETin tunnistamiseen
1) Käytä vastusmittausmenetelmää MOSFET-liitoksen elektrodien tunnistamiseen
Sen ilmiön mukaan, että MOSFETin PN-liitoksen myötä- ja vastaresistanssiarvot ovat erilaiset, MOSFET-liitoksen kolme elektrodia voidaan tunnistaa. Tietty menetelmä: Aseta yleismittari R×1k-alueelle, valitse mitkä tahansa kaksi elektrodia ja mittaa niiden myötä- ja taaksepäin vastusarvot vastaavasti. Kun kahden elektrodin myötä- ja vastaresistanssiarvot ovat yhtä suuret ja ovat useita tuhansia ohmeja, kaksi elektrodia ovat nielu D ja lähde S vastaavasti. Koska liitos-MOSFET:ien tapauksessa nielu ja lähde ovat vaihdettavissa, jäljelle jäävän elektrodin on oltava portti G. Voit myös koskettaa yleismittarin mustaa testijohtoa (myös punainen testijohto on hyväksyttävä) mihin tahansa elektrodiin ja toinen mittausjohto kosketa kahta jäljellä olevaa elektrodia peräkkäin mitataksesi resistanssiarvo. Kun kahdesti mitatut resistanssiarvot ovat suunnilleen samat, mustaan testijohtimeen kosketuksissa oleva elektrodi on hila ja kaksi muuta elektrodia ovat vastaavasti nielu ja lähde. Jos kahdesti mitatut resistanssiarvot ovat molemmat erittäin suuria, se tarkoittaa, että kyseessä on PN-liitoksen käänteinen suunta, eli molemmat ovat käänteisiä vastuksia. Voidaan määrittää, että se on N-kanavainen MOSFET, ja musta testijohto on kytketty porttiin; jos kahdesti mitatut resistanssiarvot ovat Resistanssiarvot ovat hyvin pieniä, mikä osoittaa, että kyseessä on eteenpäin suuntautuva PN-liitos, eli eteenpäin suuntautuva vastus, ja se on määritetty P-kanavaiseksi MOSFETiksi. Myös musta mittausjohto on kytketty porttiin. Jos yllä olevaa tilannetta ei tapahdu, voit vaihtaa mustat ja punaiset mittausjohdot ja suorittaa testin yllä olevan menetelmän mukaisesti, kunnes ruudukko on tunnistettu.
2) Käytä vastusmittausmenetelmää MOSFETin laadun määrittämiseen
Resistanssimittausmenetelmänä on käyttää yleismittaria mittaamaan vastus MOSFETin lähteen ja nielun, portin ja lähteen, portin ja nielun, portin G1 ja portin G2 välillä sen määrittämiseksi, vastaako se MOSFETin käsikirjassa ilmoitettua resistanssiarvoa. Hallinto on hyvä tai huono. Tietty menetelmä: Aseta ensin yleismittari alueelle R×10 tai R×100 ja mittaa vastus lähteen S ja nielun D välillä, yleensä kymmenistä ohmeista useisiin tuhansiin ohmiin (se näkyy ohje, että eri mallien putkia, niiden vastusarvot ovat erilaisia), jos mitattu resistanssiarvo on suurempi kuin normaaliarvo, se voi johtua huonosta sisäisestä kosketuksesta; jos mitattu resistanssiarvo on ääretön, se voi olla sisäinen katkennut napa. Aseta sitten yleismittari alueelle R×10k ja mittaa sitten vastusarvot porttien G1 ja G2 välillä, portin ja lähteen välillä sekä portin ja viemärin välillä. Kun mitatut resistanssiarvot ovat kaikki äärettömiä, se tarkoittaa, että putki on normaali; jos yllä olevat vastusarvot ovat liian pieniä tai polku on olemassa, se tarkoittaa, että putki on huono. On huomattava, että jos putkessa olevat kaksi porttia rikkoutuvat, komponenttien korvausmenetelmää voidaan käyttää havaitsemiseen.
3) Käytä induktiosignaalin syöttömenetelmää MOSFETin vahvistuskyvyn arvioimiseen
Tietty menetelmä: Käytä yleismittarin resistanssin tasoa R×100, liitä punainen mittausjohto lähteeseen S ja musta testijohto viemäriin D. Lisää 1,5 V:n virtalähdejännite MOSFETiin. Tällä hetkellä mittarin neula osoittaa viemärin ja lähteen välisen vastuksen arvon. Purista sitten MOSFET-liitoksen porttia G kädelläsi ja lisää porttiin ihmiskehon indusoitu jännitesignaali. Tällä tavalla putken vahvistusvaikutuksesta johtuen nielun lähteen jännite VDS ja nieluvirta Ib muuttuvat, eli nielun ja lähteen välinen resistanssi muuttuu. Tästä voidaan havaita, että mittarin neula heilahtelee suuressa määrin. Jos kädessä pidettävän ristikon neula heilahtelee vähän, se tarkoittaa, että putken vahvistuskyky on huono; jos neula heilahtelee voimakkaasti, se tarkoittaa, että putken vahvistuskyky on suuri; jos neula ei liiku, se tarkoittaa, että putki on huono.
Yllä olevan menetelmän mukaisesti käytämme yleismittarin R×100 asteikolla mittaamaan liitoskohtaa MOSFET 3DJ2F. Avaa ensin putken G-elektrodi ja mittaa tyhjennyslähteen resistanssiksi RDS 600Ω. Kun G-elektrodia on pidetty kädelläsi, mittarin neula kääntyy vasemmalle. Ilmoitettu resistanssi RDS on 12kΩ. Jos mittarin neula heilahtaa suuremmaksi, se tarkoittaa, että putki on hyvä. , ja sillä on suurempi vahvistuskyky.
Tätä menetelmää käytettäessä on otettava huomioon muutama seikka: Ensinnäkin, kun testaat MOSFETiä ja pidät portista kädelläsi, yleismittarin neula voi heilahtaa oikealle (vastusarvo pienenee) tai vasemmalle (vastusarvo kasvaa). . Tämä johtuu siitä, että ihmiskehon indusoima vaihtovirtajännite on suhteellisen korkea ja eri MOSFETeillä voi olla erilaiset toimintapisteet resistanssialueella mitattuna (joko kyllästetyllä vyöhykkeellä tai tyydyttymättömällä alueella). Testit ovat osoittaneet, että useimpien putkien RDS kasvaa. Eli kellon osoitin kääntyy vasemmalle; Muutaman putken RDS heikkenee, jolloin kellon osoitin kääntyy oikealle.
Mutta riippumatta siitä, mihin suuntaan kelloosoitin heilahtaa, niin kauan kuin kellon osoitin heiluu suurempia, se tarkoittaa, että putkella on suurempi vahvistuskyky. Toiseksi tämä menetelmä toimii myös MOSFET:ien kanssa. Mutta on huomattava, että MOSFETin tuloresistanssi on korkea, eikä portin G sallittu indusoitu jännite saa olla liian korkea, joten älä purista porttia suoraan käsilläsi. Sinun on käytettävä ruuvimeisselin eristettyä kahvaa koskettaaksesi porttia metallitangolla. , jotta ihmiskehon aiheuttama varaus ei lisäty suoraan porttiin, mikä aiheuttaa portin rikkoutumisen. Kolmanneksi jokaisen mittauksen jälkeen GS-navat tulee oikosulkea. Tämä johtuu siitä, että GS-liitoskondensaattorissa on pieni määrä varausta, joka kasvattaa VGS-jännitettä. Tämän seurauksena mittarin osoittimet eivät välttämättä liiku, kun mittaa uudelleen. Ainoa tapa purkaa varaus on oikosulkea varaus GS-elektrodien välillä.
4) Käytä resistanssimittausmenetelmää merkitsemättömien MOSFETien tunnistamiseen
Käytä ensin resistanssin mittausmenetelmää löytääksesi kaksi nastaa, joilla on resistanssiarvot, nimittäin lähde S ja nielu D. Loput kaksi nastaa ovat ensimmäinen portti G1 ja toinen portti G2. Kirjoita muistiin lähteen S ja nielun D välinen resistanssiarvo mitattuna ensin kahdella mittausjohdolla. Vaihda mittausjohdot ja mittaa uudelleen. Kirjoita mitattu resistanssiarvo muistiin. Musta testijohdin on se, jolla on suurempi vastusarvo mitattuna kahdesti. Kytketty elektrodi on viemäri D; punainen testijohto on kytketty lähteeseen S. Tällä menetelmällä tunnistetut S- ja D-navat voidaan myös todentaa arvioimalla putken vahvistuskyky. Eli musta testijohto, jolla on suuri vahvistuskyky, on kytketty D-napaan; punainen testijohto on kytketty maahan 8-napaiseen. Molempien menetelmien testitulosten tulee olla samat. Kun olet määrittänyt nielun D ja lähteen S paikat, asenna piiri D:n ja S:n vastaavien kohtien mukaan. Yleensä myös G1 ja G2 kohdistetaan peräkkäin. Tämä määrittää kahden portin G1 ja G2 sijainnit. Tämä määrittää D-, S-, G1- ja G2-nastojen järjestyksen.
5) Käytä käänteisen vastuksen arvon muutosta transkonduktanssin koon määrittämiseen
Kun mitataan VMOSN-kanavan lisäys-MOSFETin transkonduktanssisuorituskykyä, voit käyttää punaista testijohtoa kytkemään lähde S ja musta testijohto nieluon D. Tämä vastaa käänteisen jännitteen lisäämistä lähteen ja nielun välille. Tällä hetkellä portti on avoin piiri, ja putken käänteisresistanssiarvo on erittäin epävakaa. Valitse yleismittarin ohmialue korkealle resistanssialueelle R×10kΩ. Tällä hetkellä mittarin jännite on korkeampi. Kun kosketat ristikkoa G kädelläsi, huomaat putken käänteisen vastuksen arvon muuttuvan merkittävästi. Mitä suurempi muutos, sitä suurempi on putken transkonduktanssiarvo; jos testattavan putken transkonduktanssi on hyvin pieni, käytä tätä menetelmää mittaamaan When , käänteinen vastus muuttuu vähän.
MOSFETin käyttöä koskevat varotoimet
1) MOSFETin turvallisen käytön varmistamiseksi piirien suunnittelussa ei saa ylittää parametrien, kuten putken hajautetun tehon, suurimman nielulähteen jännitteen, suurimman hilalähteen jännitteen ja maksimivirran raja-arvoja.
2) Käytettäessä erilaisia MOSFET-tyyppejä, ne on kytkettävä piiriin tiukasti vaaditun biasin mukaisesti ja MOSFET-esijännityksen napaisuus on huomioitava. Esimerkiksi MOSFET-liitoksen hilalähteen ja nielun välillä on PN-liitos, ja N-kanavaisen putken hila ei voi olla positiivisesti esijännitetty; P-kanavaputken portti ei voi olla negatiivisesti esijännitetty jne.
3) Koska MOSFETin tuloimpedanssi on erittäin korkea, nastat on oikosuljettava kuljetuksen ja varastoinnin aikana, ja ne on pakattava metallisuojalla, jotta estetään ulkoinen indusoitunut potentiaali portin rikkoutumisesta. Huomaa erityisesti, että MOSFETiä ei voi laittaa muovilaatikkoon. Se on parasta säilyttää metallilaatikossa. Kiinnitä samalla huomiota putken kosteudenpitämiseen.
4) MOSFET-portin induktiivisen rikkoutumisen estämiseksi kaikki testilaitteet, työpöydät, juotosraudat ja itse piirit on maadoitettava hyvin; kun juotat tappeja, juota ensin lähde; ennen liittämistä piiriin, putki Kaikki johdinpäät tulee oikosulkea toisiinsa ja oikosulkumateriaali on poistettava hitsauksen päätyttyä; kun putki poistetaan komponenttitelineestä, on käytettävä asianmukaisia menetelmiä sen varmistamiseksi, että ihmiskeho on maadoitettu, kuten maadoitusrengasta; tietysti, jos edistynyt Kaasulämmitteinen juotosrauta on kätevämpi MOSFET-hitsaukseen ja varmistaa turvallisuuden; letkua ei saa laittaa piiriin tai vetää ulos siitä ennen kuin virta on katkaistu. Yllä olevat turvatoimenpiteet on huomioitava MOSFETiä käytettäessä.
5) Kun asennat MOSFETiä, kiinnitä huomiota asennusasentoon ja yritä välttää lämmityselementin läheisyyttä; putken liitosten tärinän estämiseksi on välttämätöntä kiristää putken kuori; Kun tappien johdot ovat taipuneet, niiden tulee olla 5 mm suurempia kuin juuren koko, jotta vältetään tappien taipuminen ja ilmavuoto.
Teho-MOSFETit edellyttävät hyviä lämmönpoistoolosuhteita. Koska teho-MOSFETejä käytetään korkean kuormituksen olosuhteissa, jäähdytyselementtejä on suunniteltava riittävästi, jotta kotelon lämpötila ei ylitä nimellisarvoa, jotta laite voi toimia vakaasti ja luotettavasti pitkään.
Lyhyesti sanottuna MOSFETien turvallisen käytön varmistamiseksi on monia asioita, joihin on kiinnitettävä huomiota, ja lisäksi on toteutettava erilaisia turvatoimenpiteitä. Suurin osa ammatillisesta ja teknisestä henkilöstöstä, erityisesti valtaosan elektroniikkaharrastajista, joutuu edetmään todellisen tilanteensa mukaan ja ottamaan käyttöön käytännöllisiä tapoja käyttää MOSFETejä turvallisesti ja tehokkaasti.
Postitusaika: 15.4.2024
