Asas MOSFET: 13 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:11

Hai! Dalam Instructable ini, saya akan mengajar anda asas-asas MOSFET, dan berdasarkan asasnya, saya bermaksud betul-betul asas. Video ini sesuai untuk orang yang tidak pernah belajar MOSFET secara profesional, tetapi ingin menggunakannya dalam projek. Saya akan membincangkan mengenai MOSFET saluran n dan p, cara menggunakannya, bagaimana perbezaannya, mengapa kedua-duanya penting, mengapa pemacu MOSFET dan perkara seperti itu. Saya juga akan membincangkan beberapa fakta yang diketahui mengenai MOSFET dan banyak lagi.

Mari masuk ke dalamnya.

Langkah 1: Tonton Video

Video tersebut merangkumi semua perkara yang diperlukan secara terperinci untuk membina projek ini. Video tersebut mempunyai beberapa animasi yang dapat membantu memahami fakta dengan cepat. Anda boleh menontonnya jika anda lebih suka visual tetapi jika anda lebih suka teks, ikuti langkah seterusnya.

Langkah 2: FET

Sebelum memulakan MOSFET, izinkan saya memperkenalkan anda kepada pendahulunya, JFET atau Junction Field Effect Transistor. Ini akan menjadikan pemahaman mengenai MOSFET sedikit lebih mudah.

Keratan rentas JFET ditunjukkan dalam gambar. Terminalnya sama dengan terminal MOSFET. Bahagian tengah disebut substrat atau badan, dan itu hanya jenis semikonduktor jenis n atau p bergantung pada jenis FET. Kawasan kemudian ditanam pada substrat yang mempunyai jenis yang berlawanan daripada substrat yang diberi nama pintu, saliran dan sumber. Apa sahaja voltan yang anda gunakan, anda menggunakan kawasan ini.

Hari ini, dari sudut pandangan praktikal, ia tidak begitu penting. Saya tidak akan meminta penjelasan lebih lanjut kerana ini akan terlalu teknikal dan tidak diperlukan.

Simbol JFET akan membantu kita memahami simbol MOSFET.

Langkah 3: MOSFET

Selepas ini muncul MOSFET, yang mempunyai perbezaan besar di terminal gerbang. Sebelum membuat kenalan untuk terminal gerbang, lapisan Silicon Dioxide ditanam di atas substrat. Inilah sebabnya ia dinamakan Metallic Oxide Semiconductor Field effect Transistor. SiO2 adalah dielektrik yang sangat baik, atau anda boleh mengatakan penebat. Ini meningkatkan rintangan gerbang dalam skala sepuluh hingga kekuatan sepuluh ohm dan kami menganggap bahawa dalam gerbang MOSFET arus Ig selalu sifar. Inilah sebab mengapa ia juga disebut Insulated Gate Field Effect Transistor (IGFET). Lapisan konduktor yang baik seperti aluminium ditanam di atas ketiga-tiga kawasan, dan kemudian kenalan dibuat. Di rantau gerbang, anda dapat melihat bahawa struktur seperti kapasitor plat selari terbentuk dan ia sebenarnya memperkenalkan kapasitansi yang cukup besar ke terminal gerbang. Kapasitansi ini disebut kapasitansi pintu dan dapat dengan mudah menghancurkan litar anda jika tidak diambil kira. Ini juga sangat penting semasa belajar di peringkat profesional.

Simbol untuk MOSFET dapat dilihat pada gambar yang dilampirkan. Menempatkan garis lain di pintu masuk masuk akal sambil menghubungkannya dengan JFET, yang menunjukkan pintu telah dilindungi. Arah anak panah dalam simbol ini menggambarkan arah aliran elektron konvensional di dalam MOSFET, yang bertentangan dengan aliran arus

Langkah 4: MOSFET Adakah Peranti Terminal 4?

Satu perkara lagi yang saya ingin tambahkan ialah kebanyakan orang berpendapat bahawa MOSFET adalah peranti terminal tiga, sedangkan sebenarnya MOSFET adalah peranti empat terminal. Terminal keempat adalah terminal badan. Anda mungkin telah melihat simbol yang terpasang untuk MOSFET, terminal tengahnya untuk badan.

Tetapi mengapa hampir semua MOSFET hanya mempunyai tiga terminal yang keluar daripadanya?

Terminal badan dipendekkan ke sumber secara dalaman kerana tidak ada gunanya dalam aplikasi IC sederhana ini, dan setelah itu simbol menjadi yang kita kenal.

Terminal badan umumnya digunakan apabila IC teknologi CMOS yang rumit dibuat. Perlu diingat bahawa ini berlaku untuk saluran N MOSFET, gambar akan sedikit berbeza jika MOSFET adalah saluran p.

Langkah 5: Bagaimana Ia Berfungsi

Baiklah, jadi sekarang mari kita lihat bagaimana ia berfungsi.

Transistor Persimpangan Bipolar atau BJT adalah peranti terkawal semasa, itu bermaksud jumlah aliran arus di terminal asasnya menentukan arus yang akan mengalir melalui transistor, tetapi kita tahu bahawa tidak ada peranan arus di terminal gerbang MOSFET dan secara kolektif kita boleh mengatakan bahawa ia adalah alat yang dikawal voltan bukan kerana arus gerbang selalu sifar tetapi kerana strukturnya yang tidak akan saya terangkan dalam Arahan ini kerana kerumitannya.

Mari kita pertimbangkan N Channel MOSFET. Apabila tiada voltan di terminal gerbang, terdapat dua dioda belakang ke belakang antara substrat dan longkang dan wilayah sumber menyebabkan jalan antara longkang dan sumber mempunyai rintangan dalam urutan 10 hingga daya 12 ohm.

Saya membumikan sumber sekarang dan mula meningkatkan voltan pintu. Apabila voltan minimum tertentu dicapai, rintangan menurun dan MOSFET mula mengalir dan arus mula mengalir dari longkang ke sumber. Voltan minimum ini dipanggil voltan ambang MOSFET dan aliran arus disebabkan oleh pembentukan saluran dari saluran ke sumber di substrat MOSFET. Seperti namanya, dalam saluran Channel MOSFET, saluran terdiri daripada jenis pembawa arus iaitu elektron, yang bertentangan dengan jenis substrat.

Langkah 6: Tetapi…

Ia baru bermula di sini. Menerapkan voltan ambang tidak bermaksud anda hanya bersedia menggunakan MOSFET. Sekiranya anda melihat lembaran data IRFZ44N, MOSFET saluran n, anda akan melihat bahawa pada voltan ambang, hanya arus minimum tertentu yang dapat melaluinya. Itu bagus jika anda hanya mahu menggunakan beban yang lebih kecil seperti LED sahaja, tetapi, apa gunanya ketika itu. Oleh itu, untuk menggunakan beban yang lebih besar yang menarik arus, anda perlu menggunakan lebih banyak voltan ke pintu pagar. Voltan gerbang yang semakin meningkat meningkatkan saluran menyebabkan lebih banyak arus mengalir melaluinya. Untuk menghidupkan sepenuhnya MOSFET, voltan Vg, yang merupakan voltan antara gerbang dan sumber mestilah sekitar 10 hingga 12 Volt, itu bermaksud jika sumbernya diarde, pintu mesti berada pada 12 Volt atau lebih.

MOSFET yang baru kita bincangkan disebut MOSFET jenis peningkatan kerana saluran itu bertambah baik dengan voltan pintu yang semakin meningkat. Terdapat jenis MOSFET lain yang disebut jenis MOSFET penipisan. Perbezaan utama adalah hakikat bahawa saluran sudah ada dalam MOSFET jenis penipisan. Jenis MOSFET ini biasanya tidak terdapat di pasaran. Simbol untuk penipisan jenis MOSFET berbeza, garis padat menunjukkan bahawa saluran sudah ada.

Langkah 7: Mengapa Pemacu MOSFET?

Sekarang katakan anda menggunakan mikrokontroler untuk mengawal MOSFET, maka anda hanya boleh menggunakan maksimum 5 Volt atau kurang ke pintu gerbang, yang tidak akan mencukupi untuk beban arus tinggi.

Apa yang boleh anda lakukan ialah menggunakan pemacu MOSFET seperti TC4420, anda hanya perlu memberikan isyarat logik pada pin inputnya dan ia akan menguruskan selebihnya atau anda boleh membina pemacu sendiri, tetapi pemandu MOSFET mempunyai banyak kelebihan dalam hakikat bahawa ia juga mengurus beberapa perkara lain seperti kapasitansi gerbang dll.

Apabila MOSFET dihidupkan sepenuhnya, ketahanannya dilambangkan oleh Rdson dan dapat dijumpai dengan mudah di lembar data.

Langkah 8: M Channel Saluran P

Saluran p MOSFET bertentangan dengan saluran MOSFET. Arus mengalir dari sumber ke saliran dan saluran terdiri daripada jenis pembawa cas p, iaitu lubang.

Sumber dalam saluran p MOSFET mestilah berpotensi tertinggi dan untuk menghidupkannya sepenuhnya Vgs mestilah negatif 10 hingga 12 Volt

Sebagai contoh, jika sumber terikat pada 12 Volt, pintu pada sifar volt mesti dapat menghidupkannya sepenuhnya dan itulah sebabnya kita umumnya mengatakan menerapkan 0 Volt ke pintu gerbang ap saluran MOSFET ON dan kerana keperluan ini pemacu MOSFET untuk saluran n tidak dapat digunakan secara langsung dengan saluran MOSFET p. Pemacu MOSFET saluran p boleh didapati di pasaran (seperti TC4429) atau anda hanya boleh menggunakan penyongsang dengan pemacu MOSFET saluran n. Saluran p MOSFET mempunyai rintangan ON yang relatif lebih tinggi daripada M saluran saluran MOSFET tetapi itu tidak bermakna anda sentiasa boleh menggunakan saluran MOSFET untuk sebarang aplikasi yang mungkin.

Langkah 9: Tetapi Mengapa?

Katakan anda mesti menggunakan MOSFET dalam konfigurasi pertama. Jenis peralihan itu disebut peralihan sisi rendah kerana anda menggunakan MOSFET untuk menyambungkan peranti ke tanah. Saluran n MOSFET sangat sesuai untuk pekerjaan ini kerana Vgs tidak berbeza dan dapat dikekalkan dengan mudah pada 12 Volt.

Tetapi jika anda ingin menggunakan M saluran NOS untuk pengalihan sisi tinggi, sumbernya boleh berada di antara tanah dan Vcc, yang akhirnya akan mempengaruhi voltan Vgs kerana voltan pintu tetap. Ini akan memberi kesan besar terhadap fungsi MOSFET yang betul. MOSFET juga akan habis sekiranya Vgs melebihi nilai maksimum yang disebutkan iaitu sekitar 20 Volt secara purata.

Oleh itu, bukan menggunakan kue MOSFET saluran n di sini, apa yang kita lakukan ialah kita menggunakan saluran saluran MOSFET walaupun mempunyai rintangan ON yang lebih besar kerana ia mempunyai kelebihan bahawa Vg akan tetap berterusan semasa pertukaran sisi tinggi. Terdapat juga kaedah lain seperti bootstrapping, tetapi saya tidak akan membincangkannya buat masa ini.

Langkah 10: Keluk Id-Vds

Akhir sekali, mari kita lihat keluk Id-Vds ini dengan cepat. MOSFET dikendalikan pada tiga wilayah, ketika Vgs kurang dari ambang voltan, MOSFET berada di kawasan terputus, iaitu dimatikan. Sekiranya Vgs lebih besar daripada voltan ambang tetapi kurang daripada jumlah penurunan voltan antara longkang dan sumber dan voltan ambang, ia dikatakan berada di kawasan triode atau wilayah linear. Di kawasan pelapik, MOSFET boleh digunakan sebagai perintang pemboleh ubah voltan. Sekiranya Vgs lebih besar daripada jumlah voltan tersebut, maka arus pengaliran menjadi malar dikatakan berfungsi di kawasan tepu dan menjadikan MOSFET bertindak sebagai suis, ia harus dikendalikan di rantau ini kerana arus maksimum dapat melewati MOSFET di rantau ini.

Langkah 11: Cadangan Bahagian

n Saluran MOSFET: IRFZ44N

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

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

Pemacu saluran MOSFET: TC4420US -

p Pemandu MOSFET Saluran: TC4429

Langkah 12: Itu sahaja

Anda sekarang mesti mengetahui asas-asas MOSFET dan dapat menentukan MOSFET yang sesuai untuk projek anda.

Tetapi satu persoalan masih ada, bilakah kita harus menggunakan MOSFET? Jawapan mudahnya ialah ketika anda harus menukar beban yang lebih besar yang memerlukan lebih banyak voltan dan arus. MOSFET mempunyai kelebihan kehilangan kuasa minimum berbanding BJT walaupun pada arus yang lebih tinggi.

Sekiranya saya terlepas apa-apa, atau salah, atau anda mempunyai petua, sila komen di bawah.

Pertimbangkan untuk melanggan saluran Instructables dan YouTube kami. Terima kasih kerana membaca, sampai jumpa di Instructable seterusnya.

Langkah 13: Bahagian Yang Digunakan

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

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

Pemacu saluran MOSFET: TC4420US -

p Pemandu MOSFET Saluran: TC4429