sa 2024/05/30 783

Pag -unawa sa MOSFET: Mga Uri, Mga Prinsipyo sa Paggawa, at Mga Aplikasyon

Ang MOSFETS ay maliit ngunit malakas na sangkap ng mga modernong electronics, na ginagawa ang lahat mula sa mga smartphone hanggang sa mga suplay ng kuryente nang mahusay.Kung bago ka sa mga electronics o naghahanap upang palalimin ang iyong pag -unawa, ang gabay na ito ay perpekto para sa iyo.Babagsakin namin ang mga pangunahing kaalaman ng MOSFET, na nagpapaliwanag kung paano sila gumagana, ang iba't ibang uri na magagamit, at kung paano pumili ng tama para sa iyong proyekto.Galugarin din namin ang kanilang maraming mga aplikasyon at tatalakayin ang mga kalamangan at kahinaan ng paggamit nito.Tuklasin natin kung paano mababago ng MOSFETS ang iyong mga elektronikong likha!

Catalog

Larawan 1: MOSFETS

Panimula sa MOSFETS

Ang isang MOSFET, o metal oxide semiconductor field effect transistor, ay isang uri ng transistor na idinisenyo upang mapagtagumpayan ang mga limitasyon ng mga tradisyunal na transistor ng patlang (FET).Kasama sa mga limitasyong ito ang mataas na paglaban ng kanal, katamtaman na impedance ng input, at mas mabagal na bilis.Nag -aalok ang MOSFET ng isang advanced at mas mahusay na anyo ng teknolohiya ng FET.Kilala rin sila bilang insulated gate field effect transistors (IGFET) dahil sa pagkakabukod na katangian ng kanilang istraktura ng gate.Ang mga MOSFET ay mga aparato na kinokontrol ng boltahe;Ang paglalapat ng isang tukoy na boltahe sa pin ng gate ay nagbibigay -daan sa kanila upang magsagawa ng de -koryenteng kasalukuyang sa pagitan ng mga kanal at mapagkukunan ng mga pin.

Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga FET at MOSFET ay namamalagi sa pagtatayo ng elektrod ng gate.Sa isang MOSFET, ang elektrod ng gate ay gawa sa metal oxide at electrically insulated mula sa semiconductor channel sa pamamagitan ng isang manipis na layer ng silikon dioxide o baso.Ang pagkakabukod na ito ay nagdaragdag ng paglaban ng input ng MOSFET, na madalas na umaabot sa mga mega-OHM (MΩ).Ang mataas na paglaban ng input na ito ay ginagawang epektibo ang MOSFET sa maraming mga aplikasyon.

Kasama sa mga karaniwang pakete ng MOSFET ang TO-220, na kilala sa matatag na pagganap at kadalian ng paghawak.Ang mga sikat na modelo tulad ng IRFZ44N, BS170, IRF520, at 2N7000 ay pinapaboran sa iba't ibang mga aplikasyon dahil sa kanilang maaasahang pagganap at pagiging angkop para sa iba't ibang mga kapaligiran.

Paano gumagana ang isang MOSFET?

Ang nagtatrabaho na prinsipyo ng isang MOSFET ay upang kumilos bilang isang mahusay na elektronikong switch, pagkontrol sa boltahe at kasalukuyang daloy sa pagitan ng mga pinagmulan at mga terminal ng alisan ng tubig.Ang pangunahing bahagi ng operasyon na ito ay ang kapasitor ng MOS, na nagbabago mula sa p-type hanggang n-type kapag nag-apply ka ng mga tukoy na boltahe ng gate.Ang pagbabagong ito ay nagbibigay -daan sa MOSFET upang pamahalaan ang kasalukuyang daloy nang tumpak.

Upang mapatakbo ang isang MOSFET, nag -aaplay ka ng isang boltahe sa pagitan ng mga kanal at mga terminal ng mapagkukunan (VDS).Ang isang positibong boltahe sa kanal at isang negatibong boltahe sa mapagkukunan sa una ay huminto sa kasalukuyang mula sa pag -agos.Kapag nag-apply ka ng isang positibong boltahe sa terminal ng gate, umaakit ito ng mga electron sa p-type na substrate sa lugar ng gate.Ito ay bumubuo ng isang conductive channel sa pagitan ng mga n-type na rehiyon (alisan ng tubig at mapagkukunan).Ang pagdaragdag ng positibong boltahe ng gate ay nakakaakit ng higit pang mga electron, pinalawak ang N-channel at pinapayagan ang higit na kasalukuyang (ID) na dumaloy.Ang MOSFET ay nagsisimula upang magsagawa sa isang tiyak na boltahe na tinatawag na threshold boltahe.

Larawan 2: Pag -ubos ng operasyon ng mode ng pag -ubos

Sa pag-ubos ng mode na MOSFET, bukas ang channel nang walang gate Boltahe, kaya ang kasalukuyang daloy ay malayang dumadaloy sa pagitan ng mapagkukunan at alisan ng tubig.Ito ay madalas na tinatawag na "nakabukas sa" mga aparato.Kapag nag -apply ka ng isang positibong gate Boltahe, ang channel ay lumawak, at higit pang kasalukuyang (ID) na dumadaloy.Kung mag -apply ka a napaka negatibong boltahe ng gate, ang channel ay makitid, binabawasan ang kasalukuyang Daloy at potensyal na itigil ito nang lubusan.Ang boltahe-kasalukuyang (V-I) Ang mga katangian ng pag-ubos-mode na mga MOSFET ay nagpapakita ng boltahe ng source ng kanal (Vds) sa pahalang na axis at ang kasalukuyang kanal (ID) sa patayo aksis.Nang walang boltahe ng gate, ang MOSFET ay nagsasagawa nang maayos.Isang positibong Ang boltahe ng gate ay nagdaragdag ng lapad ng channel at ang kasalukuyang kanal, habang a Ang negatibong boltahe ng gate ay bumababa sa lapad ng channel at ang kasalukuyang kanal.

Larawan 3: Ang operasyon ng mode ng pagpapahusay

Ang pagpapahusay-mode na MOSFET ay kumikilos tulad ng isang bukas na switch.Nagsasagawa lamang sila kapag ang isang positibong boltahe (+VG) ay inilalapat sa terminal ng gate.Ang positibong boltahe na ito ay kinakailangan upang lumikha ng isang conductive channel sa pagitan ng kanal at mapagkukunan.Habang tumataas ang boltahe ng gate, lumawak ang channel, at mas kasalukuyang (ID) na dumadaloy.Kung walang boltahe ng gate, ang MOSFET ay nananatili, at walang kasalukuyang daloy sa pagitan ng mapagkukunan at alisan ng tubig.

Ang mga katangian ng VI para sa pagpapahusay-mode na MOSFETS ay nagpapakita ng kanal na kasalukuyang (ID) sa vertical axis at alisan ng tubig-source boltahe (VDS) sa pahalang na axis.Sa rehiyon ng cutoff, na walang boltahe ng gate, ang MOSFET ay naka -off, at walang kasalukuyang daloy.Sa rehiyon ng Ohmic, na may boltahe ng gate, ang MOSFET ay nagsasagawa, at kasalukuyang pagtaas ng magkakasunod na may boltahe, na kumikilos tulad ng isang variable na risistor.Sa rehiyon ng saturation, ang karagdagang pagtaas sa VDS ay hindi makabuluhang taasan ang ID, at ang MOSFET ay mananatili sa isang conductive state na may patuloy na kasalukuyang daloy, na mabuti para sa paglipat ng mga aplikasyon.

Iba't ibang uri ng MOSFET

Mga uri ng MOSFET sa pamamagitan ng mga mode ng pagpapatakbo

Larawan 4: mode ng pag -ubos at mode ng pagpapahusay

Depletion Mode MOSFETS (D-MOSFETS)-Hindi tulad ng e-MOSFETS, ang D-MOSFETS ay karaniwang sa kapag ang gate-source boltahe ay zero.Ang paglalapat ng isang negatibong boltahe na mapagkukunan ng gate para sa N-channel D-Mosfets o isang positibong boltahe na mapagkukunan ng gate para sa p-channel D-M-Mosfets ay pinapatay ang aparato.Ang mga transistor na ito ay madalas na ginagamit sa mga analog circuit kung saan ang isang normal na kondisyon ay kapaki-pakinabang.

Pagpapahusay ng MOSFETS MOSFETS (E-MOSFETS)-Sa mga MOSFET na ito, ang transistor ay nananatili kapag ang gate-source boltahe (V_GS) ay zero.Upang i-on ang aparato, ang isang positibong boltahe ng source ng gate ay inilalapat para sa N-channel E-MOSFETS, o isang negatibong boltahe-source boltahe para sa P-channel E-MOSFET.Ang ganitong uri ay malawakang ginagamit dahil sa mataas na impedance ng input at mababang pagkonsumo ng kuryente, na ginagawang perpekto para sa mga digital na circuit.

Mga uri ng MOSFET sa pamamagitan ng uri ng channel

Larawan 5: Mga uri ng MOSFET sa pamamagitan ng uri ng channel

Ang mga MOSFET ay karagdagang inuri sa pamamagitan ng uri ng channel na ginagamit nila, na nagreresulta sa apat na pangunahing pagkakaiba -iba:

N-Channel Enhancement Mode MOSFET-Ang ganitong uri ay nangangailangan ng isang positibong boltahe na mapagkukunan ng gate upang mapukaw ang isang conductive channel sa pagitan ng mapagkukunan at alisan ng tubig.Malawakang ginagamit ang mga ito dahil sa kanilang mahusay na mga kakayahan sa paglipat at karaniwan sa mga aplikasyon ng kuryente at mga digital na circuit.

P-Channel Enhancement Mode MOSFET-Sa pagkakaiba-iba na ito, kinakailangan ang isang negatibong boltahe na mapagkukunan ng gate upang lumikha ng isang conductive channel.Ang mga P-channel e-MOSFET ay madalas na ginagamit sa mga senaryo kung saan kailangang ilipat ang isang positibong boltahe ng supply, at madalas silang ipinares sa mga N-channel MOSFET sa mga yugto ng push-pull amplifier.

N -Channel Depletion Mode MOSFET - Ang ganitong uri ay may conductive channel na naroroon kapag walang boltahe na inilalapat sa gate.Nangangailangan ito ng isang negatibong boltahe na mapagkukunan ng gate upang maubos ang channel at patayin ang aparato.Ang N-channel D-MOSFET ay kilala para sa kanilang mas mataas na kadaliang kumilos ng elektron kumpara sa mga p-channel counterparts, na nagbibigay-daan para sa mas mahusay na pagganap sa mga high-speed application.

P -Channel Depletion Mode MOSFET - Sa ganitong uri, ang isang conductive channel ay naroroon din kapag walang boltahe na inilalapat sa gate.Gayunpaman, nangangailangan ito ng isang positibong boltahe na mapagkukunan ng gate upang patayin.Ang mga P-channel D-MOSFET ay karaniwang ginagamit sa mga pantulong na pagsasaayos sa mga aparato ng N-channel upang lumikha ng mga CMO (pantulong na MOS) na mga logic circuit.

MOSFET sa pamamagitan ng mga uri ng mount

Ang panel na naka -mount - Ang mga naka -mount na MOSFET ay naka -screwed sa mga metal plate o heat sink.Pinangangasiwaan nito ang mataas na kasalukuyang mga aplikasyon na may mahusay na pamamahala ng thermal.Tiyakin na ang mahusay na operasyon sa ilalim ng mabibigat na naglo -load.

Ni -mount ang PCB - Ang MOSFET na naka -mount na MOSFET ay naaangkop sa mga nakalimbag na circuit board, madalas na may mga tab upang maiwasan ang hindi tamang pag -angkop at protektahan laban sa labis na mga kondisyon.Ang pag -mount na ito ay pangkaraniwan sa mga aplikasyon ng consumer electronics at pang -industriya.

Ang Surface Mounted - Ang mga naka -mount na MOSFET ay nag -aalok ng mabilis at maaasahang pagpupulong sa mga PCB.Ang MOSFETS na ito ay mainam para sa mga aplikasyon ng compact at high-density.Malawakang ginagamit sa modernong elektronika dahil sa kanilang kadalian ng pagsasama at maaasahan na pagganap.

Sa pamamagitan ng butas na naka -mount - ang mga butas na naka -mount na MOSFET ay nagbibigay ng malakas na mga mekanikal na bono sa pamamagitan ng pagpasok ng mga sangkap na humahantong sa pamamagitan ng mga butas ng PCB.Ang pamamaraang ito ay ginustong para sa malaki at mabibigat na mga sangkap.Ginagarantiyahan nito ang tibay sa mataas na lakas at pang-industriya na aplikasyon.

Mga pangunahing sangkap ng isang MOSFET

Larawan 6: Istraktura ng isang MOSFET

Ang pagtatayo ng MOSFETS ay isang malaking pagpapabuti sa mas lumang disenyo ng fet.Upang maunawaan kung paano gumagana ang MOSFET at kung bakit epektibo ang mga ito sa mga elektroniko ngayon, mahalagang malaman ang kanilang panloob na istraktura.

Ang isang tipikal na MOSFET ay may maraming mahahalagang bahagi:

Gate Terminal - Ang pinaka -kritikal na elemento, na matatagpuan sa isang manipis na layer ng metal.Ito ay insulated mula sa pangunahing semiconductor material sa pamamagitan ng isang silikon na dioxide (SIO2) layer, na pumipigil sa direktang contact ng elektrikal.

Pinagmulan - Ang mapagkukunan ay isang terminal kung saan ang mga carrier (electron o butas) ay pumapasok sa MOSFET.Ito ay kumikilos bilang punto ng pagpasok para sa mga carrier ng singil na dumadaloy sa aparato.

Alisan ng tubig - Ang kanal ay ang terminal kung saan iniiwan ng mga carrier ang MOSFET.Ito ay kumikilos bilang exit point para sa mga carrier ng singil.Ang paggalaw ng mga carrier mula sa mapagkukunan hanggang sa kanal ay lumilikha ng kasalukuyang dumadaloy sa MOSFET.

Gate - Ang gate ay isang terminal na kumokontrol sa daloy ng mga carrier sa pagitan ng pinagmulan at alisan ng tubig.Ito ay pinaghiwalay mula sa channel sa pamamagitan ng isang manipis na insulating layer (karaniwang silikon dioxide).Kapag nag -apply ka ng isang boltahe sa gate, lumilikha ito ng isang electric field na kumokontrol kung gaano kadali ang kasalukuyang maaaring dumaloy sa channel.Sa ganitong paraan, kinokontrol ng gate ang kasalukuyang daloy.

Substrate (Katawan) - Ang substrate, na tinatawag ding katawan, ay ang pangunahing bahagi ng MOSFET.Karaniwan itong gawa sa silikon at maaaring maging p-type o n-type.Ang substrate ay konektado sa terminal ng mapagkukunan, alinman sa loob ng MOSFET o sa labas.Maaari itong makaapekto sa boltahe na kinakailangan upang i -on ang MOSFET.

Layer ng Oxide - Ang layer ng oxide ay isang manipis na layer ng insulating (karaniwang silikon dioxide) sa pagitan ng gate at channel.Ang layer na ito ay humihinto ng direktang kasalukuyang mula sa pag -agos sa pagitan ng gate at channel.Sa halip, pinapayagan nito ang gate na kontrolin ang channel gamit ang isang electric field.

Rehiyon ng Channel - Ito ay kung saan nangyayari ang pagpapadaloy.Mayroon itong dalawang n-type na mga rehiyon ng semiconductor sa mga alisan ng tubig at mapagkukunan, na may channel na gawa din ng n-type na materyal.Ang nakapalibot na substrate ay gawa sa materyal na P-type, na lumilikha ng tamang mga kondisyon para gumana nang epektibo ang MOSFET.

MOSFET Operating Regions

• Cut-off na rehiyon

Sa rehiyon ng cut-off, ang MOSFET ay kumikilos tulad ng isang bukas na switch at hindi nagsasagawa ng anumang kasalukuyang sa pagitan ng mga kanal at mga terminal ng mapagkukunan.Sa estado na ito, ang boltahe ng mapagkukunan ng gate (VG) ay nasa ibaba ng boltahe ng threshold, kaya walang mga form na conductive channel.Kung wala ang channel na ito, ang MOSFET ay nananatiling hindi conductive, at walang kasalukuyang dumadaloy dito.Mahalaga ang rehiyon na ito para sa mga digital na circuit ng lohika at iba pang mga aplikasyon kung saan kailangang kumilos ang MOSFET bilang isang on-off switch, ibukod ang pag-load mula sa mapagkukunan ng kuryente kapag ito ay naka-off.

• OHMIC REGION

Ang rehiyon ng Ohmic, na tinatawag ding linear na rehiyon, ay kung saan ang MOSFET ay kumikilos tulad ng isang variable na risistor.Sa rehiyon na ito, ang kasalukuyang (ID) na dumadaloy sa pamamagitan ng MOSFET ay nagdaragdag nang magkakasunod sa boltahe na mapagkukunan ng kanal (VDS).Ang gate-source boltahe (VGS) ay nasa itaas ng boltahe ng threshold, kaya ang isang conductive channel form sa pagitan ng kanal at mapagkukunan.Habang tumataas ang boltahe ng gate, bumababa ang paglaban ng channel, na nagpapahintulot sa mas maraming kasalukuyang daloy para sa isang naibigay na VD.Ginagawa nitong kapaki -pakinabang ang MOSFET para sa mga aplikasyon ng analog, tulad ng mga amplifier, kung saan kinakailangan ang tumpak na kontrol ng kasalukuyang.Sa mga kasong ito, ang MOSFET ay maaaring palakasin ang mga maliliit na signal ng pag -input sa pamamagitan ng pagbabago ng output kasalukuyang sa proporsyon sa boltahe ng pag -input.

• rehiyon ng saturation

Sa rehiyon ng saturation, ang MOSFET ay kumikilos bilang isang palaging kasalukuyang mapagkukunan.Dito, ang kanal na kasalukuyang (ID) ay nananatiling pareho kahit na ang pagtaas ng source boltahe (VDS).Nangyayari ito dahil ang channel sa pagitan ng kanal at mapagkukunan ay ganap na bukas, kaya mas maraming mga VD ang hindi nagbabago sa kasalukuyang marami.Ang MOSFET ay gumagana tulad ng isang saradong switch sa rehiyon na ito, na nagbibigay ng isang matatag na kasalukuyang daloy.Ito ay mahusay para sa paglipat ng mga operasyon.Sa Power Electronics, tulad ng paglipat ng mga suplay ng kuryente o mga controller ng motor, ang MOSFET ay madalas na gumagana sa rehiyon ng saturation upang matiyak ang matatag na pagganap at mahusay na paghahatid ng kuryente.

Mga pagpipilian sa packaging ng MOSFET

Larawan 7: Mga pagpipilian sa MOSFET packaging

Ang mga MOSFET ay dumating sa iba't ibang mga pakete upang matugunan ang iba't ibang mga pangangailangan ng aplikasyon. Ang pagpili ng pakete ay nakakaapekto sa pagganap, paghawak, at pagiging angkop para sa mga tiyak na gamit.Nasa ibaba ang iba't ibang mga uri ng packaging at ang kanilang karaniwan Mga Aplikasyon:

Surface mount packages

Ang mga pakete sa pag -mount ng ibabaw ay compact at nag -aalok ng mahusay na pagwawaldas ng init.Ang mga ito ay direktang naka-mount sa ibabaw ng mga nakalimbag na circuit board (PCB), na ginagawang perpekto para sa mga high-density at awtomatikong proseso ng pagmamanupaktura.Kasama sa mga halimbawa ang TO-263, na kung saan ay mababang profile na may mahusay na pagwawaldas ng init at karaniwang ginagamit sa mga suplay ng kuryente.Ang TO-252 (DPAK) ay may mas maliit na bakas ng paa at sikat sa mga automotiko at pang-industriya na aplikasyon.Ang MO-187 ay angkop para sa pamamahala ng kuryente at mga aplikasyon ng audio.Ang SO-8 ay mainam para sa mga aparato na pinapagana ng baterya at portable electronics.Ang SOT-223 ay nagbibigay ng mahusay na pagganap ng thermal at madalas na ginagamit sa regulasyon ng boltahe.Ang SOT-23 ay isa sa pinakamaliit na mga pakete, na ginagamit kung saan limitado ang puwang.Ang TSOP-6 ay isang manipis na maliit na outline package na ginagamit sa compact consumer electronics.

Sa pamamagitan ng mga pakete ng hole

Ginagamit ang mga package sa pamamagitan ng hole kung saan kinakailangan ang malakas na mga bono ng mekanikal at madaling paghihinang ng kamay.Ang mga pakete na ito ay nagtatampok ng mga nangunguna na dumadaan sa mga butas ng PCB, na nag -aalok ng tibay at pagiging maaasahan.Kasama sa mga halimbawa ang TO-262, na ginamit sa mga power transistors at mga regulator ng boltahe.Ang TO-251 ay mas maliit kaysa sa TO-262 at ginamit sa mga application ng medium power.Ang TO-274 ay kilala para sa mataas na kakayahan sa paghawak ng kuryente.Ang TO-220 ay isang tanyag na pakete na may mahusay na pagwawaldas ng init at kadalian ng pag-mount.Ginagamit ito sa isang malawak na hanay ng mga aplikasyon mula sa mga suplay ng kuryente sa mga Controller ng Motor.Ang TO-247 ay mas malaki kaysa sa TO-220, na nagbibigay ng pinahusay na paghawak ng kuryente at pamamahala ng thermal para sa mga application na may mataas na kapangyarihan.

PQFN (Power Quad Flat No-Lead) na mga pakete

Ang mga pakete ng PQFN (Power Quad Flat No-Lead) ay idinisenyo para sa pamamahala ng kuryente na may mataas na kahusayan na may mahusay na pagganap ng thermal.Ang mga ito ay angkop para sa compact, high-performance application.Kasama sa mga halimbawa ang PQFN 2x2, mainam para sa mga portable na aparato na nangangailangan ng kaunting puwang at mahusay na pamamahala ng kuryente.Ang laki ng balanse ng PQFN 3x3 at paghawak ng kuryente at ginagamit sa mga elektronikong consumer.Ang PQFN 3.3x3.3 ay bahagyang mas malaki para sa pinahusay na pagganap ng thermal sa mga application ng medium power.Ang PQFN 5x4 ay angkop para sa mas mataas na mga aplikasyon ng kuryente na may mahusay na thermal dissipation.Ang PQFN 5x6 ay isa sa pinakamalaking mga pakete ng PQFN, na ginagamit sa mga application na may mataas na kapangyarihan at mataas na kahusayan tulad ng kagamitan sa computing at telecommunication.

Directfet packages

Ang mga direktang pakete ay idinisenyo para sa pinakamainam na thermal at de -koryenteng pagganap.Madalas na ginagamit sa mga application ng high-performance computing at mga aplikasyon ng pamamahala ng kuryente.Ang mga pakete na ito ay nag -aalis ng mga tradisyunal na bono ng wire, pagbabawas ng paglaban at pagpapabuti ng kahusayan.Ang mga pagkakaiba -iba tulad ng DirectFet M4, MA, MD, Me, S1, at SH ay nag -aalok ng iba't ibang laki at mga kakayahan sa paghawak ng kuryente.Ang mga ito ay pinasadya para sa mga tiyak na aplikasyon ng mataas na pagganap.Ang disenyo ng DirectFet ay nagbibigay -daan para sa mahusay na pagwawaldas ng init at mataas na kasalukuyang paghawak.Angkop para sa hinihingi na mga aplikasyon tulad ng mga server, laptop, at mga suplay ng kuryente na may mataas na kahusayan.

Ang pagpili ng tamang MOSFET para sa iyong proyekto

Ang pagpili ng naaangkop na MOSFET para sa iyong proyekto ay nagsasangkot ng isang maingat na pagtatasa ng iyong mga tiyak na kinakailangan at ang mga katangian ng iba't ibang mga MOSFET na magagamit sa merkado.Bagaman ang gawaing ito ay maaaring lumitaw kumplikado, ang pagpapagaan nito sa mga pangunahing pagsasaalang -alang ay ginagawang mas madaling lapitan ang proseso.Ang pag-unawa sa pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng N-channel at p-channel MOSFET, boltahe at kasalukuyang mga rating, mga parameter ng gate, at iba pang mga katangian ay gagabay sa iyo patungo sa pinakamahusay na pagpipilian para sa iyong aplikasyon.

N-channel kumpara sa p-channel

Ang unang hakbang sa pagpili ng isang MOSFET ay ang pagpapasya kung ang isang N-channel o p-channel MOSFET ay nababagay sa iyong mga pangangailangan.Ang N-channel MOSFET ay mas mahusay at malawak na ginagamit dahil nagsasagawa sila kapag ang isang positibong boltahe ay inilalapat sa gate na may kaugnayan sa mapagkukunan.Kaya, ang mga ito ay mainam para sa mababang-side switch.Sa kabilang banda, ang P-Channel MOSFETS ay nagsasagawa kapag ang isang negatibong boltahe ay inilalapat sa gate na nauugnay sa mapagkukunan.Dahil doon, angkop sila para sa mga high-side na paglipat ng mga aplikasyon.Ang pagkakaiba na ito ay nakakaimpluwensya sa pangkalahatang kahusayan at pagganap ng iyong circuit.

Boltahe at kasalukuyang mga rating

Para sa maaasahang operasyon, kailangan mong tiyakin na ang boltahe ng MOSFET at kasalukuyang mga rating ay lumampas sa maximum na mga halaga sa iyong circuit.Ang rating ng source boltahe (VDS) na rating ay dapat na mas mataas kaysa sa rurok na boltahe sa iyong circuit upang maiwasan ang mga breakdown, habang ang gate-source boltahe (VGS) ay dapat na katugma sa pagmamaneho ng boltahe mula sa iyong control circuitry.Bukod doon, ang rating ng kanal (ID) ay dapat na kumportable na hawakan ang maximum na kasalukuyang iyong aplikasyon ay iguguhit, na may dagdag na kaligtasan ng margin para sa mga potensyal na surge.Ginagarantiyahan na ang MOSFET ay nagpapatakbo sa loob ng ligtas na mga limitasyon.Iyon ay maiiwasan ang sobrang pag -init at potensyal na pagkabigo.

Mga Parameter ng Gate at Epekto ng Teknolohiya

Ang mga parameter ng gate ng isang MOSFET ay kailangang isaalang -alang upang matiyak na mahusay na operasyon sa iyong driver circuitry.Ang boltahe ng gate threshold (VGS (TH)), na kung saan ay ang boltahe na kinakailangan upang simulan ang pag -on ng MOSFET, ay dapat na nasa loob ng saklaw na maaaring ibigay ng iyong driver.Bukod sa, ang isang mas mababang singil ng gate (QG) ay kanais-nais para sa mas mabilis na paglipat at nabawasan ang pagkonsumo ng kuryente, lalo na sa mga application na high-speed.

Isaalang -alang din ang teknolohiya ng konstruksyon ng MOSFET;Ang Trench MOSFETS, halimbawa, ay nag-aalok ng mas mababang paglaban at mas mataas na kasalukuyang paghawak kumpara sa planar MOSFETS, habang ang Super Junction Technology ay nagbibigay ng pinahusay na kahusayan para sa mga application na may mataas na boltahe.

Sa wakas, ang wastong pamamahala ng thermal ay kailangang isaalang -alang, tulad ng sapat na mga heat sink o mga solusyon sa paglamig.Kinakailangan para sa pagpapanatili ng ligtas na temperatura ng kantong at matiyak ang kahabaan ng buhay sa mga aplikasyon ng mataas na kapangyarihan.

Mga karaniwang gamit ng MOSFET

Larawan 8: Mga Aplikasyon ng MOSFET

Ang mga MOSFET ay maraming nalalaman na mga sangkap na ginagamit upang lumipat o palakasin ang mga signal ng elektrikal sa pamamagitan ng pagbabago ng kanilang kondaktibiti bilang tugon sa isang inilapat na boltahe.Ang mga ito ay matatagpuan sa milyon -milyong mga memorya ng memorya, microprocessors, bulsa calculators, digital wristwatches, atbp.

MOSFET bilang isang switch

Ang mga MOSFET ay mahusay na kontrolin ang malalaking alon na may maliit na boltahe ng pag -input.Halimbawa, maaari silang i -on at off ang mga lampara sa mga circuit.Ang isang positibong boltahe ng gate ay lumiliko ang MOSFET, na nagpapahintulot sa kasalukuyang mag -iilaw sa lampara.Ang isang zero o negatibong boltahe ng gate ay lumiliko ito, na huminto sa kasalukuyang at pinapatay ang lampara.

Upang ma-optimize ang pagganap sa panahon ng mabilis na paglipat, ginagamit ang mga karagdagang sangkap tulad ng mga pull-down resistors at kasalukuyang-limitasyon ng mga capacitor.Pull-down resistors panatilihing mababa ang boltahe ng gate kapag hindi hinihimok ng mataas, na pumipigil sa hindi sinasadyang paglipat.Ang kasalukuyang paglilimita ng mga capacitor ay namamahala ng kapasidad ng gate, binabawasan ang mga epekto ng parasitiko at pagpapabuti ng bilis ng paglipat.Para sa mga induktibo o capacitive na naglo -load, ang mga proteksiyon na sangkap tulad ng mga snubber circuit o freewheeling diode ay pumipigil sa pinsala mula sa mataas na inrush currents o reverse voltages.

Bilang mga switch, hinahawakan nila ang iba't ibang boltahe at kasalukuyang mga antas na may kaunting pagkawala ng kuryente at henerasyon ng init.Ginagawa itong mainam para sa mga kagamitan sa audio, pagproseso ng signal, at iba pang mga aplikasyon.

MOS Integrated Circuits

Ang mga MOSFET ay ginagamit sa paggawa ng Integrated Circuits (ICS).Hindi tulad ng mga bipolar transistors, ang mga MOSFET ay hindi nangangailangan ng paghihiwalay ng P-N junction.Pinapadali nito ang pagmamanupaktura at pinapayagan para sa paggawa ng high-density ICS.Mahalaga ito para sa paglikha ng mga microprocessors, memory chips, at iba pang mga kumplikadong digital circuit.

CMOS Circuits

Ang teknolohiyang CMOS (pantulong na metal-oxide-semiconductor) na teknolohiya ay gumagamit ng parehong P-channel at N-channel MOSFET upang lumikha ng lubos na mahusay na mga chips ng IC.Ang mga circuit ng CMOS ay ginagamit nang malawak sa mga digital na lohika circuit dahil sa kanilang mataas na kaligtasan sa ingay at mababang pagkonsumo ng static na kapangyarihan.Ang mga tampok na ito ay nagbibigay-daan sa mga pag-andar ng lohika na may mataas na density na may kaunting henerasyon ng init.

Power Electronics

Ang mga MOSFET ay naglalaro ng isang pangunahing papel sa mga electronics ng kuryente, pamamahala at pag -convert ng kapangyarihan nang mahusay.Ginagamit ang mga ito para sa proteksyon ng baterya, paglipat ng mga mapagkukunan ng kuryente, at pamamahala ng mga naglo -load sa iba't ibang mga aparato.Ang kanilang compact na laki, mataas na kasalukuyang kapasidad, at built-in na proteksyon ng ESD ay ginagawang mga ito sa mga power supply, inverters, at telecommunication network.

Memorya ng MOS

Ang mga MOSFET ay susi sa pagbuo ng dynamic na random-access memory (DRAM).Nag-aalok sila ng mataas na pagganap, mababang pagkonsumo ng kuryente, at pagiging epektibo sa gastos kumpara sa tradisyonal na memorya ng magnetic core.Samakatuwid, perpekto ang mga ito para sa isang hanay ng mga aplikasyon ng computing mula sa mga personal na computer hanggang sa mga malalaking sentro ng data.

Mga sensor ng MOSFET

Ang mga sensor ng MOSFET, o mga sensor ng MOS, ay sumusukat sa iba't ibang mga parameter ng pisikal, kemikal, biological, at kapaligiran.Ginagamit ang mga ito sa mga microelectromekanikal na sistema (MEMS), nakikipag -ugnay sa at pagproseso ng mga elemento tulad ng mga kemikal, ilaw, at paggalaw.Ginagamit din ang teknolohiya ng MOSFET sa sensing ng imahe, na bumubuo ng batayan para sa mga aparato na may kasamang singil (CCD) at mga aktibong sensor ng pixel sa mga camera at iba pang kagamitan sa imaging.

Physics ng dami

Ang mga advanced na MOSFET, tulad ng mga transistor na epekto ng patlang ng patlang (QFETs) at mga transistor na may epekto sa kabuuan (QWFET), ay gumagamit ng pag-tunneling ng dami upang mapahusay ang bilis at pagganap.Ang mga aparatong ito ay umaasa sa mabilis na pagproseso ng thermal para sa mahusay na operasyon.Kaya, ang mga ito ay mainam para sa pag-compute ng dami at iba pang mga aplikasyon ng mataas na pagganap.

Mga kalamangan at kawalan ng MOSFET

Ang mga MOSFET ay mahalaga sa mga modernong elektronika dahil sa kanilang maraming mga pakinabang.Gayunpaman, dumating din sila sa mga drawbacks.Ang pag -unawa sa mga kalamangan at kahinaan ay makakatulong sa pagdidisenyo ng mga circuit at epektibong pagpili ng mga sangkap.

Mga kalamangan ng MOSFET

Mataas na bilis ng paglilipat - Ang MOSFET ay maaaring lumipat nang mabilis sa pagitan ng mga estado at off.Dahil dito, mainam ang mga ito para sa mga application na nangangailangan ng mabilis at mahusay na paglipat, tulad ng mga digital na logic circuit at mga suplay ng kuryente.Ang kanilang mataas na bilis ng kakayahan ay nagpapabuti ng kahusayan sa paghawak ng mga signal ng high-frequency.

Mababang pagkonsumo ng kuryente - Ang MOSFET ay kumonsumo ng napakaliit na kapangyarihan, lalo na sa mga idle state.Ito ay partikular na kapaki-pakinabang para sa mga aparato na pinatatakbo ng baterya, dahil pinalawak nito ang buhay ng baterya at binabawasan ang pangkalahatang pagkonsumo ng enerhiya.Ang kanilang minimal na pagguhit ng kapangyarihan sa estado ng off ay ginagawang angkop sa kanila para sa mga application na mahusay sa enerhiya.

Mataas na impedance ng pag -input - Ang MOSFET ay may napakataas na impedance ng input, na nangangailangan ng kaunting pag -input ng kasalukuyang upang mapatakbo.Binabawasan nito ang pag -load sa mga naunang yugto ng circuit, pagpapahusay ng pangkalahatang kahusayan at pagganap ng system.Ang mataas na impedance ng pag -input ay nagpapabuti din sa integridad ng signal at binabawasan ang pagbaluktot sa mga aplikasyon ng analog.

Mga mababang antas ng ingay - Ang MOSFETS ay bumubuo ng mababang ingay na elektrikal.Kaya, ang mga ito ay mainam para sa mga sensitibong analog circuit kung saan kinakailangan ang kadalisayan ng signal.Ang kanilang mababang mga katangian ng ingay ay matiyak na mas malinaw at mas tumpak na pagpapalakas ng signal at pagproseso.Ang tampok na iyon ay kinakailangan sa mga aplikasyon ng audio at RF.

Cost-effective manufacturing-Ang mga pagsulong sa katha ng semiconductor ay naging epektibo ang gastos sa MOSFET.Bagaman kumplikado ang kanilang paunang proseso ng pagmamanupaktura, ang kakayahang makagawa ng mga ito sa maraming dami gamit ang karaniwang mga diskarte sa pagproseso ng silikon na wafer ay nagtulak sa mga gastos.Ang kanilang malawak na pagkakaroon ay nag -aambag din sa kakayahang magamit.Ang mga ito ay isang pagpipilian na palakaibigan sa badyet para sa mga taga-disenyo at tagagawa.

Ang pagganap ng mataas na temperatura-Ang mga MOSFET ay gumaganap nang maayos sa mga kapaligiran na may mataas na temperatura.Kaya, ang mga ito ay mainam para sa mga aplikasyon ng pang -industriya at automotiko.Hindi tulad ng mga BJT, na maaaring magdusa mula sa thermal runaway dahil sa pagtaas ng mga leakage currents sa mataas na temperatura, ang mga MOSFET ay nagpapanatili ng katatagan at pagganap.Ang katatagan ng thermal na ito ay mahalaga para sa mga aparato na nakalantad sa malupit na mga kondisyon o nangangailangan ng maaasahang operasyon sa nakataas na temperatura.

Epektibong boltahe ng boltahe - MOSFETS Excel sa mga aplikasyon ng pagpapalakas ng boltahe.Nagtataglay sila ng mataas na impedance ng input at mababang impedance ng output.Ginagawa nitong epektibo ang mga ito sa pagpapalakas ng mahina na mga signal nang hindi naglo -load ng naunang yugto.Sa kanilang dalawang pagsasagawa ng mga terminal (alisan ng tubig at mapagkukunan), ang mga MOSFET ay nagbibigay ng isang prangka at mahusay na paraan ng pagpapalakas ng boltahe kumpara sa mga BJT, na nangangailangan ng isang base-emitter junction upang makontrol ang kasalukuyang daloy.

Mga Kakulangan sa MOSFET

Ang pagkamaramdamin sa Breakdown - Ang mga MOSFET ay may napaka manipis na mga layer ng oxide ng gate.Dahil dito, madaling kapitan ang mga ito sa pagkasira sa ilalim ng mataas na mga kondisyon ng boltahe.Ang manipis na layer na ito, habang pinapabuti ang pagganap, ay ginagawang mahina laban sa electrostatic discharge (ESD) o labis na boltahe.Ang maingat na paghawak at mga pagsasaalang -alang sa disenyo ay kailangang isaalang -alang para sa pag -iwas sa pinsala.

Sensitivity ng temperatura - Ang pagganap ng MOSFET ay maaaring maapektuhan ng mga pagbabago sa temperatura.Ang mga mataas na temperatura ay maaaring baguhin ang kanilang mga katangian ng operating.Maaari itong humantong sa nabawasan na kahusayan o pagkabigo.Ang mga epektibong diskarte sa pamamahala ng thermal, tulad ng mga heat sink o aktibong paglamig, ay kinakailangan, lalo na sa mga application na may mataas na kapangyarihan.

Limitadong Kapasidad ng Boltahe - Ang MOSFET ay may isang limitadong kapasidad ng boltahe kumpara sa iba pang mga transistor, tulad ng insulated -gate bipolar transistors (IGBT).Ang limitasyong ito ay ginagawang hindi gaanong perpekto para sa napakataas na boltahe na mga aplikasyon nang walang panganib na pagkasira.Ang mga taga -disenyo ay dapat pumili ng MOSFET na may naaangkop na mga rating ng boltahe upang masiguro ang maaasahang operasyon.

Mataas na gastos sa pagmamanupaktura - Ang mga proseso ng pagmamanupaktura para sa MOSFET ay kumplikado at nag -aambag sa kanilang mas mataas na gastos kumpara sa iba pang mga transistor.Kasama dito ang katumpakan na kinakailangan upang lumikha ng manipis na mga layer ng oxide ng gate at ang pangkalahatang proseso ng katha ng semiconductor.Bagaman ang mga gastos ay nabawasan sa mga pagsulong sa teknolohiya, ang MOSFET ay maaari pa ring maging mas mahal kaysa sa mas simpleng mga uri ng transistor, na nakakaapekto sa pangwakas na gastos sa produkto.

Konklusyon

Ang mga MOSFET ay mga pangunahing bahagi na gumagawa ng marami sa aming modernong elektronikong aparato.Ang mga ito ay hindi kapani -paniwalang kapaki -pakinabang dahil maaari silang lumipat at mabilis at gumamit ng napakaliit na kapangyarihan.Sa pamamagitan ng pag -aaral tungkol sa iba't ibang uri ng MOSFET, kung paano sila gumagana, at kung paano pumili ng tama, maaari mong pagbutihin ang iyong mga elektronikong proyekto.Kung nagtatrabaho ka sa isang simpleng gadget o manufacturing complex system, ang pag -unawa sa MOSFET ay makakatulong sa iyo na lumikha ng mas mahusay at maaasahang mga aparato.Sa kaalamang ito, maaari mong gawing mas mahusay at mas epektibo ang iyong mga elektronikong proyekto.

Madalas na Itinanong [FAQ]

1. Paano ko masubukan ang isang MOSFET?

Upang subukan ang isang MOSFET, gumamit ng isang multimeter sa mode ng diode.Suriin ang gate-to-source junction sa pamamagitan ng paglalagay ng positibong pagsisiyasat sa gate at negatibo sa pinagmulan;Hindi dapat magbasa.Singilin ang gate sa pamamagitan ng paglalagay ng positibong pagsisiyasat sa kanal at negatibo sa pinagmulan;Dapat mong makita ang isang mababang pagtutol kung ang MOSFET ay N-channel (mataas na pagtutol para sa p-channel).Maikling hawakan ang positibong pagsisiyasat sa gate habang pinapanatili ang negatibong pagsisiyasat sa pinagmulan.Ilipat ang positibong pagsisiyasat pabalik sa kanal;Ang paglaban ay dapat manatiling mababa (o mataas para sa p-channel).Paglabas ng gate sa pamamagitan ng pagpindot nito sa isang negatibong pagsisiyasat at suriin ang paglaban;Dapat itong magpakita ng mataas na pagtutol (o mababa para sa p-channel).

2. Paano ko mai -interpret ang mga numero sa isang MOSFET?

Ang mga numero sa isang MOSFET ay kasama ang numero ng bahagi, rating ng boltahe (VDS), kasalukuyang rating (ID), boltahe ng threshold ng gate (VGS (TH)), at uri ng package.

3. Ginagamit ba ang MOSFET na may kapangyarihan ng AC o DC?

Ang mga MOSFET ay karaniwang ginagamit ng kapangyarihan ng DC ngunit maaaring magamit sa mga circuit na humahawak ng mga signal ng AC, lalo na sa mga application tulad ng AC sa DC Converters.

4. Ano ang mga karaniwang sanhi ng pagkabigo ng MOSFET?

Ang mga karaniwang sanhi ng pagkabigo ng MOSFET ay may kasamang sobrang pag -init, overvoltage, overcurrent, electrostatic discharge (ESD), at hindi tamang gate drive.

5. Epektibo ba ang MOSFET?

Oo, ang MOSFET ay mabisa sa gastos dahil sa kanilang mataas na kahusayan, mabilis na bilis ng paglipat, at mababang pagkonsumo ng kuryente.Ang mga ito ay isang matipid na pagpipilian para sa isang malawak na hanay ng mga aplikasyon.Ang mga pagsulong sa pagmamanupaktura ay nabawasan din ang mga gastos.