Apa itu MOSFET?  

   
        Maksud asal MOSFET ialah: MOS(Metal Oxide Semiconductor), FET(Field Effect Transistor), iaitu transistor kesan medan yang mengawal semikonduktor (S) oleh kesan medan elektrik dengan pintu lapisan logam (M ) melalui lapisan oksida (O).Struktur MOSFET kuasa

Struktur dalaman dan simbol elektrik MOSFET kuasa ditunjukkan dalam rajah. Ia boleh dibahagikan kepada jenis NPN dan jenis PNP. Jenis NPN biasanya dipanggil jenis saluran-n, dan jenis PNP biasanya dipanggil jenis saluran-p. Seperti yang dapat dilihat dari rajah. 1, sumber dan longkang FET saluran-N disambungkan kepada semikonduktor jenis-N, dan sumber dan longkang FET saluran-P disambungkan kepada semikonduktor jenis-P. Kita tahu bahawa triod am mengawal arus keluaran oleh arus masukan. Walau bagaimanapun, untuk FET, arus keluarannya dikawal oleh voltan masukan (atau voltan medan). Ia boleh dianggap bahawa arus input sangat kecil atau tiada arus input, yang menjadikan peranti mempunyai impedans input yang tinggi, dan inilah sebabnya kami memanggilnya FET.

       Prinsip kerja MOSFET kuasa
   
       Potongan: bekalan kuasa positif digunakan antara longkang dan punca, dan voltan antara pintu dan punca adalah sifar. Persimpangan PN J1 yang terbentuk antara kawasan asas P dan kawasan hanyut N diterbalikkan, dan tiada arus mengalir antara longkang dan punca.

Kekonduksian: UGS voltan positif digunakan antara pintu dan punca. Pintu bertebat, jadi tiada arus get akan mengalir. Walau bagaimanapun, voltan positif pintu akan menolak lubang di kawasan P di bawahnya, dan menarik pembawa minoriti dan elektron di kawasan P ke permukaan kawasan P di bawah pintu.Apabila UGS lebih besar daripada UT (voltan hidup atau voltan ambang), kepekatan elektron pada permukaan rantau P di bawah pintu akan melebihi kepekatan lubang, yang akan menyongsangkan semikonduktor jenis P kepada jenis N dan menjadi lapisan penyongsangan. Lapisan penyongsangan akan membentuk saluran N untuk membuat simpang PN J1 hilang, dan longkang dan punca akan menjadi konduktif.Ciri asas MOSFET kuasa
   
          Ciri-ciri statik:        

Ciri-ciri pemindahan dan ciri keluarannya ditunjukkan dalam Rajah 2.

 
 

Hubungan antara ID arus longkang dan voltan sumber get UGS dipanggil ciri pemindahan MOSFET. Apabila ID besar, hubungan antara ID dan UGS adalah lebih kurang linear, dan kecerunan lengkung ditakrifkan sebagai Gfs transkonduktans.

Ciri VA (ciri keluaran) longkang MOSFET: kawasan pemotongan (bersamaan dengan kawasan pemotongan GTR); Rantau ketepuan (bersamaan dengan rantau amplifikasi GTR); Kawasan tak tepu (bersamaan dengan kawasan tepu GTR). MOSFET kuasa berfungsi dalam keadaan pensuisan, iaitu, ia beralih ke sana ke mari antara kawasan cutoff dan kawasan tak tepu. Terdapat diod parasit di antara longkang dan sumber MOSFET kuasa, dan peranti dihidupkan apabila voltan terbalik dikenakan antara longkang dan punca. Rintangan pada keadaan kuasa MOSFET mempunyai pekali suhu positif, yang bermanfaat untuk perkongsian semasa apabila peranti disambungkan secara selari.
            Ciri-ciri dinamik:

Litar ujian dan bentuk gelombang proses pensuisan ditunjukkan dalam Rajah 3.

 

Masa lengah hidup-hidup-hidup Td(on) ialah masa dari apabila voltan sumber get meningkat kepada 10% daripada voltan pemacu get hingga apabila arus bocor meningkat kepada 10% daripada arus yang ditentukan.Masa Tr Rise Time-Rise ialah masa yang diambil untuk arus longkang meningkat daripada 10% kepada 90%. Nilai keadaan mantap iD ditentukan oleh voltan bekalan kuasa longkang UE dan rintangan beban longkang. Saiz UGSP berkaitan dengan nilai keadaan mantap iD. Selepas UGS mencapai UGSP, ia terus meningkat di bawah tindakan naik sehingga ia mencapai keadaan mantap, tetapi iD tidak berubah. ??Masa buka tan-jumlah masa tunda pembukaan dan masa meningkat.Masa tunda masa tutup-tutup Td(mati) masa tunda-mati ialah masa dari apabila voltan sumber get menurun kepada 90% daripada voltan pemacu pintu kepada apabila arus bocor menurun kepada 90% daripada arus yang ditentukan. Ini menunjukkan kelewatan sebelum arus dihantar ke beban.Masa Kejatuhan Tf-Masa kejatuhan ialah masa yang diambil untuk arus longkang menurun daripada 90% kepada 10%.Masa matikan toff-jumlah masa tunda turn-off dan masa jatuh.
          Fahami beberapa parameter biasa MOSFET                
VDS, iaitu voltan sumber saliran, ialah parameter pengehad MOSFET, yang menunjukkan voltan maksimum antara longkang dan punca MOSFET. Perlu diingatkan bahawa parameter ini berkaitan dengan suhu simpang. Biasanya, semakin tinggi suhu simpang, nilai maksimum. RDS(on), on-rintangan longkang dan punca, yang menunjukkan on-rintangan antara longkang dan punca apabila MOSFET dihidupkan dalam keadaan tertentu. Parameter ini berkaitan dengan suhu simpang MOSFET dan voltan pemacu Vgs. Dalam julat tertentu, lebih tinggi suhu simpang, lebih besar Rds; Semakin tinggi voltan pemanduan, semakin kecil Rds. Q, cas pintu, ialah cas pengecasan yang diperlukan untuk voltan get meningkat daripada 0V kepada voltan penamatan (seperti 15V) di bawah tindakan isyarat pemanduan. Iaitu, caj yang perlu disediakan oleh MOSFET dari keadaan mati kepada keadaan hidup sepenuhnya adalah parameter utama yang digunakan untuk menilai keupayaan pemanduan litar pemanduan MOSFET. Id, arus longkang dan arus longkang biasanya diterangkan dalam beberapa cara yang berbeza. Mengikut bentuk arus kerja, terdapat arus longkang berterusan dan arus longkang berdenyut dengan lebar nadi tertentu. Parameter ini juga merupakan parameter had MOSFET, tetapi nilai arus maksimum ini tidak bermakna arus longkang boleh mencapai nilai ini semasa operasi. Ini bermakna apabila suhu cangkang berada pada nilai tertentu, jika arus kerja MOSFET adalah arus longkang maksimum yang disebutkan di atas, suhu simpang akan mencapai nilai maksimum. Jadi parameter ini juga berkaitan dengan pakej peranti dan suhu ambien. Eoss, tenaga kapasiti keluaran, menunjukkan tenaga yang disimpan dalam MOSFET oleh kapasitor keluaran Coss. Kerana kemuatan keluaran Coss MOSFET mempunyai ciri tak linear yang jelas, ia berubah dengan perubahan voltan Vds. Oleh itu, jika lembaran data menyediakan parameter ini, adalah sangat membantu untuk menilai kehilangan pensuisan MOSFET. Tidak semua manual MOSFET menyediakan parameter ini, sebenarnya, kebanyakan lembaran data tidak. Kadar perubahan semasa Diod Badan di/dt badan diod mencerminkan ciri pemulihan songsang diod badan MOSFET. Kerana diod adalah peranti bipolar, ia dipengaruhi oleh penyimpanan cas. Apabila diod dipincang songsang, cas yang disimpan di persimpangan PN mesti dibersihkan. Parameter di atas mencerminkan ciri ini. Vg, voltan pemacu maksimum pintu dan sumber, yang juga merupakan parameter had MOSFET, menunjukkan voltan pemacu maksimum yang boleh ditanggung oleh MOSFET. Apabila voltan memandu melebihi had ini, ia akan menyebabkan kerosakan kekal pada lapisan oksida pintu walaupun dalam masa yang sangat singkat. Secara umumnya, selagi voltan pemanduan tidak melebihi had, tidak akan ada masalah. Walau bagaimanapun, dalam beberapa majlis khas, kerana kewujudan parameter parasit, ia akan memberi kesan yang tidak dijangka pada voltan Vgs, yang memerlukan perhatian khusus. SOA, kawasan kerja selamat, setiap MOSFET akan memberikan kawasan kerja selamatnya. Transistor bipolar dan MOSFET kuasa yang berbeza tidak akan menunjukkan kerosakan sekunder, jadi kawasan kerja yang selamat ditakrifkan secara ringkas daripada kuasa terlesap apabila suhu simpang mencapai nilai maksimum yang dibenarkan.           
          prinsip pemilihan MOSFET kuasa          Mengetahui kepentingan parameter MOSFET, bagaimana untuk memilih produk yang memenuhi keperluan anda mengikut manual produk pengeluar? Terdapat empat langkah untuk memilih MOSFET yang betul.1) Pemilihan saluran Langkah pertama dalam memilih peranti yang sesuai untuk reka bentuk ialah memutuskan sama ada untuk menggunakan MOSFET saluran N atau saluran P. Dalam aplikasi kuasa biasa, apabila MOSFET dibumikan dan beban disambungkan ke voltan sesalur, MOSFET membentuk suis sisi voltan rendah. Dalam suis sisi voltan rendah, MOSFET saluran N harus digunakan kerana pertimbangan voltan yang diperlukan untuk mematikan atau menghidupkan peranti. Apabila MOSFET disambungkan ke bas dan beban dibumikan, suis sisi voltan tinggi digunakan. MOSFET saluran P biasanya digunakan dalam topologi ini, yang juga disebabkan oleh pertimbangan pemanduan voltan. 2) pemilihan voltan dan arus Semakin tinggi voltan undian, semakin tinggi kos peranti. Mengikut pengalaman praktikal, voltan undian harus lebih besar daripada voltan sesalur atau voltan bas. Hanya dengan cara ini perlindungan yang mencukupi boleh diberikan supaya MOSFET tidak akan gagal. Setakat pemilihan MOSFET, adalah perlu untuk menentukan voltan maksimum antara longkang dan punca, iaitu, VDS maksimum. Faktor keselamatan lain yang perlu dipertimbangkan oleh jurutera reka bentuk termasuk transien voltan yang disebabkan oleh menukar peranti elektronik, seperti motor atau transformer. Voltan undian bagi aplikasi yang berbeza juga berbeza; Biasanya, peranti mudah alih ialah 20V, bekalan kuasa FPGA ialah 20~30V, dan aplikasi 85~220VAC ialah 450~600V V. Dalam mod pengaliran berterusan, MOSFET berada dalam keadaan stabil, dan arus berterusan melalui peranti. Lonjakan nadi merujuk kepada sejumlah besar lonjakan (atau arus lonjakan) yang mengalir melalui peranti. Sebaik sahaja arus maksimum di bawah keadaan ini ditentukan, hanya perlu memilih peranti yang boleh menahan arus maksimum ini secara terus. ?3) Pengiraan kehilangan pengaliran Kehilangan kuasa peranti MOSFET boleh dikira dengan Iload2× Mengikut pengiraan RDS(ON), memandangkan pada rintangan berubah dengan suhu, penggunaan kuasa juga akan berubah secara berkadar. Untuk reka bentuk mudah alih, lebih mudah (lebih biasa) menggunakan voltan yang lebih rendah, manakala untuk reka bentuk industri, voltan yang lebih tinggi boleh digunakan. Ambil perhatian bahawa rintangan RDS(ON) akan meningkat sedikit dengan arus. Perubahan pelbagai parameter elektrik bagi rintangan RDS(ON) boleh didapati dalam helaian data teknikal yang disediakan oleh pengilang. 4) Pelesapan haba sistem pengkomputeran memerlukan pereka bentuk untuk mempertimbangkan dua situasi berbeza, iaitu, kes terburuk dan situasi sebenar. Adalah disyorkan untuk menerima pakai hasil pengiraan untuk kes terburuk, kerana keputusan ini memberikan margin keselamatan yang lebih besar dan boleh memastikan sistem tidak akan gagal. Terdapat beberapa data ukuran yang memerlukan perhatian dalam helaian data MOSFET; Seperti rintangan haba antara simpang semikonduktor peranti yang dibungkus dan persekitaran, dan suhu simpang maksimum. Malah, kehilangan penukaran juga merupakan indeks yang sangat penting. Produk arus voltan serta-merta agak besar, yang menentukan prestasi pensuisan peranti sedikit sebanyak. Walau bagaimanapun, jika sistem memerlukan prestasi pensuisan yang tinggi, MOSFET kuasa dengan cas get rendah QG boleh dipilih.

Penafian: Artikel ini diterbitkan semula daripada "Nota Jurutera Elektronik". Artikel ini hanya mewakili pandangan peribadi pengarang, dan tidak mewakili pandangan Sacco Micro dan industri. Ia hanya untuk mencetak semula dan berkongsi untuk menyokong perlindungan hak harta intelek. Sila nyatakan sumber dan pengarang asal semasa mencetak semula. Jika terdapat sebarang pelanggaran, sila hubungi kami untuk memadamkannya.

Tel Syarikat: +86-0755-83044319
Faks/faks:+86-0755-83975897
E-mel: 1615456225@qq.com
SQ: 3518641314 Pengurus Li
QQ: 332496225 Pengurus Qiu
Alamat: Bilik 809, Blok C, Bangunan Teknologi Zhantao, No.1079 Minzhi Avenue, Daerah Baru Longhua, Shenzhen