MOSFET nedir?  

   
        MOSFET'in asıl anlamı: MOS(Metal Oksit Yarı İletken), FET(Alan Etkili Transistör), yani metal katmanın (M) kapısı ile elektrik alanının etkisi ile yarı iletkeni (S) kontrol eden alan etkili transistördür. ) oksit tabakası (O) boyunca.Güç MOSFET'in yapısı

Güç MOSFET'inin iç yapısı ve elektriksel sembolü şekilde gösterilmiştir. NPN tipi ve PNP tipine ayrılabilir. NPN tipi genellikle n-kanal tipi olarak adlandırılır ve PNP tipi genellikle p-kanal tipi olarak adlandırılır. Olarak Şekil l'de görülebilir. Şekil 1'de, N-kanalı FET'in kaynağı ve drenajı N-tipi yarı iletkene bağlanır ve P-kanalı FET'in kaynağı ve drenajı P-tipi yarı iletkene bağlanır. Genel triyotun çıkış akımını giriş akımıyla kontrol ettiğini biliyoruz. Ancak FET için çıkış akımı giriş voltajı (veya alan voltajı) tarafından kontrol edilir. Giriş akımının çok küçük olduğu veya giriş akımının olmadığı düşünülebilir, bu da cihazın yüksek giriş empedansına sahip olmasını sağlar ve bu yüzden buna FET diyoruz.

       Güç MOSFET'in çalışma prensibi
   
       Kesme: drenaj ve kaynak arasına pozitif güç kaynağı uygulanır ve kapı ile kaynak arasındaki voltaj sıfırdır. P-taban bölgesi ile N-sürüklenme bölgesi arasında oluşturulan PN bağlantısı J1 ters çevrilir ve drenaj ile kaynak arasında hiçbir akım akmaz.

İletkenlik: Geçit ile kaynak arasına pozitif voltaj UGS uygulanır. Kapı yalıtılmış olduğundan hiçbir kapı akımı akmayacaktır. Bununla birlikte, kapının pozitif voltajı, altındaki P bölgesindeki delikleri itecek ve P bölgesindeki azınlık taşıyıcılarını ve elektronları, kapının altındaki P bölgesinin yüzeyine çekecektir.UGS, UT'den (açılma voltajı veya eşik voltajı) büyük olduğunda, kapının altındaki P bölgesinin yüzeyindeki elektron konsantrasyonu delik konsantrasyonunu aşacak ve bu da P tipi yarı iletkeni N tipine çevirecek ve hale gelecektir. bir ters çevirme katmanı. Ters çevirme katmanı, PN bağlantısı J1'in kaybolmasını sağlamak için bir N-kanalı oluşturacak ve drenaj ve kaynak iletken olacaktır.Güç MOSFET'inin temel özellikleri
   
          Statik özellikler:        

Aktarım özellikleri ve çıkış özellikleri Şekil 2'de gösterilmektedir.

 
 

Drenaj akımı ID'si ile geçit kaynağı gerilimi UGS arasındaki ilişkiye MOSFET'in transfer karakteristiği denir. ID büyük olduğunda ID ve UGS arasındaki ilişki yaklaşık olarak doğrusaldır ve eğrinin eğimi geçiş iletkenliği Gfs olarak tanımlanır.

MOSFET drenajının VA özellikleri (çıkış özellikleri): kesme bölgesi (GTR'nin kesme bölgesine karşılık gelir); Doygunluk bölgesi (GTR'nin amplifikasyon bölgesine karşılık gelir); Doymamış bölge (GTR'nin doymuş bölgesine karşılık gelir). Güç MOSFET'i anahtarlama durumunda çalışır, yani kesme bölgesi ile doymamış bölge arasında ileri geri geçiş yapar. MOSFET güç kaynağı ile drenajı arasında parazitik bir diyot bulunur ve drenaj ile kaynak arasına ters voltaj uygulandığında cihaz açılır. Güç MOSFET'inin açık durum direnci, cihazlar paralel bağlandığında akım paylaşımına faydalı olan pozitif bir sıcaklık katsayısına sahiptir.
            Dinamik özellikler:

Test devresi ve anahtarlama işlemi dalga formları Şekil 3'te gösterilmektedir.

 

Td(açık) açılma gecikme süresi-açılma gecikme süresi, geçit kaynağı geriliminin geçit tahrik geriliminin %10'una yükselmesinden kaçak akımın belirtilen akımın %10'una yükselmesine kadar geçen süredir.Tr Yükselme Süresi-Yükselme süresi, boşaltma akımının %10'dan %90'a yükselmesi için geçen süredir. iD'nin kararlı durum değeri, drenaj güç kaynağı voltajı UE ve drenaj yük direnci tarafından belirlenir. UGSP'nin boyutu iD'nin kararlı durum değeriyle ilgilidir. UGS, UGSP'ye ulaştıktan sonra yukarı hareketi altında kararlı duruma ulaşana kadar yükselmeye devam eder ancak iD değişmemiştir. ??Açılma süresi ton-açılma gecikme süresi ile yükselme süresinin toplamı.Td(kapalı) kapanma gecikme süresi-kapanma gecikme süresi, geçit kaynağı geriliminin geçit tahrik geriliminin %90'ına düşmesinden kaçak akımın belirtilen akımın %90'ına düşmesine kadar geçen süredir. Bu, akımın yüke iletilmesinden önceki gecikmeyi gösterir.Tf Düşme Süresi-Düşme süresi, drenaj akımının %90'dan %10'a düşmesi için geçen süredir.Kapanma süresi toff- kapanma gecikme süresi ve düşme süresinin toplamı.
          MOSFET'in birkaç ortak parametresini anlayın                
VDS, yani drenaj kaynağı voltajı, MOSFET'in sınırlayıcı bir parametresidir ve MOSFET'in drenajı ile kaynağı arasındaki maksimum voltajı gösterir. Bu parametrenin bağlantı sıcaklığıyla ilgili olduğunu belirtmek gerekir. Genellikle bağlantı sıcaklığı ne kadar yüksek olursa maksimum değer de o kadar yüksek olur. RDS(açık), MOSFET belirli koşullar altında açıldığında drenaj ve kaynak arasındaki açık direnci gösteren drenaj ve kaynağın açık direnci. Bu parametre MOSFET bağlantı sıcaklığı ve sürüş gerilimi Vgs ile ilgilidir. Belirli bir aralıkta bağlantı sıcaklığı ne kadar yüksek olursa Rds de o kadar büyük olur; Sürüş voltajı ne kadar yüksek olursa Rds o kadar küçük olur. Q, kapı şarjı, sürüş sinyalinin etkisi altında kapı voltajının 0V'tan sonlandırma voltajına (15V gibi) yükselmesi için gereken şarj şarjıdır. Yani MOSFET'in kapalı durumdan tam açık duruma kadar sağlaması gereken şarj, MOSFET sürüş devresinin sürüş kabiliyetini değerlendirmek için kullanılan ana parametredir. Kimlik, drenaj akımı ve drenaj akımı genellikle birkaç farklı şekilde tanımlanır. Çalışma akımının şekline göre sürekli drenaj akımı ve belirli bir darbe genişliğine sahip Darbeli drenaj akımı vardır. Bu parametre aynı zamanda MOSFET'in bir limit parametresidir ancak bu maksimum akım değeri, çalışma sırasında drenaj akımının bu değere ulaşabileceği anlamına gelmez. Bu, kabuk sıcaklığı belirli bir değerde olduğunda, MOSFET çalışma akımı yukarıda belirtilen maksimum drenaj akımı ise bağlantı sıcaklığı maksimum değere ulaşacağı anlamına gelir. Yani bu parametre aynı zamanda cihaz paketi ve ortam sıcaklığı ile de ilgilidir. Eoss, çıkış kapasitesi enerjisi, çıkış kapasitörü Coss tarafından MOSFET'te depolanan enerjiyi gösterir. MOSFET'in çıkış kapasitansı Coss'u belirgin doğrusal olmayan özelliklere sahip olduğundan, Vds voltajının değişmesiyle değişir. Bu nedenle eğer veri sayfası bu parametreyi sağlıyorsa MOSFET'in anahtarlama kaybını değerlendirmek çok faydalı olacaktır. Tüm MOSFET kılavuzları bu parametreyi sağlamaz, aslında çoğu veri sayfası sağlamaz. Gövde Diyotu di/dt gövde diyotunun mevcut değişim oranı, MOSFET gövde diyotunun ters toparlanma özelliklerini yansıtır. Diyot bipolar bir cihaz olduğu için şarj depolamasından etkilenir. Diyot ters kutuplandığında, PN bağlantısında depolanan yükün temizlenmesi gerekir. Yukarıdaki parametreler bu özelliği yansıtmaktadır. MOSFET'in de bir sınır parametresi olan kapı ve kaynağın maksimum sürme gerilimi olan Vg, MOSFET'in taşıyabileceği maksimum sürme gerilimini gösterir. Sürüş voltajı bu sınırı aştığında kapı oksit tabakasında çok kısa sürede bile kalıcı hasara neden olacaktır. Genel olarak sürüş voltajı limiti aşmadığı sürece herhangi bir sorun yaşanmayacaktır. Ancak bazı özel durumlarda parazitik parametrelerin varlığından dolayı Vgs voltajı üzerinde beklenmedik bir etki yaratabilir ve bu husus özel dikkat gerektirir. SOA, güvenli çalışma alanı, her MOSFET kendi güvenli çalışma alanını verecektir. Farklı bipolar transistörler ve güç MOSFET'leri ikincil arıza göstermez, bu nedenle güvenli çalışma alanı, bağlantı sıcaklığı izin verilen maksimum değere ulaştığında dağılan güçten basitçe tanımlanır.           
          güç MOSFET'inin seçim ilkesi          MOSFET parametrelerinin önemini bilerek, ihtiyacınıza uygun ürünleri üreticinin ürün kılavuzuna göre nasıl seçmelisiniz? Doğru MOSFET'i seçmek için dört adım vardır.1) Kanal seçimi Tasarım için doğru cihazı seçmenin ilk adımı, N kanallı mı yoksa P kanallı MOSFET mi kullanılacağına karar vermektir. Tipik güç uygulamalarında, bir MOSFET topraklandığında ve yük şebeke voltajına bağlandığında, MOSFET düşük voltajlı bir yan anahtar görevi görür. Düşük voltajlı yan anahtarda, cihazı kapatmak veya açmak için gereken voltajın dikkate alınması nedeniyle N-kanallı MOSFET kullanılmalıdır. MOSFET veriyoluna bağlandığında ve yük topraklandığında yüksek voltajlı yan anahtar kullanılır. Bu topolojide genellikle P-kanalı MOSFET kullanılır, bu da gerilim sürüşünün dikkate alınmasından kaynaklanmaktadır. 2) Gerilim ve akım seçimi Nominal gerilim ne kadar yüksek olursa cihazın maliyeti de o kadar yüksek olur. Pratik deneyime göre, nominal gerilim, şebeke geriliminden veya bara geriliminden daha büyük olmalıdır. Ancak bu şekilde MOSFET'in arızalanmaması için yeterli koruma sağlanabilir. MOSFET seçimi söz konusu olduğunda, drenaj ile kaynak arasındaki maksimum voltajın yani maksimum VDS'nin belirlenmesi gerekir. Tasarım mühendislerinin dikkate alması gereken diğer güvenlik faktörleri arasında, motorlar veya transformatörler gibi elektronik cihazların anahtarlanmasıyla indüklenen geçici gerilimler yer alır. Farklı uygulamaların nominal voltajı da farklıdır; Genellikle taşınabilir cihaz 20V, FPGA güç kaynağı 20~30V ve 85~220VAC uygulaması 450~600V V'dir. Sürekli iletim modunda, MOSFET kararlı durumdadır ve akım sürekli olarak devreden geçer. cihaz. Darbe ani yükselişi, cihazdan akan büyük miktarda dalgalanmayı (veya ani akım akımını) ifade eder. Bu koşullar altında maksimum akım belirlendikten sonra yalnızca bu maksimum akıma dayanabilecek cihazın doğrudan seçilmesi gerekir. ?3) İletim kaybının hesaplanması MOSFET cihazlarının güç kaybı Iload2× ile hesaplanabilir. RDS(ON) hesabına göre açma direnci sıcaklıkla değiştiği için güç tüketimi de orantılı olarak değişecektir. Taşınabilir tasarım için daha düşük bir voltajın kullanılması daha kolaydır (daha yaygındır), endüstriyel tasarım için ise daha yüksek bir voltaj kullanılabilir. RDS(ON) direncinin akımla birlikte biraz artacağını unutmayın. RDS(ON) direncinin çeşitli elektriksel parametrelerindeki değişiklikler, üretici tarafından sağlanan teknik veri sayfasında bulunabilir. 4) Bilgisayar sisteminin ısı yayılımı, tasarımcının iki farklı durumu, yani en kötü durumu ve gerçek durumu dikkate almasını gerektirir. En kötü durum için hesaplama sonucunun benimsenmesi tavsiye edilir, çünkü bu sonuç daha büyük bir güvenlik marjı sağlar ve sistemin arızalanmamasını sağlayabilir. MOSFET veri sayfasında dikkat edilmesi gereken bazı ölçüm verileri vardır; Paketlenmiş cihazın yarı iletken bağlantı noktası ile ortam arasındaki termal direnç ve maksimum bağlantı sıcaklığı gibi. Aslında anahtarlama kaybı da çok önemli bir endekstir. Anlık gerilim-akım çarpımı oldukça büyüktür ve bu da cihazın anahtarlama performansını bir ölçüde belirler. Ancak sistemin yüksek anahtarlama performansına ihtiyacı varsa, düşük geçit şarjı QG'ye sahip güçlü MOSFET seçilebilir.

Yasal Uyarı: Bu makale "Elektronik Mühendislerinin Notları"ndan kopyalanmıştır. Bu makale yalnızca yazarın kişisel görüşlerini temsil eder ve Sacco Micro ve sektörün görüşlerini temsil etmez. Fikri mülkiyet haklarının korunmasını desteklemek amacıyla yalnızca yeniden basılması ve paylaşılması içindir. Lütfen yeniden basarken orijinal kaynağı ve yazarını belirtin. Herhangi bir ihlal varsa, silmek için lütfen bizimle iletişime geçin.

Şirket Tel: +86-0755-83044319
Faks/faks:+86-0755-83975897
E-posta: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Yönetici Li
QQ: 332496225 Yönetici Qiu
Adres: Oda 809, Blok C, Zhantao Teknoloji Binası, No.1079 Minzhi Bulvarı, Longhua Yeni Bölgesi, Shenzhen