Силові MOSFET транзистори. Схема, опис

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Електрику

Силові напівпровідникові пристрої. Силові MOSFET транзистори. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Довідник електрика

MOSFET - це абревіатура від англійського словосполучення Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor (Метал-Оксидні напівпровідникові польові транзистори).

Цей клас транзисторів відрізняється, передусім, мінімальною потужністю управління при значній вихідний (сотні ват). Також необхідно відзначити надзвичайно малі значення опору у відкритому стані (десяті частки ома при вихідному струмі в десятки ампер), а отже мінімальну потужність, що виділяється на транзисторі у вигляді тепла.

Позначення цього транзисторів показано на рис. 7.1. Також для скорочення числа зовнішніх компонентів транзистор може бути вбудований потужний високочастотний демпферний діод.

Силові MOSFET транзистори
Мал. 7.1. Позначення MOSFET транзисторів (G – затвор, D – стік, S – витік): а – позначення N-канального транзистора; б - позначення Р-канального транзистора

Переваги MOSFET транзисторів перед біполярними

До незаперечних переваг MOSFET транзисторів перед біполярними можна віднести такі:

мінімальна потужність управління і великий коефіцієнт посилення струму забезпечує простоту схем управління (є навіть різновид MOSFET, керованих логічними рівнями);
велика швидкість перемикання (при цьому мінімальні затримки вимикання забезпечується широка область безпечної роботи);
можливість простого паралельного включення транзисторів збільшення вихідний потужності;
стійкість транзисторів до більших імпульсів напруги (dv/dt).

Застосування та виробники

Дані прилади знаходять широке застосування у пристроях управління потужним навантаженням, імпульсних джерел живлення. В останньому випадку область їх застосування дещо обмежена максимальною напругою стік-витік (до 1000 В).

MOSFET™ із N-каналом найбільш популярні для комутації силових ланцюгів. Напруга управління або напруга, прикладена між затвором і витоком для включення MOSFET, повинна перевищувати поріг UT 4 В, фактично необхідно 10-12 для надійного включення MOSFET. Зниження напруги керування до нижнього порога UT призведе до вимкнення MOSFET.

Силові MOSFET випускають різні виробники:

HEXFET (фірма NATIONAL);
VMOS (фірма PHILLIPS);
SIPMOS (фірма SIEMENS)

Внутрішня структура MOSFET

На рис. 7.2 показано схожість внутрішньої структури HEXFET, VMOS та SIPMOS. Вони мають вертикальну чотиришарову структуру з чергуванням Р та N шарів: Така структура викликана важкими режимами роботи N-канальних MOSFET.

Якщо напруга, прикладена до висновків затвора, вище за пороговий рівень, затвор зміщується щодо витоку, створюючи інверсний N-канал під плівкою оксиду кремнію, який з'єднує виток зі стоком для протікання струму.

Провідність MOSFET забезпечується за рахунок основних носіїв, оскільки відсутні інжектовані неосновні носії каналу. Не призводить до накопичення заряду, що прискорює процес перемикання. У включеному стані залежність між струмом і напругою майже лінійна, аналогічно опору, що розглядається як опір каналу у відкритому стані.

Силові MOSFET транзистори
Мал. 7.2. Внутрішні структури транзисторів: а – транзистор структури HEXFET; б – транзистор структури VMOS; в - транзистор структури SIPMOS

Еквівалентний ланцюг MOSFET показаний на рис. 7.3. Два ємнісні опори між затвором і витоком, затвором і стоком призводять до затримки перемикання, якщо драйвер не може підтримувати великий струм увімкнення. Ще один ємнісний опір транзистора знаходиться між стоком та витоком, але через внутрішню структуру транзистора шунтується паразитним діодом, утвореним між стоком і витоком. На жаль, паразитний діод не швидкодіючий і його не слід брати до уваги, а для прискорення перемикання вводиться додатковий дід, що шунтує.

Силові MOSFET транзистори
Мал. 7.3. Схема заміщення MOSFET: а – перший варіант еквівалентної схеми; б - другий варіант еквівалентної схеми із заміщенням транзистора діодом; в - внутрішня структура, що відповідає першому варіанту

Параметри MOSFET

Розглянемо основні параметри, що характеризують MOSFET транзистори.

Максимальна напруга "стік-витік", АБО_DS - максимальна миттєва робоча напруга.

Тривалий струм стоку, Я_D - максимальний струм, який може проводити MOSFET зумовлений температурою переходу.

Максимальний імпульсний струм стоку, Я_DM - більше, ніж I_D та визначено для імпульсу заданої тривалості та робочого циклу.

Максимальна напруга "затвор-витік" age, АБО_GS - максимальна напруга, яка може бути додана між затвором та витоком без пошкодження ізоляції затвора.

Крім того, мають місце:

гранична напруга затвора, U_T {U_TH, АБО_GS};
U_T - мінімальна напруга затвора, коли транзистор включається.

Автор: Корякін-Черняк С.Л.

Дивіться інші статті розділу Довідник електрика.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Гібридний кросовер Chery Tiggo 7 Plus 13.07.2021

Компанія Cherу представила наступника Chery Tiggo 7 Pro, який отримав назву Chery Tiggo 7 Plus.

Автомобіль отримав оновлені ґрати радіатора, видозмінений бампер та Т-подібні денні ходові вогні. На дверях багажника розміщується напис Chery замість логотипу, задні ліхтарі з'єднані світлодіодною смугою.

Салон Chery Tiggo 7 Plus виконаний у стилі Chery Tiggo 8 Pro: автомобіль отримав нове рульове колесо та єдиний великий блок, який поєднує екрани цифрової панелі приладів та мультимедійної системи.

Покупцям запропонують версію з 1,6-літровим двигуном турбованим потужністю 197 к.с. з крутним моментом 290 Нм, який працює в парі з 7-ступінчастим "роботом". Цікавішою є гібридна версія з 1,5-літровим двигуном і 48-вольтовим стартер-генератором.

Інші цікаві новини:

▪ Знайдено креслення Вавилонської вежі

▪ Квіткова маска

▪ Бобри змінюють клімат Аляски

▪ Поліпшення вироблення енергії з тепла, що розсіюється.

▪ 4 млрд. абонентів GSMA

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Стабілізатори напруги. Добірка статей

▪ стаття Анна де л'Анкло (Нінон де л'Анкло) Знамениті афоризми

▪ стаття Чому дизайн Facebook виконаний у синій гамі? Детальна відповідь

▪ стаття Заступник головного лікаря лікарні з хірургії. Посадова інструкція

▪ стаття Вертикальна антена для НЧ діапазонів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Кінцевий каскад УМЗЧ. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт