Det er to hovedtyper av MOSFET: delt krysstype og isolert porttype. Junction MOSFET (JFET) er navngitt fordi den har to PN-kryss og isolert portMOSFET(JGFET) er navngitt fordi porten er fullstendig isolert fra andre elektroder. For tiden, blant isolerte gate MOSFET-er, er den mest brukte MOSFET, referert til som MOSFET (metall-oksid-halvleder MOSFET); i tillegg er det PMOS-, NMOS- og VMOS-strøm-MOSFET-er, samt de nylig lanserte πMOS- og VMOS-strømmodulene osv.
I henhold til de forskjellige kanalhalvledermaterialene er koblingstype og isolerende porttype delt inn i kanal og P-kanal. Hvis den er delt i henhold til konduktivitetsmodus, kan MOSFET deles inn i utarmingstype og forbedringstype. Junction MOSFET-er er alle utarmingstypene, og MOSFET-er med isolert port er både utarmingstype og forbedringstype.
Felteffekttransistorer kan deles inn i kryssfelteffekttransistorer og MOSFET-er. MOSFET-er er delt inn i fire kategorier: N-kanals uttømmingstype og forbedringstype; P-kanal utarmingstype og forbedringstype.
Kjennetegn på MOSFET
Karakteristikken til en MOSFET er sørportspenningen UG; som kontrollerer dens dreneringsstrøm-ID. Sammenlignet med vanlige bipolare transistorer har MOSFET-er egenskapene høy inngangsimpedans, lav støy, stort dynamisk område, lavt strømforbruk og enkel integrasjon.
Når den absolutte verdien av den negative forspenningen (-UG) øker, øker utarmingslaget, kanalen reduseres og avløpsstrømmens ID reduseres. Når den absolutte verdien av den negative forspenningen (-UG) synker, reduseres uttømmingslaget, kanalen øker og dreneringsstrømmens ID øker. Det kan sees at dreneringsstrømmens ID styres av portspenningen, så MOSFET er en spenningskontrollert enhet, det vil si at endringene i utgangsstrømmen styres av endringer i inngangsspenningen, for å oppnå forsterkning og andre formål.
Som bipolare transistorer, når MOSFET brukes i kretser som forsterkning, bør en forspenning også legges til porten.
Porten til koblingsfelteffektrøret bør påføres en revers forspenning, det vil si at en negativ gatespenning skal påføres N-kanalrøret og en positiv gateklo bør påføres P-kanalrøret. Forsterket isolert gate MOSFET bør bruke forover gate spenning. Gatespenningen til en isolerende MOSFET i utarmingsmodus kan være positiv, negativ eller "0". Metodene for å legge til skjevhet inkluderer den faste bias-metoden, den selvleverte bias-metoden, den direkte koblingsmetoden, etc.
MOSFEThar mange parametere, inkludert DC-parametere, AC-parametere og grenseparametere, men ved normal bruk trenger du bare å ta hensyn til følgende hovedparametere: mettet dren-kildestrøm IDSS pinch-off spenning Opp, (koblingsrør og utarmingsmodus isolert gate tube, eller turn-on Voltage UT (armert isolert gate tube), transkonduktans gm, drain-source breakdown spenning BUDS, maksimal effekttap PDSM og maksimal drain-source strøm IDSM.
(1) Mettet dren-kildestrøm
Den mettede drain-source-strømmen IDSS refererer til drain-source-strømmen når portspenningen UGS=0 i en koblings- eller utarmingsisolert port MOSFET.
(2)Pench-off spenning
Pinch-off-spenningen UP refererer til gatespenningen når drain-source-forbindelsen akkurat er avbrutt i et koblings- eller deplesjons-type isolert gate MOSFET. Som vist i 4-25 for UGS-ID-kurven til N-kanalrøret, kan betydningen av IDSS og UP tydelig sees.
(3) Slå på spenning
Slå-på-spenningen UT refererer til portspenningen når drain-source-tilkoblingen nettopp er laget i den forsterkede isolerte porten MOSFET. Figur 4-27 viser UGS-ID-kurven til N-kanalrøret, og betydningen av UT kan tydelig sees.
(4) Transkonduktans
Transkonduktans gm representerer evnen til portkildespenningen UGS til å kontrollere avløpsstrøm-ID, det vil si forholdet mellom endringen i avløpsstrøm-ID og endring i portkildespenning UGS. 9m er en viktig parameter å måle forsterkningsevnen tilMOSFET.
(5) Drain-source sammenbruddsspenning
Drain-source sammenbruddsspenningen BUDS refererer til den maksimale drain-source spenningen som MOSFET kan akseptere når gate-source spenningen UGS er konstant. Dette er en begrensende parameter, og driftsspenningen på MOSFET må være mindre enn BUDS.
(6) Maksimal effekttap
Maksimal effekttap PDSM er også en grenseparameter, som refererer til det maksimale tillatte tap-kildeeffekten uten forringelse av MOSFET-ytelsen. Når det brukes, bør det faktiske strømforbruket til MOSFET være mindre enn PDSM og ha en viss margin.
(7) Maksimal dren-kildestrøm
Den maksimale dreneringskildestrømmen IDSM er en annen grenseparameter, som refererer til den maksimale strømmen som tillates å passere mellom dreneringen og kilden når MOSFET fungerer normalt. Driftsstrømmen til MOSFET bør ikke overstige IDSM.
1. MOSFET kan brukes til forsterkning. Siden inngangsimpedansen til MOSFET-forsterkeren er veldig høy, kan koblingskondensatoren være liten og elektrolytiske kondensatorer trenger ikke brukes.
2. Den høye inngangsimpedansen til MOSFET er svært egnet for impedanstransformasjon. Den brukes ofte til impedanstransformasjon i inngangstrinnet til flertrinnsforsterkere.
3. MOSFET kan brukes som en variabel motstand.
4. MOSFET kan enkelt brukes som en konstantstrømkilde.
5. MOSFET kan brukes som en elektronisk bryter.
MOSFET har egenskapene til lav indre motstand, høy motstandsspenning, rask veksling og høy skredenergi. Det konstruerte strømspennet er 1A-200A og spenningsspennet er 30V-1200V. Vi kan justere de elektriske parametrene i henhold til kundens applikasjonsfelt og applikasjonsplaner for å forbedre kundens produktpålitelighet, total konverteringseffektivitet og produktpriskonkurranseevne.
MOSFET vs transistor sammenligning
(1) MOSFET er et spenningskontrollelement, mens en transistor er et strømkontrollelement. Når bare en liten mengde strøm tillates tatt fra signalkilden, bør en MOSFET brukes; når signalspenningen er lav og en stor mengde strøm tillates tatt fra signalkilden, bør en transistor brukes.
(2) MOSFET bruker majoritetsbærere for å lede elektrisitet, så det kalles en unipolar enhet, mens transistorer har både majoritetsbærere og minoritetsbærere for å lede elektrisitet. Det kalles en bipolar enhet.
(3) Kilden og avløpet til noen MOSFET-er kan brukes om hverandre, og gatespenningen kan være positiv eller negativ, noe som er mer fleksibelt enn transistorer.
(4) MOSFET kan fungere under svært liten strøm og svært lav spenningsforhold, og dens produksjonsprosess kan enkelt integrere mange MOSFETer på en silisiumplate. Derfor har MOSFET-er blitt mye brukt i storskala integrerte kretsløp.
Hvordan bedømme kvaliteten og polariteten til MOSFET
Velg rekkevidden for multimeteret til RX1K, koble den svarte testledningen til D-polen og den røde testledningen til S-polen. Berør G- og D-polene samtidig med hånden. MOSFET-en skal være i en momentan ledningstilstand, det vil si at målerenålen svinger til en posisjon med mindre motstand. , og berør deretter G- og S-polene med hendene, skal MOSFET-en ikke ha noe svar, det vil si at målernålen ikke beveger seg tilbake til nullposisjon. På dette tidspunktet bør det bedømmes at MOSFET er et godt rør.
Velg rekkevidden for multimeteret til RX1K, og mål motstanden mellom de tre pinnene på MOSFET. Hvis motstanden mellom en pinne og de to andre pinnene er uendelig, og den fortsatt er uendelig etter utskifting av testledningene, så er denne pinnen G-polen, og de to andre pinnene er S-polen og D-polen. Bruk deretter et multimeter til å måle motstandsverdien mellom S-polen og D-polen én gang, bytt ut testledningene og mål på nytt. Den med den minste motstandsverdien er svart. Testledningen kobles til S-polen, og den røde testledningen kobles til D-polen.
MOSFET-deteksjon og forholdsregler ved bruk
1. Bruk et pekermultimeter for å identifisere MOSFET
1) Bruk motstandsmålemetode for å identifisere elektrodene til MOSFET-koblingen
I henhold til fenomenet at forover- og bakovermotstandsverdiene til PN-krysset til MOSFET-en er forskjellige, kan de tre elektrodene til MOSFET-forbindelsen identifiseres. Spesifikk metode: Sett multimeteret til R×1k-området, velg hvilke som helst to elektroder, og mål deres resistansverdier forover og bakover. Når forover- og reversresistansverdiene til to elektroder er like og er flere tusen ohm, er de to elektrodene henholdsvis drain D og source S. Fordi for koblings-MOSFET-er er avløpet og kilden utskiftbare, må den gjenværende elektroden være porten G. Du kan også berøre den svarte testledningen (rød testledning er også akseptabel) på multimeteret til en hvilken som helst elektrode, og den andre testledningen til berør de resterende to elektrodene i rekkefølge for å måle motstandsverdien. Når motstandsverdiene målt to ganger er omtrent like, er elektroden i kontakt med den svarte testledningen porten, og de to andre elektrodene er henholdsvis drain og source. Hvis motstandsverdiene målt to ganger begge er veldig store, betyr det at det er motsatt retning av PN-krysset, det vil si at de begge er reverserte motstander. Det kan fastslås at det er en N-kanal MOSFET, og den svarte testledningen er koblet til porten; hvis motstandsverdiene målt to ganger er. Resistansverdiene er svært små, noe som indikerer at det er et forover PN-kryss, det vil si en forovermotstand, og det er bestemt til å være en P-kanal MOSFET. Den svarte testledningen er også koblet til porten. Hvis situasjonen ovenfor ikke oppstår, kan du erstatte de svarte og røde testledningene og utføre testen i henhold til metoden ovenfor til rutenettet er identifisert.
2) Bruk motstandsmålemetode for å bestemme kvaliteten på MOSFET
Motstandsmålemetoden er å bruke et multimeter for å måle motstanden mellom MOSFETs kilde og drain, gate og source, gate og drain, gate G1 og gate G2 for å bestemme om den samsvarer med motstandsverdien som er angitt i MOSFET-manualen. Ledelsen er god eller dårlig. Spesifikk metode: Sett først multimeteret til R×10- eller R×100-området, og mål motstanden mellom kilden S og avløpet D, vanligvis i området fra titalls ohm til flere tusen ohm (det kan sees i håndboken at forskjellige modeller av rør, deres motstandsverdier er forskjellige), hvis den målte motstandsverdien er større enn normalverdien, kan det skyldes dårlig intern kontakt; hvis den målte motstandsverdien er uendelig, kan det være en intern ødelagt pol. Sett deretter multimeteret til R×10k-området, og mål deretter motstandsverdiene mellom portene G1 og G2, mellom porten og kilden, og mellom porten og avløpet. Når de målte motstandsverdiene er uendelige, betyr det at røret er normalt; hvis motstandsverdiene ovenfor er for små eller det er en bane, betyr det at røret er dårlig. Det skal bemerkes at hvis de to portene er ødelagte i røret, kan komponentsubstitusjonsmetoden brukes for deteksjon.
3) Bruk induksjonssignalinngangsmetoden for å estimere forsterkningsevnen til MOSFET
Spesifikk metode: Bruk R×100-nivået til multimetermotstanden, koble den røde testledningen til kilden S og den svarte testledningen til avløpet D. Legg til en 1,5V strømforsyningsspenning til MOSFET. På dette tidspunktet indikeres motstandsverdien mellom avløpet og kilden med målernålen. Klem deretter porten G til MOSFET-krysset med hånden, og legg til det induserte spenningssignalet fra menneskekroppen til porten. På denne måten, på grunn av forsterkningseffekten til røret, vil avløpskildespenningen VDS og avløpsstrømmen Ib endres, det vil si at motstanden mellom avløpet og kilden vil endres. Av dette kan man observere at målernålen svinger i stor grad. Hvis nålen på den håndholdte gitternålen svinger lite, betyr det at forsterkningsevnen til røret er dårlig; hvis nålen svinger mye, betyr det at forsterkningsevnen til røret er stor; hvis nålen ikke beveger seg, betyr det at slangen er dårlig.
I henhold til metoden ovenfor bruker vi R×100-skalaen til multimeteret for å måle krysset MOSFET 3DJ2F. Åpne først G-elektroden på røret og mål avløpskilderesistansen RDS til 600Ω. Etter å ha holdt G-elektroden med hånden, svinger målernålen til venstre. Den indikerte motstanden RDS er 12kΩ. Hvis målernålen svinger større, betyr det at røret er bra. , og har større forsterkningsevne.
Det er noen punkter å merke seg når du bruker denne metoden: For det første, når du tester MOSFET og holder porten med hånden, kan multimeternålen svinge til høyre (motstandsverdien synker) eller til venstre (motstandsverdien øker) . Dette skyldes det faktum at vekselspenningen indusert av menneskekroppen er relativt høy, og forskjellige MOSFET-er kan ha forskjellige arbeidspunkter når de måles med et motstandsområde (enten opererer i den mettede sonen eller den umettede sonen). Tester har vist at RDS for de fleste rør øker. Det vil si at klokkeviseren svinger til venstre; RDS for noen få rør reduseres, noe som får klokkeviseren til å svinge til høyre.
Men uansett i hvilken retning klokkeviseren svinger, så lenge klokkeviseren svinger større, betyr det at røret har større forsterkningsevne. For det andre fungerer denne metoden også for MOSFET-er. Men det skal bemerkes at inngangsmotstanden til MOSFET er høy, og den tillatte induserte spenningen til porten G bør ikke være for høy, så ikke klem porten direkte med hendene. Du må bruke det isolerte håndtaket på skrutrekkeren for å berøre porten med en metallstang. , for å forhindre at ladningen indusert av menneskekroppen blir direkte lagt til porten, noe som forårsaker portsammenbrudd. For det tredje, etter hver måling, skal GS-polene kortsluttes. Dette er fordi det vil være en liten mengde ladning på GS-koblingskondensatoren, som bygger opp VGS-spenningen. Som et resultat kan hendene på måleren ikke bevege seg når du måler på nytt. Den eneste måten å lade ut ladningen på er å kortslutte ladningen mellom GS-elektrodene.
4) Bruk motstandsmålemetode for å identifisere umerkede MOSFET-er
Bruk først metoden for å måle motstand for å finne to pinner med motstandsverdier, nemlig kilden S og avløpet D. De resterende to pinnene er den første porten G1 og den andre porten G2. Skriv ned motstandsverdien mellom kilden S og avløpet D målt med to prøveledninger først. Bytt testledninger og mål på nytt. Skriv ned den målte motstandsverdien. Den med den største motstandsverdien målt to ganger er den svarte testledningen. Den tilkoblede elektroden er avløpet D; den røde testledningen er koblet til kilden S. S- og D-polene identifisert med denne metoden kan også verifiseres ved å estimere forsterkningsevnen til røret. Det vil si at den svarte testledningen med stor forsterkningsevne er koblet til D-polen; den røde testledningen er koblet til jord til den 8-polede. Testresultatene for begge metodene bør være de samme. Etter å ha bestemt posisjonene til avløp D og kilde S, installer kretsen i henhold til de tilsvarende posisjonene til D og S. Vanligvis vil G1 og G2 også bli justert i rekkefølge. Dette bestemmer posisjonene til de to portene G1 og G2. Dette bestemmer rekkefølgen på pinnene D, S, G1 og G2.
5) Bruk endringen i omvendt motstandsverdi for å bestemme størrelsen på transkonduktansen
Når du måler transkonduktansytelsen til VMOSN-kanalforbedringsMOSFET, kan du bruke den røde testledningen til å koble kilden S og den svarte testledningen til avløpet D. Dette tilsvarer å legge til en omvendt spenning mellom kilden og avløpet. På dette tidspunktet er porten åpen krets, og den omvendte motstandsverdien til røret er veldig ustabil. Velg ohm-området til multimeteret til det høye motstandsområdet på R×10kΩ. På dette tidspunktet er spenningen i måleren høyere. Når du berører gitteret G med hånden, vil du oppdage at den omvendte motstandsverdien til røret endres betydelig. Jo større endringen er, desto høyere er transkonduktansverdien til røret; hvis transkonduktansen til røret som testes er svært liten, bruk denne metoden for å måle When , den omvendte motstanden endres lite.
Forholdsregler for bruk av MOSFET
1) For å bruke MOSFET på en sikker måte, kan ikke grenseverdiene for parametere som den dissiperte kraften til røret, den maksimale drain-source-spenningen, den maksimale gate-source-spenningen og den maksimale strømmen overskrides i kretsdesignet.
2) Ved bruk av ulike typer MOSFET-er, må de kobles til kretsen i strengt samsvar med den nødvendige forspenningen, og polariteten til MOSFET-forspenningen må observeres. For eksempel er det et PN-kryss mellom portkilden og avløpet til en MOSFET-forbindelse, og porten til et N-kanalrør kan ikke være positivt forspent; porten til et P-kanalrør kan ikke være negativt forspent, etc.
3) Fordi inngangsimpedansen til MOSFET er ekstremt høy, må pinnene kortsluttes under transport og lagring, og må pakkes med metallskjerming for å forhindre eksternt indusert potensial fra sammenbrudd av porten. Vær spesielt oppmerksom på at MOSFET ikke kan plasseres i en plastboks. Det er best å lagre det i en metallboks. Vær samtidig oppmerksom på å holde røret fuktsikkert.
4) For å forhindre induktivt sammenbrudd av MOSFET-porten, må alle testinstrumenter, arbeidsbenker, loddebolter og selve kretsene være godt jordet; når du lodder pinnene, lodd kilden først; før tilkobling til kretsen, skal røret Alle ledningsender kortsluttes til hverandre, og kortslutningsmaterialet skal fjernes etter at sveisingen er fullført; når du fjerner røret fra komponentstativet, bør passende metoder brukes for å sikre at menneskekroppen er jordet, for eksempel å bruke en jordingsring; selvfølgelig, hvis avansert En gassoppvarmet loddebolt er mer praktisk for sveising av MOSFET-er og sikrer sikkerhet; røret må ikke settes inn i eller trekkes ut av kretsen før strømmen er slått av. Ovennevnte sikkerhetstiltak må tas hensyn til ved bruk av MOSFET.
5) Når du installerer MOSFET, vær oppmerksom på installasjonsposisjonen og prøv å unngå å være nær varmeelementet; for å forhindre vibrasjon av rørbeslagene, er det nødvendig å stramme rørskallet; når pinneledningene er bøyd, bør de være 5 mm større enn rotstørrelsen for å sikre at de unngår å bøye pinnene og forårsake luftlekkasje.
For strøm-MOSFET-er kreves gode varmespredningsforhold. Fordi strøm-MOSFET-er brukes under høye belastningsforhold, må tilstrekkelig kjøleribber utformes for å sikre at kabinetttemperaturen ikke overstiger den nominelle verdien slik at enheten kan fungere stabilt og pålitelig i lang tid.
Kort sagt, for å sikre sikker bruk av MOSFET-er, er det mange ting å være oppmerksom på, og det er også ulike sikkerhetstiltak som må tas. Flertallet av profesjonelt og teknisk personell, spesielt flertallet av elektroniske entusiaster, må fortsette basert på deres faktiske situasjon og ta praktiske måter å bruke MOSFET-er trygt og effektivt.
Innleggstid: 15. april 2024
