Vilka funktioner har MOSFET?

Det finns två huvudtyper av MOSFET: typ delad korsning och typ av isolerad grind. Junction MOSFET (JFET) är namngiven eftersom den har två PN-korsningar och isolerad grindMOSFET(JGFET) är namngiven eftersom grinden är helt isolerad från andra elektroder. För närvarande, bland MOSFET:er med isolerad grind, är den vanligast använda MOSFET, hänvisad till som MOSFET (metall-oxid-halvledar-MOSFET); dessutom finns det PMOS, NMOS och VMOS power MOSFETs, såväl som de nyligen lanserade πMOS och VMOS kraftmodulerna, etc.

 

Enligt de olika kanalhalvledarmaterialen är kopplingstyp och isolerande grindtyp indelade i kanal och P-kanal. Om den är uppdelad enligt konduktivitetsläge kan MOSFET delas in i utarmningstyp och förbättringstyp. Junction MOSFETs är alla av utarmningstyp, och MOSFETs med isolerad grind är både utarmningstyp och förbättringstyp.

Fälteffekttransistorer kan delas in i korsningsfälteffekttransistorer och MOSFETs. MOSFET:er är indelade i fyra kategorier: N-kanals utarmningstyp och förbättringstyp; P-kanal utarmningstyp och förbättringstyp.

 

Kännetecken för MOSFET

Kännetecknet för en MOSFET är sydgrindens spänning UG; som styr dess dräneringsström-ID. Jämfört med vanliga bipolära transistorer har MOSFETs egenskaperna hög ingångsimpedans, lågt brus, stort dynamiskt omfång, låg strömförbrukning och enkel integration.

 

När det absoluta värdet av den negativa förspänningen (-UG) ökar, ökar utarmningsskiktet, kanalen minskar och kollektorström-ID minskar. När det absoluta värdet av den negativa förspänningen (-UG) minskar, minskar utarmningsskiktet, kanalen ökar och kollektorströmmens ID ökar. Det kan ses att dräneringsströmmens ID styrs av grindspänningen, så MOSFET är en spänningsstyrd enhet, det vill säga förändringarna i utströmmen styrs av förändringar i inspänningen, för att uppnå förstärkning och andra ändamål.

 

Liksom bipolära transistorer, när MOSFET används i kretsar som förstärkning, bör en förspänning också läggas till dess gate.

Grinden till korsningsfälteffektröret bör appliceras med en omvänd förspänning, det vill säga en negativ gate-spänning ska appliceras på N-kanalröret och en positiv gateklo ska appliceras på P-kanalröret. Förstärkt isolerad gate MOSFET bör applicera forward gate spänning. Grindspänningen för en isolerande MOSFET i utarmningsläge kan vara positiv, negativ eller "0". Metoderna för att lägga till bias inkluderar den fasta biasmetoden, den självförsörjande biasmetoden, den direkta kopplingsmetoden, etc.

MOSFEThar många parametrar, inklusive DC-parametrar, AC-parametrar och gränsparametrar, men vid normal användning behöver du bara vara uppmärksam på följande huvudparametrar: mättad drain-source-ström IDSS pinch-off-spänning Upp, (kopplingsrör och utarmningsläge isolerade gate tube, eller startspänning UT (förstärkt isolerad gate tube), transkonduktans gm, dräneringskälla genombrottsspänning BUDS, maximal effekt dissipation PDSM och maximal drain-source ström IDSM.

(1) Mättad drain-source-ström

Den mättade drain-source-strömmen IDSS hänvisar till drain-source-strömmen när grindspänningen UGS=0 i en kopplings- eller utarmningsisolerad grind MOSFET.

(2)Nypspänning

Pinch-off-spänningen UPP hänvisar till gate-spänningen när drain-source-anslutningen precis är avskuren i en junction eller depletion-typ isolerad gate MOSFET. Som visas i 4-25 för UGS-ID-kurvan för N-kanalröret, kan innebörden av IDSS och UP tydligt ses.

(3) Tillslagsspänning

Tillslagsspänningen UT hänvisar till grindspänningen när drain-source-anslutningen just görs i den förstärkta isolerade grinden MOSFET. Figur 4-27 visar UGS-ID-kurvan för N-kanalsröret, och innebörden av UT kan tydligt ses.

(4) Transkonduktans

Transkonduktansen gm representerar förmågan hos gate-source-spänningen UGS att styra kollektorström-ID, det vill säga förhållandet mellan förändringen i kollektorström-ID och förändringen i gate-source-spänningen UGS. 9m är en viktig parameter att mäta förstärkningsförmågan hosMOSFET.

(5) Drain-source genombrottsspänning

Drain-source-genombrottsspänningen BUDS hänvisar till den maximala drain-source-spänningen som MOSFET kan acceptera när gate-source-spänningen UGS är konstant. Detta är en begränsande parameter och driftspänningen som appliceras på MOSFET måste vara mindre än BUDS.

(6) Maximal effektförlust

Den maximala effektförlusten PDSM är också en gränsparameter, som hänvisar till den maximala effektförlusten för avloppskällan som tillåts utan försämring av MOSFET-prestanda. När den används bör den faktiska strömförbrukningen för MOSFET vara mindre än PDSM och lämna en viss marginal.

(7) Maximal dräneringskällaström

Den maximala drain-source-strömmen IDSM är en annan gränsparameter, som hänvisar till den maximala ström som tillåts passera mellan drain och source när MOSFET fungerar normalt. Driftströmmen för MOSFET bör inte överstiga IDSM.

1. MOSFET kan användas för amplifiering. Eftersom ingångsimpedansen på MOSFET-förstärkaren är mycket hög kan kopplingskondensatorn vara liten och elektrolytiska kondensatorer behöver inte användas.

2. Den höga ingångsimpedansen hos MOSFET är mycket lämplig för impedanstransformation. Den används ofta för impedanstransformation i ingångssteget för flerstegsförstärkare.

3. MOSFET kan användas som ett variabelt motstånd.

4. MOSFET kan bekvämt användas som en konstantströmkälla.

5. MOSFET kan användas som en elektronisk switch.

 

MOSFET har egenskaperna låg intern resistans, hög motståndsspänning, snabb omkoppling och hög lavinenergi. Det designade strömspannet är 1A-200A och spänningsspannet är 30V-1200V. Vi kan justera de elektriska parametrarna enligt kundens applikationsområden och applikationsplaner för att förbättra kundens produkttillförlitlighet, total konverteringseffektivitet och produktpriskonkurrenskraft.

 

Jämförelse av MOSFET vs transistor

(1) MOSFET är ett spänningsstyrelement, medan en transistor är ett strömstyrelement. När endast en liten mängd ström tillåts tas från signalkällan, bör en MOSFET användas; när signalspänningen är låg och en stor mängd ström tillåts tas från signalkällan bör en transistor användas.

(2) MOSFET använder majoritetsbärare för att leda elektricitet, så det kallas en unipolär enhet, medan transistorer har både majoritetsbärare och minoritetsbärare för att leda elektricitet. Det kallas en bipolär enhet.

(3) En del MOSFET:s source och drain kan användas omväxlande, och gate-spänningen kan vara positiv eller negativ, vilket är mer flexibelt än transistorer.

(4) MOSFET kan arbeta under mycket liten ström och mycket låg spänning, och dess tillverkningsprocess kan enkelt integrera många MOSFETs på en kiselskiva. Därför har MOSFETs använts i stor utsträckning i storskaliga integrerade kretsar.

 

Hur man bedömer kvaliteten och polariteten hos MOSFET

Välj multimeterns räckvidd till RX1K, anslut den svarta testkabeln till D-polen och den röda testkabeln till S-polen. Rör vid G- och D-polerna samtidigt med handen. MOSFET bör vara i ett momentant ledningstillstånd, det vill säga mätarnålen svänger till ett läge med ett mindre motstånd. , och rör sedan vid G- och S-polerna med händerna, bör MOSFET inte ha något svar, det vill säga mätarnålen kommer inte att flytta tillbaka till nollpositionen. Vid denna tidpunkt bör det bedömas att MOSFET är ett bra rör.

Välj intervallet för multimetern till RX1K och mät motståndet mellan de tre stiften på MOSFET. Om motståndet mellan ett stift och de andra två stiften är oändligt, och det fortfarande är oändligt efter utbyte av testledningarna, är detta stift G-polen, och de andra två stiften är S-polen och D-polen. Använd sedan en multimeter för att mäta resistansvärdet mellan S-polen och D-polen en gång, byt ut testkablarna och mät igen. Den med det lägre motståndsvärdet är svart. Testkabeln är ansluten till S-polen och den röda testkabeln är ansluten till D-polen.

 

MOSFET-detektering och försiktighetsåtgärder vid användning

1. Använd en pekarmultimeter för att identifiera MOSFET

1) Använd en resistansmätningsmetod för att identifiera elektroderna för kopplings-MOSFET

Enligt fenomenet att fram- och bakåtresistansvärdena för MOSFET:ens PN-övergång är olika, kan de tre elektroderna hos MOSFET-övergången identifieras. Specifik metod: Ställ in multimetern på R×1k-området, välj två valfria elektroder och mät deras resistansvärden framåt respektive bakåt. När fram- och bakåtresistansvärdena för två elektroder är lika och är flera tusen ohm, är de två elektroderna drain D respektive source S. Eftersom drain och source är utbytbara för junction MOSFETs, måste den återstående elektroden vara gate G. Du kan också röra den svarta testledningen (röd testledning är också acceptabel) på multimetern till valfri elektrod, och den andra testledningen för att rör vid de återstående två elektroderna i följd för att mäta resistansvärdet. När resistansvärdena uppmätta två gånger är ungefär lika, är elektroden i kontakt med den svarta testledningen gate, och de andra två elektroderna är drain respektive source. Om resistansvärdena uppmätta två gånger båda är mycket stora betyder det att det är den omvända riktningen av PN-övergången, det vill säga att de båda är omvända motstånd. Det kan fastställas att det är en N-kanals MOSFET och den svarta testkabeln är ansluten till grinden; om resistansvärdena som uppmäts två gånger är. Resistansvärdena är mycket små, vilket indikerar att det är en framåtriktad PN-övergång, det vill säga ett framåtmotstånd, och det bestäms vara en P-kanal MOSFET. Den svarta testkabeln är också ansluten till grinden. Om ovanstående situation inte uppstår kan du byta ut de svarta och röda testledningarna och utföra testet enligt ovanstående metod tills gallret identifieras.

 

2) Använd en resistansmätningsmetod för att bestämma kvaliteten på MOSFET

Resistansmätmetoden är att använda en multimeter för att mäta resistansen mellan MOSFET:s source och drain, gate och source, gate och drain, gate G1 och gate G2 för att avgöra om den matchar resistansvärdet som anges i MOSFET-manualen. Ledningen är bra eller dålig. Specifik metod: Ställ först in multimetern på intervallet R×10 eller R×100 och mät resistansen mellan source S och drain D, vanligtvis i intervallet från tiotals ohm till flera tusen ohm (det kan ses i manualen att olika modeller av rör, deras resistansvärden är olika), om det uppmätta motståndsvärdet är större än det normala värdet kan det bero på dålig intern kontakt; om det uppmätta resistansvärdet är oändligt kan det vara en intern trasig pol. Ställ sedan in multimetern på R×10k-området och mät sedan resistansvärdena mellan grindarna G1 och G2, mellan gate och source, och mellan gate och drain. När de uppmätta resistansvärdena alla är oändliga betyder det att röret är normalt; om ovanstående resistansvärden är för små eller det finns en bana betyder det att röret är dåligt. Det bör noteras att om de två grindarna är trasiga i röret kan komponentsubstitutionsmetoden användas för detektering.

 

3) Använd metoden för induktionssignalinmatning för att uppskatta förstärkningsförmågan hos MOSFET

Specifik metod: Använd R×100-nivån för multimetermotståndet, anslut den röda testkabeln till source S och den svarta testkabeln till avloppet D. Lägg till en 1,5V strömförsörjningsspänning till MOSFET. Vid denna tidpunkt indikeras motståndsvärdet mellan avloppet och källan av mätarnålen. Nyp sedan gate G på junction MOSFET med din hand och lägg till den inducerade spänningssignalen från människokroppen till grinden. På detta sätt, på grund av rörets förstärkningseffekt, kommer drain-source-spänningen VDS och drain-strömmen Ib att ändras, det vill säga motståndet mellan drain och source kommer att förändras. Av detta kan man konstatera att mätarnålen svänger i stor utsträckning. Om nålen på den handhållna gallernålen svänger lite betyder det att rörets förstärkningsförmåga är dålig; om nålen svänger mycket betyder det att rörets förstärkningsförmåga är stor; om nålen inte rör sig betyder det att slangen är dålig.

 

Enligt ovanstående metod använder vi multimeterns skala R×100 för att mäta korsningen MOSFET 3DJ2F. Öppna först G-elektroden på röret och mät drain-source-resistansen RDS till 600Ω. Efter att ha hållit G-elektroden med handen svänger mätarnålen åt vänster. Det indikerade motståndet RDS är 12kΩ. Om mätarnålen svänger större betyder det att röret är bra. och har större förstärkningsförmåga.

 

Det finns några punkter att notera när du använder den här metoden: För det första, när du testar MOSFET och håller i grinden med din hand, kan multimeternålen svänga åt höger (motståndsvärdet minskar) eller åt vänster (motståndsvärdet ökar) . Detta beror på det faktum att växelspänningen som induceras av människokroppen är relativt hög, och olika MOSFET-enheter kan ha olika arbetspunkter när de mäts med ett motståndsområde (antingen arbetar i den mättade zonen eller den omättade zonen). Tester har visat att RDS för de flesta rör ökar. Det vill säga, klockvisaren svänger till vänster; RDS för några rör minskar, vilket gör att klockvisaren svänger åt höger.

Men oavsett i vilken riktning urvisaren svänger, så länge urvisaren svänger större, betyder det att röret har större förstärkningsförmåga. För det andra fungerar den här metoden även för MOSFET. Men det bör noteras att ingångsresistansen för MOSFET är hög, och den tillåtna inducerade spänningen för grinden G bör inte vara för hög, så kläm inte grinden direkt med händerna. Du måste använda det isolerade handtaget på skruvmejseln för att röra grinden med en metallstång. , för att förhindra att laddningen som induceras av människokroppen direkt läggs till porten, vilket orsakar portnedbrytning. För det tredje, efter varje mätning ska GS-polerna kortslutas. Detta beror på att det kommer att finnas en liten mängd laddning på GS-övergångskondensatorn, vilket bygger upp VGS-spänningen. Som ett resultat kan det hända att mätarens visare inte rör sig när man mäter igen. Det enda sättet att ladda ur laddningen är att kortsluta laddningen mellan GS-elektroderna.

4) Använd resistansmätningsmetod för att identifiera omärkta MOSFET:er

Använd först metoden för att mäta motstånd för att hitta två stift med resistansvärden, nämligen source S och drain D. De återstående två stiften är den första grinden G1 och den andra grinden G2. Skriv ner resistansvärdet mellan source S och drain D mätt med två testledningar först. Byt testkablarna och mät igen. Skriv ner det uppmätta resistansvärdet. Den med det större motståndsvärdet uppmätt två gånger är den svarta testledningen. Den anslutna elektroden är avloppet D; den röda testkabeln är ansluten till källan S. S- och D-polerna som identifieras med denna metod kan också verifieras genom att uppskatta rörets förstärkningsförmåga. Det vill säga, den svarta testkabeln med stor förstärkningskapacitet är ansluten till D-polen; den röda testkabeln är ansluten till jord till den 8-poliga. Testresultaten för båda metoderna bör vara desamma. Efter att ha bestämt positionerna för avlopp D och källa S, installera kretsen enligt motsvarande positioner för D och S. I allmänhet kommer G1 och G2 också att justeras i sekvens. Detta bestämmer positionerna för de två grindarna G1 och G2. Detta bestämmer ordningen på stiften D, S, G1 och G2.

5) Använd ändringen i omvänd resistansvärde för att bestämma storleken på transkonduktansen

När du mäter transkonduktansprestandan hos VMOSN-kanalförbättrings-MOSFET kan du använda den röda testkabeln för att ansluta source S och den svarta testkabeln till drain D. Detta motsvarar att lägga till en omvänd spänning mellan source och drain. Vid denna tidpunkt är grinden öppen krets, och det omvända motståndsvärdet för röret är mycket instabilt. Välj ohmintervallet för multimetern till högresistansintervallet R×10kΩ. Vid denna tidpunkt är spänningen i mätaren högre. När du rör gallret G med handen kommer du att upptäcka att det omvända motståndsvärdet för röret ändras avsevärt. Ju större förändring, desto högre transkonduktansvärde för röret; om transkonduktansen för provröret är mycket liten, använd denna metod för att mäta When , det omvända motståndet ändras lite.

 

Försiktighetsåtgärder för användning av MOSFET

1) För att kunna använda MOSFET på ett säkert sätt kan gränsvärdena för parametrar som rörets förbrukade effekt, den maximala drain-source-spänningen, den maximala gate-source-spänningen och den maximala strömmen inte överskridas i kretsdesignen.

2) Vid användning av olika typer av MOSFET:er måste de anslutas till kretsen i strikt överensstämmelse med den erforderliga förspänningen, och polariteten hos MOSFET-förspänningen måste observeras. Till exempel finns det en PN-övergång mellan gate source och drain för en junction MOSFET, och grinden hos ett N-kanalrör kan inte vara positivt förspänd; grinden på ett P-kanalrör kan inte vara negativt förspänd, etc.

3) Eftersom ingångsimpedansen för MOSFET är extremt hög måste stiften kortslutas under transport och lagring och måste förpackas med metallskärmning för att förhindra extern inducerad potential från att gå sönder porten. Observera särskilt att MOSFET inte kan placeras i en plastlåda. Det är bäst att förvara det i en metalllåda. Var samtidigt uppmärksam på att hålla röret fuktsäkert.

4) För att förhindra induktivt haveri av MOSFET-grind måste alla testinstrument, arbetsbänkar, lödkolvar och själva kretsarna vara väl jordade; när du löder stiften, löd källan först; innan du ansluter till kretsen, röret. Alla ledningsändar ska kortslutas till varandra, och kortslutningsmaterialet ska tas bort efter att svetsningen är klar; när du tar bort röret från komponentstället bör lämpliga metoder användas för att säkerställa att människokroppen är jordad, till exempel att använda en jordningsring; naturligtvis, om avancerad En gasuppvärmd lödkolv är mer praktiskt för att svetsa MOSFET och garanterar säkerheten; röret får inte sättas in i eller dras ut ur kretsen innan strömmen stängs av. Ovanstående säkerhetsåtgärder måste beaktas vid användning av MOSFET.

5) När du installerar MOSFET, var uppmärksam på installationspositionen och försök att undvika att vara nära värmeelementet; för att förhindra vibration från rörkopplingarna är det nödvändigt att dra åt rörskalet; när stiftledningarna är böjda bör de vara 5 mm större än rotstorleken för att säkerställa att stiften inte böjas och orsaka luftläckage.

För kraft-MOSFET:er krävs goda värmeavledningsförhållanden. Eftersom kraft-MOSFET:er används under hög belastning måste tillräckligt med kylflänsar utformas för att säkerställa att höljets temperatur inte överstiger det nominella värdet så att enheten kan arbeta stabilt och tillförlitligt under lång tid.

Kort sagt, för att säkerställa säker användning av MOSFET:er finns det många saker att vara uppmärksamma på, och det finns också olika säkerhetsåtgärder att vidta. Majoriteten av professionell och teknisk personal, särskilt majoriteten av elektroniska entusiaster, måste fortsätta baserat på sin faktiska situation och ta praktiska sätt att använda MOSFETs säkert och effektivt.