MOSFET አጠቃላይ እይታ

ሃይል MOSFET እንዲሁ በመስቀለኛ መንገድ እና በተከለለ በር አይነት የተከፋፈለ ነው፣ ነገር ግን አብዛኛውን ጊዜ የሚያመለክተው የኢንሱሌድ በር አይነት MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET) ነው፣ ሃይል MOSFET (Power MOSFET)። የመገጣጠሚያ አይነት የሃይል መስክ ውጤት ትራንዚስተር በአጠቃላይ ኤሌክትሮስታቲክ ኢንዳክሽን ትራንዚስተር (ስታቲክ ኢንዳክሽን ትራንዚስተር - SIT) ይባላል። የፍሳሽ ፍሰትን ለመቆጣጠር በጌት ቮልቴጅ ተለይቶ ይታወቃል, የማሽከርከር ዑደት ቀላል ነው, ትንሽ የመንዳት ኃይልን ይጠይቃል, ፈጣን የመቀያየር ፍጥነት, ከፍተኛ የክወና ድግግሞሽ, የሙቀት መረጋጋት የተሻለ ነው.ጂቲአር, ነገር ግን አሁን ያለው አቅም አነስተኛ ነው, ዝቅተኛ ቮልቴጅ, በአጠቃላይ ከ 10 ኪሎ ዋት ያልበለጠ የኤሌክትሮኒካዊ መሳሪያዎች ኃይል ላይ ብቻ ነው የሚሰራው.

 

1. የኃይል MOSFET መዋቅር እና የአሠራር መርህ

ኃይል MOSFET አይነቶች: conductive ሰርጥ መሠረት P-ቻናል እና N-ቻናል ሊከፈል ይችላል. በበሩ መሠረት የቮልቴጅ ስፋት ወደ ሊከፋፈል ይችላል; የመሟጠጥ ዓይነት; በሩ ቮልቴጅ ዜሮ በሚሆንበት ጊዜ የፍሳሽ-ምንጭ ምሰሶ በመምራት ሰርጥ መኖር መካከል, የተሻሻለ; ለ N (P) ቻናል መሳሪያ የጌት ቮልቴጁ ከዜሮ ያነሰ (ከዜሮ ያነሰ) የሚመራ ሰርጥ ከመፈጠሩ በፊት ነው, MOSFET ኃይል በዋናነት N-channel የተሻሻለ ነው.

 

1.1 ኃይልMOSFETመዋቅር　　

ኃይል MOSFET ውስጣዊ መዋቅር እና የኤሌክትሪክ ምልክቶች; በመተላለፊያው ውስጥ የተሳተፈ አንድ የፖላሪቲ ተሸካሚዎች (ፖሊሶች) ብቻ አንድ ነጠላ ትራንዚስተር ነው። የማካሄድ ዘዴ አነስተኛ ኃይል ካለው MOSFET ጋር ተመሳሳይ ነው, ነገር ግን አወቃቀሩ ትልቅ ልዩነት አለው, አነስተኛ ኃይል ያለው MOSFET አግድም ማስተላለፊያ መሳሪያ ነው, ኃይል MOSFET አብዛኛው የቋሚ ኮንዳክቲቭ መዋቅር, VMOSFET (Vertical MOSFET) በመባልም ይታወቃል. , ይህም የ MOSFET መሳሪያን ቮልቴጅ እና የአሁኑን የመቋቋም አቅም በእጅጉ ያሻሽላል.

 

በቋሚ conductive መዋቅር ውስጥ ያለውን ልዩነት መሠረት, ነገር ግን ደግሞ VVMOSFET መካከል ቁመታዊ conductivity ለማሳካት V-ቅርጽ ጎድጎድ አጠቃቀም የተከፋፈለ እና VDMOSFET መካከል ቋሚ conductive ድርብ-የተሰራጩ MOSFET መዋቅር አለው.MOSFET), ይህ ጽሑፍ በዋናነት እንደ VDMOS መሳሪያዎች ምሳሌ ይብራራል.

 

ኃይል MOSFETs ለብዙ የተቀናጀ መዋቅር, ለምሳሌ ኢንተርናሽናል Rectifier (ኢንተርናሽናል Rectifier) ​​HEXFET ባለ ስድስት ጎን ክፍል በመጠቀም; ሲመንስ (ሲመንስ) SIPMOSFET ካሬ ክፍል በመጠቀም; Motorola (Motorola) TMOS በ "ፒን" ቅርጽ አቀማመጥ አራት ማዕዘን ቅርጽ ያለው ክፍል በመጠቀም.

 

1.2 የኃይል MOSFET የአሠራር መርህ

ቆርጦ ማውጣት: በፍሳሽ-ምንጭ ምሰሶዎች እና በአዎንታዊ የኃይል አቅርቦት መካከል, በቮልቴጅ መካከል ያለው የበር-ምንጭ ምሰሶዎች ዜሮ ናቸው. p ቤዝ ክልል እና N ተንሸራታች ክልል በፒኤን መገናኛ J1 የተገላቢጦሽ አድልዎ መካከል ተፈጠረ ፣ በፍሳሽ-ምንጭ ምሰሶዎች መካከል ምንም የአሁኑ ፍሰት የለም።

Conductivity: በር-ምንጭ ተርሚናሎች መካከል አዎንታዊ ቮልቴጅ UGS ተግባራዊ, በሩ insulated ነው, ስለዚህ ምንም በር የአሁኑ የሚፈሰው. ይሁን እንጂ የበሩን አወንታዊ ቮልቴጅ ከሱ በታች ባለው የፒ-ክልል ውስጥ ያሉትን ቀዳዳዎች ይገፋሉ, እና በ P-region ውስጥ የሚገኙትን ኦሊጎን-ኤሌክትሮኖችን ወደ ከበሩ በታች ባለው የፒ. UT (የማብራት ቮልቴጅ ወይም ደፍ ቮልቴጅ) ፣ በበሩ ስር ባለው የ P-ክልል ወለል ላይ ያለው የኤሌክትሮኖች ትኩረት ከጉድጓዶች ክምችት የበለጠ ይሆናል ፣ ስለሆነም ፒ-አይነት ሴሚኮንዳክተር ወደ ኤን-አይነት ተገልብጦ ይሆናል። የተገለበጠ ንብርብር፣ እና የተገለበጠው ንብርብር N-channel ይመሰርታል እና የፒኤን መጋጠሚያ J1 እንዲጠፋ፣ እንዲፈስ እና የምንጭ ማስተላለፊያ ያደርገዋል።

 

1.3 የኃይል MOSFETs መሰረታዊ ባህሪዎች

1.3.1 የማይንቀሳቀሱ ባህሪያት.

በፍሳሹ የወቅቱ መታወቂያ እና በበሩ ምንጭ መካከል ባለው የቮልቴጅ UGS መካከል ያለው ግንኙነት የ MOSFET የዝውውር ባህሪ ይባላል ፣ መታወቂያ ትልቅ ነው ፣ በመታወቂያ እና በ UGS መካከል ያለው ግንኙነት በግምት መስመራዊ ነው ፣ እና የኩርባው ተዳፋት እንደ transconductance Gfs ይገለጻል ። .

 

የ MOSFET የፍሳሽ ቮልት-አምፔር ባህሪያት (የውጤት ባህሪያት): የተቆረጠ ክልል (ከ GTR የተቆረጠ ክልል ጋር የሚዛመድ); ሙሌት ክልል (ከ GTR ማጉያ ክልል ጋር የሚስማማ); ሙሌት ያልሆነ ክልል (ከ GTR ሙሌት ክልል ጋር የሚስማማ)። ኃይል MOSFET የሚሠራው በመቀያየር ሁኔታ ውስጥ ነው፣ ማለትም፣ በተቆራረጠው ክልል እና በማይሞላው ክልል መካከል ወደ ኋላ እና ወደ ኋላ ይቀየራል። ሃይሉ MOSFET በፍሳሽ-ምንጭ ተርሚናሎች መካከል ጥገኛ ዳይኦድ ያለው ሲሆን መሳሪያው ደግሞ በፍሳሽ-ምንጭ ተርሚናሎች መካከል የተገላቢጦሽ ቮልቴጅ ሲተገበር ያካሂዳል። የ MOSFET ኃይል በግዛት ላይ ያለው ተቃውሞ አወንታዊ የሙቀት መጠን አለው ፣ ይህም መሳሪያዎቹ በትይዩ ሲገናኙ የአሁኑን እኩል ለማድረግ ተስማሚ ነው።

 

1.3.2 ተለዋዋጭ ባህሪ;

የእሱ የሙከራ ዑደት እና የመቀያየር ሂደት ሞገዶች።

የማብራት ሂደት; የማብራት መዘግየት ጊዜ td (በርቷል) - ከፊት ለፊት ባለው ቅጽበት እና uGS = UT እና iD መታየት በሚጀምርበት ጊዜ መካከል ያለው የጊዜ ቆይታ; መነሳት ጊዜ tr- uGS ከ uT ወደ በር ቮልቴጅ UGSP የሚወጣበት ጊዜ MOSFET ወደ ያልተሟላ ክልል ውስጥ ይገባል; የ iD ቋሚ ዋጋ የሚወሰነው በፍሳሽ አቅርቦት ቮልቴጅ, UE እና ፍሳሽ ነው የ UGSP መጠን ከ iD ቋሚ ዋጋ ጋር ይዛመዳል. UGS UGSP ከደረሰ በኋላ የተረጋጋ ሁኔታ እስኪደርስ ድረስ ወደላይ በሚወስደው እርምጃ መጨመሩን ይቀጥላል፣ነገር ግን iD አልተለወጠም። የማብራት ጊዜ ቶን - የማብራት መዘግየት ጊዜ እና የመነሻ ጊዜ ድምር።

 

የዘገየ ጊዜ td(ጠፍቷል) - ከተነሳበት ጊዜ ጀምሮ iD ወደ ዜሮ መቀነስ የሚጀምርበት ጊዜ ወደ ዜሮ፣ ሲን በ Rs እና RG ይወጣል፣ እና uGS በአርቢ ኩርባ ወደ UGSP ይወርዳል።

 

የመውደቅ ጊዜ tf- uGS ከ UGSP መውደቁን የሚቀጥልበት እና iD የሚቀንስበት ጊዜ በ uGS <UT እና መታወቂያ ወደ ዜሮ እስኪወድቅ ድረስ። የማጥፋት ጊዜ toff - የመጥፋት መዘግየት ጊዜ እና የመውደቅ ጊዜ ድምር።

 

1.3.3 MOSFET የመቀያየር ፍጥነት.

MOSFET የመቀያየር ፍጥነት እና የሲን መሙላት እና መሙላት ትልቅ ግንኙነት አለው, ተጠቃሚው ሲን ሊቀንስ አይችልም, ነገር ግን የመንዳት ዑደት ውስጣዊ ተቃውሞ Rsን ይቀንሳል, የጊዜ ቋሚን ለመቀነስ, የመቀያየር ፍጥነትን ለማፋጠን, MOSFET በ polytronic conductivity ላይ ብቻ ይተማመናል. የ oligotronic ማከማቻ ውጤት የለም, እና ስለዚህ የመዝጋት ሂደቱ በጣም ፈጣን ነው, ከ10-100ns የመቀያየር ጊዜ, የክወና ድግግሞሽ እስከ 100kHz ወይም ከዚያ በላይ ሊሆን ይችላል, ከዋናው የኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎች ከፍተኛው ነው.

 

በመስክ የሚቆጣጠሩ መሳሪያዎች በእረፍት ጊዜ ምንም የግቤት ጅረት አያስፈልጋቸውም። ነገር ግን, በመቀያየር ሂደት ውስጥ, የግቤት አቅም (capacitor) መሙላት እና መልቀቅ ያስፈልጋል, ይህም አሁንም የተወሰነ የመንዳት ኃይል ያስፈልገዋል. የመቀየሪያ ድግግሞሹ ከፍ ባለ መጠን የሚፈለገውን የማሽከርከር ኃይል ይጨምራል።

 

1.4 ተለዋዋጭ የአፈጻጸም ማሻሻል

የመሳሪያውን ቮልቴጅ, የአሁኑን, ድግግሞሽን ግምት ውስጥ ማስገባት ከመሳሪያው ትግበራ በተጨማሪ, ነገር ግን መሳሪያውን እንዴት እንደሚከላከለው, መሳሪያውን በጉዳት ጊዜያዊ ለውጦችን ማድረግ የለበትም. በእርግጥ thyristor የሁለት ባይፖላር ትራንዚስተሮች ጥምረት ነው፣ ከትልቅ አካባቢ የተነሳ ትልቅ አቅም ጋር ተዳምሮ የዲቪ/ዲቲ አቅሙ የበለጠ ተጋላጭ ነው። ለዲ/ዲቲ በተጨማሪም የተራዘመ የመተላለፊያ ክልል ችግር አለው፣ ስለዚህ በጣም ከባድ ገደቦችን ያስገድዳል።

የኃይል MOSFET ጉዳይ በጣም የተለየ ነው። የዲቪ/ዲቲ እና የዲ/ዲቲ አቅሙ ብዙ ጊዜ የሚገመተው በአንድ ናኖሴኮንድ (በማይክሮ ሰከንድ ሳይሆን) ካለው አቅም አንፃር ነው። ነገር ግን ይህ ቢሆንም, ተለዋዋጭ የአፈፃፀም ገደቦች አሉት. እነዚህ ከ MOSFET ኃይል መሠረታዊ መዋቅር አንፃር መረዳት ይቻላል።

 

የአንድ ኃይል MOSFET አወቃቀር እና ተመጣጣኝ ዑደት። በሁሉም የመሳሪያው ክፍሎች ውስጥ ካለው አቅም በተጨማሪ MOSFET በትይዩ የተገናኘ ዳዮድ እንዳለው መታሰብ አለበት። ከተወሰነ እይታ, ጥገኛ ትራንዚስተርም አለ. (ልክ IGBT ተውሳክ thyristor እንዳለው)። እነዚህ የ MOSFETs ተለዋዋጭ ባህሪ ጥናት ውስጥ አስፈላጊ ነገሮች ናቸው።

 

በመጀመሪያ ከ MOSFET መዋቅር ጋር የተያያዘው ውስጣዊ ዳይኦድ የተወሰነ የበረዶ መንሸራተት አቅም አለው። ይህ ብዙውን ጊዜ የሚገለጸው በነጠላ የመጥፋት አቅም እና ተደጋጋሚ የበረዶ መጥፋት ችሎታ ነው። የተገላቢጦሽ ዲ/ዲት ትልቅ ሲሆን ዳይዲው በጣም ፈጣን የሆነ የልብ ምት (pulse spike) ይገጥመዋል፣ ይህም ወደ ንፋስ ክልል ውስጥ የመግባት አቅም ያለው እና የአቫላንቼ አቅሙ ካለፈ በኋላ መሳሪያውን ሊጎዳ ይችላል። ልክ እንደ ማንኛውም የፒኤን መጋጠሚያ diode፣ ተለዋዋጭ ባህሪያቱን መመርመር በጣም ውስብስብ ነው። ወደ ፊት አቅጣጫ የሚመራ እና በተቃራኒው አቅጣጫ የሚከለክለው የፒኤን መገናኛ ከሚለው ቀላል ጽንሰ-ሀሳብ በጣም የተለዩ ናቸው. አሁኑኑ በፍጥነት በሚቀንስበት ጊዜ ዲዮዲዮው በተቃራኒው የመልሶ ማግኛ ጊዜ ተብሎ ለሚታወቀው ለተወሰነ ጊዜ የተገላቢጦሽ የማገድ ችሎታውን ያጣል. በተጨማሪም የፒኤን መገናኛው በፍጥነት እንዲሠራ የሚፈለግበት እና በጣም ዝቅተኛ ተቃውሞ የማያሳይበት ጊዜ አለ. አንድ ጊዜ በሃይል MOSFET ውስጥ ወደ ዳይኦድ ከተከተተ፣ የተወጉት አናሳ ተሸካሚዎች የ MOSFETን ውስብስብነት እንደ መልቲትሮኒክ መሳሪያ ይጨምራሉ።

 

የመሸጋገሪያ ሁኔታዎች ከመስመር ሁኔታዎች ጋር በቅርበት የተያያዙ ናቸው, እና ይህ ገጽታ በመተግበሪያው ውስጥ በቂ ትኩረት ሊሰጠው ይገባል. ተጓዳኝ ችግሮችን ለመረዳት እና ለመተንተን ለማመቻቸት የመሳሪያውን ጥልቅ እውቀት ማግኘት አስፈላጊ ነው.