Er zijn twee hoofdtypen MOSFET: het split-junction-type en het geïsoleerde poort-type. Junction MOSFET (JFET) wordt genoemd omdat het twee PN-overgangen en een geïsoleerde poort heeftMOSFET(JGFET) wordt genoemd omdat de poort volledig geïsoleerd is van andere elektroden. Momenteel is de MOSFET met geïsoleerde poort de meest gebruikte MOSFET, ook wel MOSFET (metal-oxide-semiconductor MOSFET) genoemd; daarnaast zijn er PMOS-, NMOS- en VMOS-vermogens-MOSFET's, evenals de onlangs gelanceerde πMOS- en VMOS-vermogensmodules, enz. .
Volgens de verschillende kanaalhalfgeleidermaterialen zijn het junctietype en het isolerende poorttype verdeeld in kanaal en P-kanaal. Indien verdeeld op basis van de geleidbaarheidsmodus, kan MOSFET worden onderverdeeld in uitputtingstype en versterkingstype. Junction-MOSFET's zijn allemaal van het uitputtingstype, en MOSFET's met geïsoleerde poort zijn zowel van het uitputtingstype als het versterkingstype.
Veldeffecttransistors kunnen worden onderverdeeld in junctie-veldeffecttransistors en MOSFET's. MOSFET's zijn onderverdeeld in vier categorieën: N-kanaaluitputtingstype en versterkingstype; P-kanaaluitputtingstype en versterkingstype.
Kenmerken van MOSFET
Het kenmerk van een MOSFET is de zuidpoortspanning UG; die de afvoerstroom-ID regelt. Vergeleken met gewone bipolaire transistors hebben MOSFET's de kenmerken van een hoge ingangsimpedantie, weinig ruis, een groot dynamisch bereik, een laag stroomverbruik en een gemakkelijke integratie.
Wanneer de absolute waarde van de negatieve voorspanning (-UG) toeneemt, neemt de depletielaag toe, neemt het kanaal af en neemt de drainstroom ID af. Wanneer de absolute waarde van de negatieve voorspanning (-UG) afneemt, neemt de depletielaag af, neemt het kanaal toe en neemt de drainstroom ID toe. Het is te zien dat de drainstroom-ID wordt bestuurd door de poortspanning, dus de MOSFET is een spanningsgestuurd apparaat, dat wil zeggen dat de veranderingen in de uitgangsstroom worden bestuurd door veranderingen in de ingangsspanning, om versterking te bereiken en andere doeleinden.
Wanneer MOSFET wordt gebruikt in circuits zoals versterking, moet, net als bij bipolaire transistors, ook een voorspanning aan de poort worden toegevoegd.
De poort van de veldeffectbuis van de junctie moet worden aangelegd met een spervoorspanning, dat wil zeggen dat een negatieve poortspanning moet worden aangelegd op de N-kanaalbuis en een positieve poortklauw moet worden aangelegd op de P-kanaalbuis. Versterkte MOSFET met geïsoleerde poort moet voorwaartse poortspanning toepassen. De poortspanning van een isolerende MOSFET in de uitputtingsmodus kan positief, negatief of "0" zijn. De methoden voor het toevoegen van bias omvatten de vaste bias-methode, de zelf geleverde bias-methode, de directe koppelingsmethode, enz.
MOSFETheeft veel parameters, waaronder DC-parameters, AC-parameters en limietparameters, maar bij normaal gebruik hoeft u alleen op de volgende hoofdparameters te letten: verzadigde drain-source-stroom IDSS-afknijpspanning Up, (verbindingsbuis en uitputtingsmodus geïsoleerd poortbuis, of inschakelspanning UT (versterkte geïsoleerde poortbuis), transconductantie gm, drain-source doorslagspanning BUDS, maximale vermogensdissipatie PDSM en maximale drain-source stroom IDSM.
(1) Verzadigde afvoerbronstroom
De verzadigde drain-source-stroom IDSS verwijst naar de drain-source-stroom wanneer de poortspanning UGS = 0 in een junctie- of uitputtingsgeïsoleerde poort-MOSFET.
(2) Afknijpspanning
De afknijpspanning UP verwijst naar de poortspanning wanneer de drain-source-verbinding net wordt verbroken in een MOSFET met geïsoleerde poort van het junctie- of uitputtingstype. Zoals weergegeven in 4-25 voor de UGS-ID-curve van de N-kanaalbuis, is de betekenis van IDSS en UP duidelijk te zien.
(3) Inschakelspanning
De inschakelspanning UT verwijst naar de poortspanning wanneer de drain-source-verbinding zojuist is gemaakt in de versterkte geïsoleerde poort-MOSFET. Figuur 4-27 toont de UGS-ID-curve van de N-kanaalbuis, en de betekenis van UT is duidelijk te zien.
(4) Transconductantie
Transconductantie gm vertegenwoordigt het vermogen van de poortbronspanning UGS om de afvoerstroom ID te regelen, dat wil zeggen de verhouding van de verandering in de afvoerstroom ID tot de verandering in de poortbronspanning UGS. 9m is een belangrijke parameter om het versterkingsvermogen van te metenMOSFET.
(5) Doorslagspanning afvoerbron
De drain-source doorslagspanning BUDS verwijst naar de maximale drain-source-spanning die de MOSFET kan accepteren wanneer de gate-source-spanning UGS constant is. Dit is een beperkende parameter en de bedrijfsspanning die op de MOSFET wordt toegepast, moet lager zijn dan BUDS.
(6) Maximale vermogensdissipatie
De maximale vermogensdissipatie PDSM is ook een limietparameter, die verwijst naar de maximale vermogensdissipatie van de drain-source die is toegestaan zonder verslechtering van de MOSFET-prestaties. Bij gebruik moet het werkelijke stroomverbruik van MOSFET minder zijn dan PDSM en een bepaalde marge overlaten.
(7) Maximale afvoerbronstroom
De maximale drain-source-stroom IDSM is een andere limietparameter, die verwijst naar de maximale stroom die mag passeren tussen de drain en de source wanneer de MOSFET normaal werkt. De bedrijfsstroom van de MOSFET mag de IDSM niet overschrijden.
1. MOSFET kan worden gebruikt voor versterking. Omdat de ingangsimpedantie van de MOSFET-versterker erg hoog is, kan de koppelcondensator klein zijn en hoeven er geen elektrolytische condensatoren te worden gebruikt.
2. De hoge ingangsimpedantie van MOSFET is zeer geschikt voor impedantietransformatie. Het wordt vaak gebruikt voor impedantietransformatie in de ingangstrap van meertrapsversterkers.
3. MOSFET kan worden gebruikt als variabele weerstand.
4. MOSFET kan gemakkelijk worden gebruikt als constante stroombron.
5. MOSFET kan als elektronische schakelaar worden gebruikt.
MOSFET heeft de kenmerken van lage interne weerstand, hoge weerstandsspanning, snel schakelen en hoge lawine-energie. Het ontworpen stroombereik is 1A-200A en het spanningsbereik is 30V-1200V. We kunnen de elektrische parameters aanpassen aan de toepassingsgebieden en toepassingsplannen van de klant om de productbetrouwbaarheid van de klant, de algehele conversie-efficiëntie en het concurrentievermogen van de productprijzen te verbeteren.
MOSFET versus transistorvergelijking
(1) MOSFET is een spanningsregelelement, terwijl een transistor een stroomregelelement is. Wanneer slechts een kleine hoeveelheid stroom uit de signaalbron mag worden afgenomen, moet een MOSFET worden gebruikt; wanneer de signaalspanning laag is en er een grote hoeveelheid stroom uit de signaalbron mag worden afgenomen, moet een transistor worden gebruikt.
(2) MOSFET gebruikt meerderheidsdragers om elektriciteit te geleiden, daarom wordt het een unipolair apparaat genoemd, terwijl transistors zowel meerderheidsdragers als minderheidsdragers hebben om elektriciteit te geleiden. Het wordt een bipolair apparaat genoemd.
(3) De source en drain van sommige MOSFET's kunnen door elkaar worden gebruikt, en de gate-spanning kan positief of negatief zijn, wat flexibeler is dan bij transistors.
(4) MOSFET kan werken onder zeer kleine stroom- en zeer lage spanningsomstandigheden, en het productieproces ervan kan gemakkelijk veel MOSFET's op een siliciumwafel integreren. Daarom worden MOSFET's op grote schaal gebruikt in grootschalige geïntegreerde schakelingen.
Hoe de kwaliteit en polariteit van MOSFET te beoordelen
Selecteer het bereik van de multimeter tot RX1K, sluit het zwarte testsnoer aan op de D-pool en het rode testsnoer op de S-pool. Raak de G- en D-polen tegelijkertijd aan met uw hand. De MOSFET moet zich in een onmiddellijke geleidingstoestand bevinden, dat wil zeggen dat de meternaald naar een positie met een kleinere weerstand zwaait. en vervolgens de G- en S-polen met uw handen aanraakt, zou de MOSFET geen reactie moeten hebben, dat wil zeggen dat de meternaald niet teruggaat naar de nulpositie. Op dit moment moet worden geoordeeld dat de MOSFET een goede buis is.
Selecteer het bereik van de multimeter tot RX1K en meet de weerstand tussen de drie pinnen van de MOSFET. Als de weerstand tussen de ene pin en de andere twee pinnen oneindig is, en deze is na het verwisselen van de meetsnoeren nog steeds oneindig, dan is deze pin de G-pool en de andere twee pinnen de S-pool en de D-pool. Meet vervolgens met een multimeter eenmalig de weerstandswaarde tussen de S-pool en de D-pool, verwissel de meetsnoeren en meet opnieuw. Degene met de kleinere weerstandswaarde is zwart. Het meetsnoer is aangesloten op de S-pool en het rode meetsnoer is aangesloten op de D-pool.
MOSFET-detectie en voorzorgsmaatregelen voor gebruik
1. Gebruik een aanwijsmultimeter om de MOSFET te identificeren
1) Gebruik de weerstandsmeetmethode om de elektroden van de junctie-MOSFET te identificeren
Volgens het fenomeen dat de voorwaartse en achterwaartse weerstandswaarden van de PN-overgang van de MOSFET verschillend zijn, kunnen de drie elektroden van de junctie-MOSFET worden geïdentificeerd. Specifieke methode: Stel de multimeter in op het R×1k-bereik, selecteer twee willekeurige elektroden en meet respectievelijk hun voorwaartse en achterwaartse weerstandswaarden. Wanneer de voorwaartse en achterwaartse weerstandswaarden van twee elektroden gelijk zijn en enkele duizenden ohm bedragen, dan zijn de twee elektroden respectievelijk de drain D en de source S. Omdat bij junctie-MOSFET's de drain en source uitwisselbaar zijn, moet de resterende elektrode de gate G zijn. U kunt ook het zwarte meetsnoer (rood testsnoer is ook acceptabel) van de multimeter tegen een willekeurige elektrode aanraken, en het andere meetsnoer tegen raak de resterende twee elektroden achtereenvolgens aan om de weerstandswaarde te meten. Wanneer de tweemaal gemeten weerstandswaarden ongeveer gelijk zijn, is de elektrode die in contact staat met de zwarte meetkabel de gate en zijn de andere twee elektroden respectievelijk de drain en de source. Als de tweemaal gemeten weerstandswaarden beide erg groot zijn, betekent dit dat dit de omgekeerde richting van de PN-overgang is, dat wil zeggen dat het beide omgekeerde weerstanden zijn. Er kan worden vastgesteld dat het een N-kanaal MOSFET is en dat de zwarte testkabel is aangesloten op de poort; als de tweemaal gemeten weerstandswaarden zijn De weerstandswaarden zijn erg klein, wat aangeeft dat het een voorwaartse PN-overgang is, dat wil zeggen een voorwaartse weerstand, en er wordt vastgesteld dat het een P-kanaal MOSFET is. Het zwarte meetsnoer wordt ook op de poort aangesloten. Als de bovenstaande situatie zich niet voordoet, kunt u de zwarte en rode meetsnoeren vervangen en de test uitvoeren volgens de bovenstaande methode totdat het elektriciteitsnet is geïdentificeerd.
2) Gebruik de weerstandsmeetmethode om de kwaliteit van MOSFET te bepalen
De weerstandsmeetmethode bestaat uit het gebruik van een multimeter om de weerstand te meten tussen de source en drain van de MOSFET, gate en source, gate en drain, gate G1 en gate G2 om te bepalen of deze overeenkomt met de weerstandswaarde aangegeven in de MOSFET-handleiding. Het bestuur is goed of slecht. Specifieke methode: Stel eerst de multimeter in op het R×10- of R×100-bereik en meet de weerstand tussen de source S en de drain D, meestal in het bereik van tientallen ohm tot enkele duizenden ohm (dit is te zien in de handleiding vermeldt dat bij verschillende modellen buizen de weerstandswaarden verschillend zijn), als de gemeten weerstandswaarde groter is dan de normale waarde, kan dit te wijten zijn aan slecht intern contact; als de gemeten weerstandswaarde oneindig is, kan het een interne gebroken pool zijn. Stel vervolgens de multimeter in op het R×10k-bereik en meet vervolgens de weerstandswaarden tussen poorten G1 en G2, tussen de poort en de bron, en tussen de poort en de afvoer. Als de gemeten weerstandswaarden allemaal oneindig zijn, betekent dit dat de buis normaal is; als de bovenstaande weerstandswaarden te klein zijn of als er een pad is, betekent dit dat de buis slecht is. Opgemerkt moet worden dat als de twee poorten in de buis kapot zijn, de componentvervangingsmethode kan worden gebruikt voor detectie.
3) Gebruik de inductiesignaalinvoermethode om het versterkingsvermogen van MOSFET te schatten
Specifieke methode: Gebruik het R×100-niveau van de weerstand van de multimeter, sluit het rode testsnoer aan op de source S en het zwarte testsnoer op de drain D. Voeg een voedingsspanning van 1,5 V toe aan de MOSFET. Op dit moment wordt de weerstandswaarde tussen de afvoer en de bron aangegeven door de meternaald. Knijp vervolgens met uw hand in de poort G van de junctie-MOSFET en voeg het geïnduceerde spanningssignaal van het menselijk lichaam toe aan de poort. Op deze manier zullen, als gevolg van het versterkingseffect van de buis, de drain-source-spanning VDS en de drain-stroom Ib veranderen, dat wil zeggen dat de weerstand tussen de drain en de source zal veranderen. Hieruit kan worden afgeleid dat de meternaald in grote mate zwaait. Als de naald van de draagbare roosternaald weinig beweegt, betekent dit dat het versterkingsvermogen van de buis slecht is; als de naald sterk zwaait, betekent dit dat het versterkingsvermogen van de buis groot is; als de naald niet beweegt, betekent dit dat de buis slecht is.
Volgens de bovenstaande methode gebruiken we de R×100-schaal van de multimeter om de junctie-MOSFET 3DJ2F te meten. Open eerst de G-elektrode van de buis en meet de drain-source-weerstand RDS op 600Ω. Nadat u de G-elektrode met uw hand hebt vastgehouden, draait de meternaald naar links. De aangegeven weerstand RDS is 12kΩ. Als de meternaald groter draait, betekent dit dat de buis goed is. , en heeft een groter versterkingsvermogen.
Er zijn een paar punten waar u op moet letten bij het gebruik van deze methode: Ten eerste, wanneer u de MOSFET test en de poort met uw hand vasthoudt, kan de naald van de multimeter naar rechts draaien (de weerstandswaarde neemt af) of naar links (de weerstandswaarde neemt toe). . Dit komt door het feit dat de wisselspanning die door het menselijk lichaam wordt geïnduceerd relatief hoog is, en dat verschillende MOSFET's verschillende werkpunten kunnen hebben wanneer ze worden gemeten met een weerstandsbereik (werkend in de verzadigde zone of in de onverzadigde zone). Uit tests is gebleken dat de RDS van de meeste buizen toeneemt. Dat wil zeggen, de wijzer van het horloge zwaait naar links; de RDS van enkele buizen neemt af, waardoor de wijzer van het horloge naar rechts zwaait.
Maar ongeacht de richting waarin de wijzer van het horloge zwaait, zolang de wijzer van het horloge groter zwaait, betekent dit dat de buis een groter versterkingsvermogen heeft. Ten tweede werkt deze methode ook voor MOSFET's. Maar er moet worden opgemerkt dat de ingangsweerstand van de MOSFET hoog is en dat de toegestane geïnduceerde spanning van de poort G niet te hoog mag zijn, dus knijp de poort niet rechtstreeks met uw handen. U moet het geïsoleerde handvat van de schroevendraaier gebruiken om het hek met een metalen staaf aan te raken. , om te voorkomen dat de door het menselijk lichaam geïnduceerde lading rechtstreeks aan de poort wordt toegevoegd, waardoor de poort kapot gaat. Ten derde moeten de GS-polen na elke meting worden kortgesloten. Dit komt omdat er een kleine hoeveelheid lading op de GS-junctiecondensator zal zitten, waardoor de VGS-spanning wordt opgebouwd. Het gevolg is dat de wijzers van de meter mogelijk niet bewegen als u opnieuw gaat meten. De enige manier om de lading te ontladen is door de lading tussen de GS-elektroden te kortsluiten.
4) Gebruik de weerstandsmeetmethode om ongemarkeerde MOSFET's te identificeren
Gebruik eerst de methode voor het meten van weerstand om twee pinnen met weerstandswaarden te vinden, namelijk de source S en de drain D. De overige twee pinnen zijn de eerste gate G1 en de tweede gate G2. Noteer eerst de weerstandswaarde tussen de source S en de drain D, gemeten met twee meetsnoeren. Verwissel de meetsnoeren en meet opnieuw. Noteer de gemeten weerstandswaarde. Degene met de grootste tweemaal gemeten weerstandswaarde is het zwarte meetsnoer. De aangesloten elektrode is de drain D; het rode meetsnoer is aangesloten op de bron S. De S- en D-polen die door deze methode worden geïdentificeerd, kunnen ook worden geverifieerd door het versterkingsvermogen van de buis te schatten. Dat wil zeggen dat het zwarte meetsnoer met groot versterkingsvermogen is aangesloten op de D-pool; het rode meetsnoer is 8-polig met de aarde verbonden. De testresultaten van beide methoden moeten hetzelfde zijn. Nadat u de posities van afvoer D en bron S hebt bepaald, installeert u het circuit volgens de overeenkomstige posities van D en S. Over het algemeen zullen G1 en G2 ook in volgorde worden uitgelijnd. Dit bepaalt de posities van de twee poorten G1 en G2. Dit bepaalt de volgorde van de D-, S-, G1- en G2-pinnen.
5) Gebruik de verandering in de omgekeerde weerstandswaarde om de grootte van de transconductantie te bepalen
Wanneer u de transconductantieprestaties van de VMOSN-kanaalverbeterings-MOSFET meet, kunt u het rode testsnoer gebruiken om de source S en het zwarte testsnoer aan te sluiten op de drain D. Dit komt overeen met het toevoegen van een sperspanning tussen de source en de drain. Op dit moment is de poort open en is de omgekeerde weerstandswaarde van de buis zeer onstabiel. Selecteer het ohm-bereik van de multimeter tot het hoge weerstandsbereik van R×10kΩ. Op dit moment is de spanning in de meter hoger. Wanneer u het rooster G met uw hand aanraakt, zult u merken dat de omgekeerde weerstandswaarde van de buis aanzienlijk verandert. Hoe groter de verandering, hoe hoger de transconductantiewaarde van de buis; Als de transconductantie van de te testen buis erg klein is, gebruik dan deze methode om te meten. Wanneer de omgekeerde weerstand weinig verandert.
Voorzorgsmaatregelen voor het gebruik van MOSFET
1) Om MOSFET veilig te kunnen gebruiken, mogen de grenswaarden van parameters zoals het gedissipeerde vermogen van de buis, de maximale drain-source-spanning, de maximale gate-source-spanning en de maximale stroom in het circuitontwerp niet worden overschreden.
2) Bij gebruik van verschillende typen MOSFET's moeten deze strikt in overeenstemming met de vereiste bias op het circuit worden aangesloten en moet de polariteit van de MOSFET-bias in acht worden genomen. Er is bijvoorbeeld een PN-overgang tussen de gate-source en drain van een junctie-MOSFET, en de gate van een N-kanaalbuis kan niet positief worden voorgespannen; de poort van een P-kanaalbuis kan niet negatief worden voorgespannen, enz.
3) Omdat de ingangsimpedantie van MOSFET extreem hoog is, moeten de pinnen worden kortgesloten tijdens transport en opslag, en moeten ze worden verpakt met een metalen afscherming om te voorkomen dat extern geïnduceerd potentieel door de poort kapot gaat. Houd er met name rekening mee dat MOSFET niet in een plastic doos kan worden geplaatst. Het is het beste om het in een metalen doos te bewaren. Let er tegelijkertijd op dat de buis vochtbestendig blijft.
4) Om inductieve doorslag van de MOSFET-poort te voorkomen, moeten alle testinstrumenten, werkbanken, soldeerbouten en circuits zelf goed geaard zijn; soldeer bij het solderen van de pinnen eerst de bron; voordat u verbinding maakt met het circuit, moeten alle buisuiteinden met elkaar worden kortgesloten en moet het kortsluitmateriaal worden verwijderd nadat het lassen is voltooid; bij het verwijderen van de buis uit het componentenrek moeten geschikte methoden worden gebruikt om ervoor te zorgen dat het menselijk lichaam geaard is, zoals het gebruik van een aardingsring; natuurlijk, indien geavanceerd. Een met gas verwarmde soldeerbout is handiger voor het lassen van MOSFET's en zorgt voor veiligheid; de buis mag niet in het circuit worden gestoken of eruit worden getrokken voordat de stroom is uitgeschakeld. Bij het gebruik van MOSFET moet op bovenstaande veiligheidsmaatregelen worden gelet.
5) Let bij het installeren van MOSFET op de installatiepositie en probeer te voorkomen dat u zich dicht bij het verwarmingselement bevindt; om trillingen van de buisfittingen te voorkomen, is het noodzakelijk om de buismantel vast te draaien; Wanneer de pinkabels gebogen zijn, moeten ze 5 mm groter zijn dan de wortelgrootte om ervoor te zorgen dat de pinkabels niet buigen en luchtlekkage veroorzaken.
Voor vermogens-MOSFET's zijn goede warmteafvoeromstandigheden vereist. Omdat vermogens-MOSFET's worden gebruikt onder omstandigheden met hoge belasting, moeten er voldoende koellichamen worden ontworpen om ervoor te zorgen dat de temperatuur van de behuizing de nominale waarde niet overschrijdt, zodat het apparaat langdurig stabiel en betrouwbaar kan werken.
Kortom, om een veilig gebruik van MOSFET’s te garanderen zijn er veel zaken waar je op moet letten en daarnaast moeten er diverse veiligheidsmaatregelen genomen worden. De meerderheid van het professionele en technische personeel, vooral de meerderheid van de elektronische enthousiastelingen, moet te werk gaan op basis van hun feitelijke situatie en praktische manieren vinden om MOSFET's veilig en effectief te gebruiken.
Posttijd: 15 april 2024
