Start Artyku?y Elektronika Tranzystory polowe MOSFET

Partnerzy

www.prototypy.com

helion

www.elektroda.pl

www.zestawyuruchomieniowe.pl

Kredyty Gdynia

Translate this



Tranzystory polowe MOSFET PDF Drukuj
Ocena użytkowników: / 27
SłabyŚwietny 
niedziela, 15 maja 2011 00:00

logo

Tranzystor to p?przewodnikowy element elektroniczny. Zaliczamy go elementw aktywnych gdy? umo?liwia przekszta?canie energii elektrycznej. Rozwini?cie skrtu MOSFET to Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor i oznacza tranzystor  polowy o strukturze metal-tlenek-p?przewodnik.

Produkowane w tej technoligii tranzystory sk?adaj? si? z trzech warstw. Najni?sza z nich to p?ytka wyci?ta z jednorodnego kryszta?u krzemu, ewentualnie z krzemu z domieszk? germanu. Druga w kolejno?ci warstwa to napylona bardzo cieniutka warstwa dielektryka czyli izolatora w postaci krzemionki lub tlenku metalu (tlenki glinu lub cyrkonu). Grubo?? tej warstwy wynosi w zale?no?ci od wykonania oko?o 10 nm (0,000 000 01 metra), a w najlepszych wykonaniach dochodzi obecnie do 1,2 nm. Dla porwnania: 5 atomw krzemu u?o?onych jeden na drugim ma w?a?nie grubo?? zbli?on? do 1,2 nm. Ostatnia warstwa to dobrze przewodz?cy metal. Najcz??ciej wykorzystuje si? do tego celu z?oto. Budowa takiego tranzystora schematycznie przedstawiona jest rysunku 1.


Tranzystory_polowe_MOSFET (1)

Rys. 1. Uproszczony schemat budowy tranzystora MOSFET typu N.


Nale?y zaznaczy?, ?e MOSFETy wyst?puj? w dwch odmianach: typu N orazy typu P, prawie analogicznie jak w przypadku tranzystorw bipolarnych, ktre produkowane s? w odmianach PNP i NPN. Jednak zdecydowanie cz??ciej spotyka si? odmian? N. Dodatkowo rozr?niamy MOSFETy z kana?em zubo?onym czyli takie ktre normalnie s? w??czone (przy zerowym napi?ciu bramka-?rd?o przewodz? na drodze ?rd?o-dren, w praktyce nie spotykane), oraz z kana?em wzbogaconym, czyli takie, ktre w normalnym stanie s? wy??czone i nie przewodz? na drodze ?rd?o-dren. Przewodz? dopiero gdy napi?cie mi?dzy bramk? a ?rd?em przekroczy warto?? UGSth (zwane napi?ciem progowym otwierania, r?nym dla r?nych MOSFETw, wynosz?cym kilka woltw, ale zazwyczaj nie wolno przekroczy? warto?ci oko?o 15...20V bo sko?czy si? to uszkodzeniem tranzystora).

Tranzystory_polowe_MOSFET (2)

Rys. 2. Symbole MOSFETw z kana?em wzbogaconym.

Du?? zalet? tranzystorw unipolarnych, a wi?c MOSFETw jest to, ?e s? one sterowane napi?ciowo, w przeciwie?stwie do tranzystorw bipolarnych, ktre sterowane s? pr?dowo. Dzi?ki temu ?atwiej zrozumie? zasad? ich dzia?ania. A dzia?aj? prawie jak zawory hydrauliczne.

Tranzystory_polowe_MOSFET (3)

Rys. 3. Tranzystor MOSFET jako zawr hydrauliczny.

Taki zawr mo?na bardzo ?atwo zamyka? i otwiera?, u?ywaj?c do tego niewielkiej si?y aby sterowa? przep?ywem cieczy pod wysokim ci?nieniem w grubej rurze. Innymi s?owy niewielkim nak?adem pracy uzyskujemy du?y efekt. Mo?na powiedzie?, ?e zawr jest w tym przypadku wzmacniaczem.
Niewielka si?a jak? wk?adamy w przekr?cenie kurka steruje o wiele wi?ksz? si?? wody, ktra napiera na zawr. Dzi?ki tej ich w?a?ciwo?ci mo?emy sterowa? pr?dami i napi?ciami, ktre s? du?o wy?sze ni? te, ktre oferuje nam mikroprocesor bezpo?rednio na swoich wyj?ciach.

Tranzystory_polowe_MOSFET (4)Rys. 4 Zasada dzia?ania MOSFETa z kana?em N

Jak ju? zosta?o wcze?niej wspomniane, typowy MOSFET normalnie nie przewodzi pr?du na drodze ?rd?o-dren. Aby prze??czy? taki tranzystor stan przewodzenia nale?y poda? napi?cie mi?dzy ?rd?o a bramk? jak na powy?szej ilustracji.

Tranzystory_polowe_MOSFET (5)Rys. 5 Pr?d ?rd?o-dren w funkcji napi?cia ?rd?o-bramka przyk?adowego MOSFETa

Na rysunku powy?ej znajduje si? charakterystyka pr?dowo-napi?ciowa tranzystora IRF540. Wida? na niej i? zaczyna on przewodzi? gdy napi?cie bramka-?rd?o zbli?y si? do 4 woltw. Jednak do pe?nego otwarcia potrzebuje nawet 7 woltw. To znacznie wi?cej ni? oferuje nam typowy mikroprocesor.
W niektrych zastosowaniach mo?e wystarczy? pr?d przewodzenia na poziomie 15 amperw, dost?pny przy napi?ciu bramka-?rd?o 5V. Ale co zrobi?, gdy jest to zdecydowanie za ma?o? S? dwa wyj?cia. Mo?na zastosowa? specjalne MOSFETy z obni?onym napi?ciem UGSth np. BUZ10L. Mo?na te? zastosowa? uk?ad podwy?szaj?cy napi?cie. Jednak bez wzgl?du na zastosowane rozwi?zania czy tranzystory, ka?dy MOSFET posiada kilka kluczowych parametrw. S? to:

  • Dopuszczalne napi?cie ?rd?o-dren, w literaturze oznaczane jako UDSmax
  • Maksymalny pr?d drenu IDmax
  • Progowe napi?cie otwierania UGSth
  • Rezystancja ?rd?o-dren w stanie ca?kowitego otwarcia RDSon

W wielu zastosowaniach kluczowy jest parametr RDSon gdy? po?rednio okre?la nam straty mocy, ktrych oczywi?cie nie chcemy. Dla przyk?adu we?my tranzystor w obudowie TO-220 o rezystancji RDSon = 0,05? i uk?ad w ktrym p?ynie pr?d o nat??eniu 4A.

Tranzystory_polowe_MOSFET (6)Rys. 6 Element p?przewodnikowy w obudowie TO-220

Policzmy straty mocy:

UDS=0,05?*4A=0,2V

P=0,2V*4A=0,8W


Moc strat, jak? jest w stanie rozproszy? tranzystor w obudowie TO-220 wynosi niewiele ponad 1W, wi?c w tym przypadku obesz?oby si? bez radiatora. Jednak dla pr?du 10A straty wynios? ju? 5W, a wi?c bez radiatora si? nie obejdzie. Uoglniaj?c: im mniejsze RDSon tym lepiej. Dlatego przy doborze MOSFETw do konkretnego zastosowania nale?y zawsze bra? pod uwag? ten parametr. W praktyce wraz ze wzrostem dopuszczalnego napi?cia UDSmax ro?nie rezystancja ?rd?o-dren. Z tego to powodu nie nale?y dobiera? tranzystorw z wi?kszym, ni? jest to wymagane, UDSmax.

DataOdwiedzinKomentarze
Suma278883
Pt. 1560
Cz. 14150
Śr. 13210
Wt. 12230
 

Komentarze  

 
+9 #1 marek 2011-05-19 18:06
swietny artykul...duzo informacji...gratulacje dla autora...
Cytować
 
 
+7 #2 Pawel 2011-08-22 19:14
konkret, duzo sie mozna dowiedziec jak ktos nie do konca wie jak to dziala i co jest wazne.
Cytować
 
 
+5 #3 Mark II 2011-08-31 13:47
Cytować
 

Dodaj komentarz


Kod antysapmowy
Odśwież

Licznik

Artyku? przeczytano: 27909

Sonda

Sk?d wiesz o www.mikrokontrolery.org
 

Statystyka

Użytkowników : 1
Artykułów : 28
Zakładki : 1
Odsłon : 399499

Facebook

Logowanie



www.mikrokontrolery.org, Powered by Joomla! Designed by SiteGround web hosting