MOSFET - hva er det? Strukturelle og teknologiske funksjoner

I denne artikkelen vil du lære om dette elementet som MOSFET. Det er, hvilke egenskaper, som brukes i moderne elektronikk, vil bli diskutert nedenfor. Du kan finne to typer effekttransistorene - MOSFET og IGBT. De brukes i pulserende høy strøm konverter - vekselrettere, strømforsyninger. Det bør vurdere alle funksjonene til disse elementene.

grunnleggende informasjon

Det bør bemerkes at IGBT og MOSFET-transistorene i stand til å gi en meget høy strøm til belastningen. I alle av denne enheten ser ut til å være svært liten i størrelse. Effektivitet stiger transistorer har verdier på 95%. I MOSFET og IGBT har en ting til felles - de har skodder isolert, konsekvens - relaterte kontrollparametere. Negativ temperaturkoeffisient av disse anordninger som gjør at slike transistorer for å være motstandsdyktig mot kortslutninger. Hittil mosfety med normalisert overbelastning tidsverdi produsert av nesten alle selskaper.

Drivere for ledelse

Siden det er ingen strøm i styrekretsen, i en statisk modus, kan du ikke bruke standard ordningen. Det er mer fornuftig å bruke en spesiell driver - en integrert krets. Mange selskaper produserer enheter som lar deg administrere enkle effekttransistorer, samt broer og en halv mil (tre-fase og to-fase). De kan utføre en rekke forskjellige støttefunksjoner - for å beskytte mot overstrøm eller kortslutning, så vel som et stort spenningsfall i MOSFET driver krets. Hva slags krets vil bli nærmere omtalt nedenfor. Det bør bemerkes at spenningsfallet over kraft transistor styrekretsen - dette er en veldig farlig fenomen. Kraftig mosfety kan endre til en annen driftsmodus (lineær), så det vil mislykkes. Crystal transistor overopphetet og brenner ut.

feilmodus

Hjem hjelpefunksjon sjåfører - det er overspenningsvern. Det er nødvendig å se nærmere på makten transistor til å jobbe i en av modiene - kortslutning. Strøm kan oppstå en eller annen grunn, men den vanligste - krets av lasten eller på kroppen. Derfor bør du implementere riktig forvaltning mosfetami.

Overbelastning oppstår på grunn av visse trekk ved kretsen. Mulig forekomst av forbigående eller revers gjenvinningsstrøm av en halvlederdiode transistor skuldre. Fjerning av en slik overbelastning oppstår kretsdesign metode. Brukt kjededannende bane (dempere), utført i motstanden velgerporten styrekrets er isolert fra høy spenning og strøm dekk.

Ettersom transistoren slås på når det oppstår en feil i lasten

Når det oppstår en feil i lasten, blir strømmen i kollektor-krets er begrenset til en spenning på porten, og transkonduktans karakteristika for transistoren. Tilførselskretsen har således en viss kapasitet, slik at den indre motstand av kilden i seg selv ikke kan utøve sin innflytelse på kortslutningsstrømmen. Når bryteren finner sted, i transistoren nåværende kapasitet gradvis begynner å forekomme fordi det er parasittisk induktans i kuldebærerkretsen. Dette faktum er grunnen til at det er en spenning dip.

falske positiver

Etter at overgangen er fullført, til effekttransistoren er fullstendig påført spenning. Dette vil føre til det faktum at mesteparten av strømmen blir forsvant på halvlederkrystall. Det kan konkluderes med at kortslutnings modus er sikker på å bli avbrutt etter en viss tid. Det bør være nok til å eliminere falske alarmer. Typisk er den tid i området 1 ... 10 mikrosekunder. Transistorenes karakteristika må være slik at det tåler overbelastning lett.

Load kortslutning når transistoren

På samme måte som tilfellet er omtalt ovenfor, blir strømmen begrenset av egenskapene til transistoren. Den vokser med en hastighet som bestemmes av induktansen (parasittiske). Før denne strømmen når en konstant stabil-tilstandsverdi, vil kollektorspenningen øker. Portspenningen er økt på grunn av Miller-effekt.

Den aktuelle signalnivå på kollektoren øker, og det kan i stor grad overskrider den stasjonære verdi. Det er av denne modusen er tilveiebragt ikke bare at den kanal MOSFET er slått av, men også er muligheten for spenningsgrensen.

Den spenning som påtrykkes porten i transistoren avhenger direkte kortslutningsstrøm. Men med en nedgang i gate spenning av halvlederelementet er ganske interessant bilde. Metningsspenningen økes, og som en konsekvens, blir ledetapene øker. Stabilitet av kortslutnings transistor er nært knyttet til den steilheten av dets egenskaper.

RS og strømforsterkning faktor

Jo høyere KU ved mosfetov strøm, jo lavere metningsspenningen. De er også i stand til å tåle kort tid overbelastning. På den annen side, halvledere, som er mer motstandsdyktig mot kortslutninger ha en meget høy metningsspenningen. Tap har også svært viktig.

Jo større den maksimale verdi av kortslutningsstrømmen har Pioneer MOSFET enn enkel bipolar transistor. Vanligvis er det ti ganger den nominelle strømverdi (forutsatt at portspenningen er tillatt). De fleste av produsentene (europeiske og asiatiske) produserer transistorer som tåler slike belastninger, og er ikke skadet.

beskytte føreren mot høytrykkssiden overbelastning

Det finnes ulike metoder for overbelastning tur elementer. Med hjelp av drivere fra forskjellige produsenter kan implementere eventuelle beskyttende funksjoner, den mest effektive måten. Hvis en overbelastning er nødvendig for å redusere portspenningen. I dette tilfellet er den erkjennelse av redningsoperasjon tiden øker.

Dette fører til å eliminere falske utløser beskyttelseskretser. Her er hvordan du sjekke MOSFET: prøv å endre kapasitansen til kondensatoren. Hvis du endrer responstiden til en kortslutning, er hele kretsen fungerer. Kretsen benytter flere elementer som har visse oppgaver. For eksempel, er koplet til en driver, "FEIL" gjør det mulig å bestemme den tids kondensatoren overbelastning analyse.

nøddrift

Dette tidsintervall er laget konstantstrømbryterkrets i kuldebærerkretsen. Dette gir et spenningsfall på porten til halvlederelementet. I dette tilfellet, hvis det ikke er opphør av overbelastning, blir transistoren slås av etter 10 ms. Beskyttelse blir sperret etter vil bli fjernet fra inngangssignalet. Med dette gjort triggerbeskyttelseskrets.

Når det er brukt, er det nødvendig å ta hensyn til deres lenge gjennom som gjenlukking MOSFET transistor. Hva slags inn- og hva er funksjonene? Legg merke til at denne tiden bør være større enn den termiske tidskonstanten (tid) av halvlederkretsen på hvilken en transistor fremstilles.

Ulemper av kretsen

I kretsen motstander er anvendt som har en høy kapasitet, men de har en meget høy induktans (parasittiske, på grunn av bruk av visse materialer og teknologier). Og for en perfekt funksjon av ordningene er nødvendig at beholderen har vært nær null. Motstander som brukes for måling av pulsstrømmen må oppfylle den ovennevnte betingelse. På toppen av motstandene taper enorm makt. Og det påvirker effektiviteten i hele high-side driver krets.

Men det finnes koblingsstyrende kretser, noe som reduserer strømbrudd. metningsspenningen i alle fall er avhengig av strømavtakeren. MOSFET (som er diskutert i artikkelen) viser dette forholdet, kan det sies lineær på grunn av det faktum at fra transistoren drenstrømmene ikke er avhengig av kanalmotstanden (aktiv). Men kraftige IGBT transistorer dette forholdet er ikke lineær, men du kan enkelt velge spenning som tilsvarer den nødvendige strøm beskyttelse.

Tre-fase bro driver

I slike ordninger som anvendt på en motstand som måler den aktuelle verdi. beskyttelsesstrøm bestemmes ved hjelp av en spenningsdeler. Utbredt popularitet mottatt driver IR2130, noe som gir en stabil krets drift ved spenninger opp til 600 volt. Kretsen innbefatter en felteffekt-transistor hvis avløp er åpnet (det tjener til å angi tilstedeværelsen av feil). MOSFET monteres på platen ved hjelp av stive hoppere i den kvalitative isolasjon for disse grunner. Den omfatter en forsterker som genererer et bestemt referanse og tilbakekoplingssignaler. Med driveren er dannet av en tidsforsinkelse mellom svitsjetransistorene i nedre og øvre skuldre for å hindre opptreden av en strøm gjennom.

Generelt, avhengig av modifiseringstiden på 0,2 ms ... 2. Den IR2130 driveren brukes til å implementere den beskyttelsen ordningen, er det ingen funksjon for å begrense den maksimale verdi av portspenningen ved tidspunktet for kortslutningen. I utbyggingsfasen armen kretser må huskes at stansen av broen skjer etter 1 ms etter begynnelsen av en kortslutning. Følgelig er strømmen (spesielt i nærvær av en aktiv belastning) som er større enn den verdi som ble beregnet. Slik tilbakestiller beskyttelsesmodus og gå tilbake til arbeidet, bør det produsere strøm av sjåføren eller innlevering av dens innganger sperrespenningen.

Low-side drivere

For å produsere kontroll MOSFET transistorer av den nedre armen, det er høy kvalitet på chip bedrifter Motorola, for eksempel MS33153. Denne driveren er spesiell, da den kan med hell brukes til to typer beskyttelse (spennings- og strøm). Det er også en funksjon som skiller de to moduser - overbelastning og kortslutning. Det er mulig å tilføre en spenning (negativ kontroll). Dette er nyttig for de tilfeller hvor det er nødvendig å gjøre styremoduler med høy kapasitet og tilstrekkelig høy gate ladning. IGBT beskyttelsesmodus er deaktivert (dette er den mest nærliggende analoger mosfetov) etter at strømtilførselsspenningen faller under 11 volt.