Mosfet - hvad er det? Strukturelle og teknologiske funktioner

I denne artikel vil du lære om dette element som MOSFET. Det vil sige, hvilke egenskaber, som bruges i moderne elektronik, vil blive diskuteret nedenfor. Du kan finde to typer af power transistorer - MOSFET og IGBT. De anvendes i pulserede høj strøm omformere - invertere, strømforsyninger. Den bør overveje alle de funktioner i disse elementer.

grundlæggende oplysninger

Det skal bemærkes, at de IGBT og MOSFET transistorer i stand til at give en meget høj effekt til belastningen. I alt dette apparat synes at være meget lille i størrelse. Effektivitet overstiger transistorer har værdier på 95%. I MOSFET og IGBT har én ting til fælles - de har skodder isoleret, konsekvens - relaterede kontrol parametre. Den negative temperaturkoefficient af disse anordninger, der tillader sådanne transistorer, der er resistente over for kortslutning. Til dato mosfety med normaliseret overbelastning tidsværdi produceret af næsten alle virksomheder.

Drivere til ledelsen

Da der ikke er nogen aktuel i styrekredsen, i en statisk tilstand, kan du ikke bruge standard-ordningen. Det giver mere mening at bruge en speciel driver - et integreret kredsløb. Mange virksomheder fremstiller enheder, der giver dig mulighed for at styre en enkelt power transistorer, samt broer og en halv mil (trefaset og to-fase). De kan udføre en række støttefunktioner - for at beskytte mod overstrøm eller kortslutning, samt et stort spændingsfald i MOSFET driver kredsløb. Hvilken slags kredsløb vil blive beskrevet mere detaljeret nedenfor. Det skal bemærkes, at spændingsfaldet over effekttransistoren styrekredsløb - dette er en meget farlig fænomen. Kraftfuld mosfety kan skifte til en anden driftstilstand (lineær), således at vil mislykkes. Krystal transistor overopheder og brænder ud.

fejl-tilstand

Hjem hjælperfunktionen chauffører - det er overstrømsbeskyttelse. Det er nødvendigt at se nærmere på arbejdet i effekt transistor i en af modes - kortslutning. Overstrøm kan forekomme en eller anden grund, men den mest almindelige - kreds af lasten eller på kroppen. Derfor bør du korrekt gennemførelse ledelsen mosfetami.

Overbelastning opstår på grund af visse funktioner i kredsløbet. Mulig forekomst af forbigående eller omvendt genvinding strøm af en halvleder-diode transistor skuldre. Fjernelse af en sådan overbelastning kredsløbsdesign metode. Brugte kæde danner stien (snubber), udført i modstanden udvalg porten styrekreds er isoleret fra høj spænding og strøm dæk.

Sådan at tænde transistor kortslutning i belastningen

Når der opstår en fejl i belastningen, er strømmen i Brinekredsen begrænset til en spænding i porten, og transkonduktanskreds karakteristika transistor. Forsyningskredsløbet har således en vis kapacitet, så den indre modstand af selve kilden ikke øve indflydelse på kortslutningsstrøm. Når kontakten sker, i transistoren nuværende kapacitet gradvist begynder at forekomme, fordi der er parasitisk induktans i brinekredsen. Dette faktum er grunden til, at der er en spænding dukkert.

falske positiver

Efter overgangen er færdig, til effekttransistoren anvendes fuldt spænding. Dette vil føre til, at de fleste af magt vil blive spredt i halvlederkrystallet. Det kan konkluderes, at kortslutning tilstanden er sikker på at blive afbrudt efter en vis periode. Det burde være nok til at eliminere falske alarmer. Typisk er tiden ligger i intervallet 1 ... 10 mikrosekunder. transistor egenskaber skal være således, at modstå overbelastning nemt.

Indlæse kortslutning når transistoren

Svarende til det tilfælde diskuteret ovenfor, er strøm begrænset af egenskaberne af transistoren. Den vokser med en hastighed, som bestemmes af induktansen (parasitære). Før denne strøm når en konstant stationær værdi, vil kollektorspændingen stige. Gatespændingen er øget på grund af Miller-effekt.

Strømmen ved de samler stiger, og det kan i høj grad overstige den stationære værdi. Det er af denne tilstand er forudsat ikke kun, at kanalen MOSFET er slukket, men også er mulighed for spændingen grænsen.

Spændingen på gaten af transistoren afhænger direkte kortslutningsstrøm. Men med et fald i porten spænding af halvleder element er temmelig interessant billede. Saturation spændingen stiger og, som en konsekvens, øge tabet af ledningsevne. Stabilitet af kortslutning transistor er tæt knyttet til stejlheden af dets karakteristika.

RS og den aktuelle forstærkningsfaktoren

Den højere KU på mosfetov strøm, jo lavere mætning spænding. De er også i stand til at modstå kort tid overbelastning. På den anden side, halvledere, som er mere modstandsdygtige over for kortslutninger har en meget høj mætning spænding. Tabene har også stor betydning.

Jo større den maksimale værdi af kortslutningsstrømmen har pioneer MOSFET end simpel bipolar transistor. Typisk er det ti gange den nominelle strømværdi (forudsat at gatespændingen er tilladte). De fleste af de producenter (europæiske og asiatiske) frembringer transistorer, der kan modstå de belastninger, og som ikke er beskadiget.

beskytter føreren fra den høje side overbelastning

Der er forskellige metoder til overbelastning tur elementer. Med hjælp fra chauffører fra forskellige producenter kan gennemføre eventuelle beskyttende funktioner, den mest effektive måde. Hvis en overbelastning er nødvendigt at reducere gate spænding. I dette tilfælde, anerkendelsen af de akutte operation øges.

Dette resulterer at eliminere falske udløsende beskyttelse kredsløb. Her er hvordan man kan kontrollere MOSFET: forsøge at ændre kapaciteten af kondensatoren. Hvis du ændrer responstiden til en kortslutning, bliver hele kredsløbet fungerer korrekt. Kredsløbet anvender flere elementer, der har vist ansvar. For eksempel koblet til en driver, "ERR" gør det muligt at bestemme tid-kondensator overbelastning analyse.

Nødbetjening

Dette tidsinterval er lavet konstant strøm omskifterkredsløb i brinekredsen. Dette giver et spændingsfald på porten af halvleder-element. I så fald, hvis der ikke er nogen ophør af overbelastningen, transistoren er slukket efter 10 ms. Beskyttelse er deaktiveret efter vil blive fjernet fra indgangssignalet. Med dette gjort beskyttelse triggerkredsløbet.

Når det anvendes, er det nødvendigt at være opmærksom på deres tid, hvorigennem genlukning MOSFET transistor. Hvilken slags tænde og hvad er de funktioner? Bemærk, at denne gang skal være større end den termiske tidskonstant (tid) for halvleder-chip på som en transistor fremstilles.

Ulemper ved kredsløbet

I kredsløbet modstande bruges der har en høj kapacitet, men de har en meget høj induktans (parasitære, på grund af anvendelsen af visse materialer og teknologier). Og for den perfekte funktion af ordningerne er nødvendigt, at beholderen har været tæt på nul. Modstande, der anvendes til måling af puls strøm skal opfylde den ovennævnte betingelse. På toppen af modstandene er ved at miste en enorm magt. Og det påvirker effektiviteten af hele high-side driver kredsløb.

Men der er skifte kredsløb, som reducerer effekttab. mætning spænding i alle tilfælde afhænger af den aktuelle solfanger. MOSFET (der er diskuteret i artiklen) viser dette forhold, kan det siges lineær på grund af det faktum, at fra transistoren drainstrømmen afhænger ikke kanalmodstanden (aktiv). Men magtfulde IGBT transistorer dette forhold ikke er lineær, men du kan nemt vælge den spænding, der svarer til den ønskede strøm beskyttelse.

Tre-fase bro chauffør

I sådanne ordninger som anvendt på en modstand måle aktuelle værdi. beskyttelse strøm bestemmes ved hjælp af en spændingsdeler. Den udbredte popularitet af driverne fik IR2130, som sikrer stabil drift af kredsløbet ved en spænding på op til 600 volt. Kredsløbet indbefatter en felteffekt typen transistor, hvis drain er åbnet (det tjener til at indikere tilstedeværelsen af fejl). Mosfet monteret på tavlen ved hjælp af stive jumpere i den kvalitative isolation af disse grunde. Det omfatter en forstærker, som frembringer en bestemt reference- og feedback-signaler. Med føreren er dannet af en tidsforsinkelse mellem skift transistorer af den nedre og øvre skuldre for at forhindre forekomsten af en gennem strøm.

Generelt, afhængigt af modifikationen på cirka 0,2 ms ... 2. Den IR2130 driver bruges til at implementere beskyttelse ordning, er der ingen funktion til at begrænse den maksimale værdi af gatespændingen på tidspunktet for kortslutning. I udviklingsfasen skal arm kredsløb huskes, at lukning af broen sker efter 1 ms efter starten af en kortslutning. Følgelig strømmen (især i nærværelse af en aktiv belastning) er større end den værdi, der blev beregnet. For at nulstille beskyttelse og vende tilbage til arbejdet, skal det producere strømmen føreren eller indgivelsen af dens indgange blokerende spænding.

Lav-side drivere

At producere kontrol MOSFET transistorer i den nedre arm, der er af høj kvalitet chip virksomheder Motorola, for eksempel, MS33153. Denne driver er speciel, da det med held kan anvendes til to typer beskyttelse (spænding og strøm). Der er også et træk, der adskiller de to tilstande - overbelastning og kortslutning. Det er muligt at tilføre en spænding (negativ kontrol). Dette er nyttigt for de tilfælde, hvor det er nødvendigt at kontrol moduler med høj kapacitet og tilstrækkelig høj gateladning. beskyttelse IGBT er deaktiveret (dette er de nærmeste analoger mosfetov) efter strømforsyningsspændingen falder under 11 volt.