Mosfet - wat is it? Strukturele en technologyske funksjes

Yn dit artikel sille jo leare oer dit elemint as de mosfet. Dat is, hokker eigenskippen, dy't brûkt wurdt yn de moderne elektronica, sil wurde besprutsen hjirûnder. Jo kinne fine twa soarten macht transistors - MOSFET en IGBT. Se wurde brûkt yn pulsed hege macht converters - inverters, macht foarrieden. It moat rekken allegear fan 'e mooglikheden fan dizze eleminten.

basisynformaasje

Dêrby moat opmurken wurde dat de IGBT en mosfet transistors by steat te jaan in tige hege macht nei de lading. Yn alle fan dizze apparaat blykt te wêzen hiel lyts yn grutte. Effisjinsje grutter transistors hawwe wearden fan 95%. Yn mosfet en IGBT hawwe ien ding mien - se ha lûken isolearre, konsekwinsje - ferbân kontrôle parameters. Negative temperatuer koëffisjint fan dizze apparaten dy't mooglik makket sokke transistors te wêzen resistint foar koarte circuits. Om datearje mosfety mei normalisearre oerbelêsting tiidwearde produsearre troch hast alle bedriuwen.

Drivers foar behear

Om't der gjin hjoeddeistige yn de kontrôle circuit, yn in statysk modus, jo kinne gjin gebrûk meitsje fan de standertsysteembelle skema. It makket mear betsjutting te brûken in spesjale driver - in yntegrearre sirkwy. In protte bedriuwen meitsjen apparaten dy't tastean jo te beheare inkele macht transistors, likegoed as brêgen en in heale mile (trije-fase en twa-fase). Se kinne útfiere in ferskaat oan stipefunksjes - te beskermjen tsjin overcurrent of koarte-circuit, likegoed as in grutte spanning drip yn 'e mosfet driver sirkwy. Hokker soarte fan sirkwy sil besprutsen wurde yn mear detail hjirûnder. Dêrby moat opmurken wurde dat de spanning drip oer de macht transistor kontrôle circuit - dit is in tige gefaarlik fenomeen. Machtige mosfety kin feroarje nei in oare bestjoeringssystemen modus (lineêre), sadat sil net slagje. Crystal transistor oververhit en baarnt út.

fault modus

Home helper funksje drivers - it is overcurrent beskerming. It is needsaaklik om te sjen nau oan de macht transistor te wurkjen yn ien fan 'e stringen - koarte-circuit. Overcurrent kin him foardwaan foar hokker reden, mar de meast foarkommende - sirkwy fan de lading of op 'e lea. Dêrom, jimme moatte goed útfiere behear mosfetami.

Overloading komt troch bepaalde skaaimerken fan it sirkwy. Mooglike foarkommen fan oergeande of omkearde herstel hjoeddeistige fan in semiconductor spanner transistor skouders. Opheffing fan sokke oerbelêsting komt circuit design metoade. Used chain foarmjen paad (snubbers), útfierd yn de wjerstannen seleksje poarte control circuit wurdt isolearre út hege spanning en aktuele bân.

As de transistor draait op doe't der in fout komt foar yn 'e lading

Doe't de lading koarte-circuit komt foar yn samler circuit current is beheind ta in bepaalde spanning oan 'e poarte, en de steepness fan de skaaimerken fan de transistor. Yn it iten keatling tagelyk is der in bepaald kapasiteit, sa de ynterne ferset fan de boarne kin net útoefenje syn ynfloed op de koarte-circuit current. Sadree't de schakelaar komt, yn 'e transistor hjoeddeistige kapasiteit stadichoan begjint te ûntstean omdat der parasitêr inductance yn samler sirkwy. Dat feit is de reden dat der in spanning dip.

falske stean

Nei de oergong klear is, ta de macht transistor wurdt folslein tapast voltage. Dat sil liede ta it feit dat de measte fan de macht sil wurde dissipated yn de semiconductor crystal. It kin konkludearre wurde dat it koarte-circuit modus is wis te wêzen ûnderbrutsen nei in beskaat tiidsbestek. It moat wêze genôch te elimineren falske alaarms. Typysk, de tiid is yn it berik 1 ... 10 microseconds. transistor skaaimerken moatte wêze lykas en fernear it overload maklik.

Laden koarte-circuit doe't de transistor

Allyksa ta de saak oan 'e oarder hjirboppe, aktive wurdt beheind troch de skaaimerken fan de transistor. It groeit op in taryf dat wurdt bepaald troch de inductance (parasitêr). Foardat dizze aktuele berikt dêr in konstante fêst-state wearde, sil tanimme yn samler voltage. De poarte voltage wurdt ferhege fanwege de Miller effekt.

De hjoeddeistige by samler nimt ta, en dat kin tige útkomme boppe it fêst-state wearde. It is foar dizze modus wurdt net allinnich dat it kanaal mosfet wurdt skeakelt ôf, mar ek de mooglikheid fan 'e spanning limyt.

De spanning tapast oan 'e poarte fan' e transistor hinget direkt koartsluting hjoeddeistige. Mar mei in ôfnimmen fan de poarte spanning fan 'e semiconductor elemint is frij nijsgjirrich byld. De sêding voltage wurdt ferhege en as in konsekwinsje, conduction ferliezen wurde ferhege. Stabiliteit fan koarte-circuit transistor is nau besibbe oan 'e steepness fan syn eigenskippen.

RS en de hjoeddeiske amplification faktor

De hegere KU at mosfetov hjoeddeistige, wat leger de sêding voltage. Se binne ek by steat en fernear koarte tiid overload. Oan de oare kant, Semiconductors, dy't mear resistint foar koarte circuits hawwe in tige hege saturation voltage. Ferliezen hawwe ek hiel wichtige.

Hoe grutter de maksimale wearde fan it koartsluting hjoeddeistige hat pionier mosfet as ienfâldige Kalman enkelit transistor. Typysk, it is tsien kear it nominale hjoeddeiske wearde (mits de poarte spanning is tastiene). It grutste part fan de fabrikanten (Europeeske en Aziatyske) produsearret transistors dat kin fernear sokke laden wurdt, en wurde net beskeadige.

Bestjoerder overload beskerming fan 'e boppeste earm

Der binne ferskate metoaden foar overload reis eleminten. Mei de help fan bestjoerders út ferskillende fabrikanten kinne útfiere gjin beskermjende funksjes, de meast effisjinte manier. As in overload is nedich om te ferminderjen de poarte voltage. Yn dit gefal, de erkenning fan 'e need operaasje tiid tanimt.

Dit resultearret te heffen falske barre beskerming circuits. Hjir syn hoe nei kontrôle mosfet: besykje te feroarjen it capacitance fan 'e capacitor. At jo it antwurd tiid om in koartsluting, it hiele circuit wurket goed. De circuit brûkt ferskate eleminten dy't hawwe bepaalde ferantwurdlikheden. Bygelyks, keppele oan in bestjoerder, "ERR" kinne jo bepale de tiid-capacitor overload analyse.

emergency operaasje

Diskear tuskenskoft wurdt makke konstante aktuele oerstap circuit yn samler sirkwy. Dit jout in spanning drip oan 'e poarte fan' e semiconductor elemint. Yn dat gefal, as der gjin cessation fan de overload, de transistor is oergien ôf nei 10 ms. Beskerming is útskeakele nei sille fuortsmiten wurde fan de ynbring sinjaal. Mei dit dien trigger beskerming sirkwy.

As it wurdt tapast, is it nedich om omtinken te jaan oan harren lingte fan de tiid troch dêr't de reclosing mosfet transistor. Hokker soarte fan wikseljen op en wat binne de funksjes? Tink derom dat dy tiid moat grutter wêze as de termyske tiid konstante (tiid) fan 'e semiconductor chip op dêr't in transistor wurdt makke.

Neidielen fan it circuit

Yn it circuit wjerstannen wurde brûkt dy't hawwe in hege kapasiteit, mar se ha in hiel hege inductance (parasitêr, as gefolch fan it brûken fan bepaalde materialen en technologyen). En foar de perfekte funksjonearjen fan de regelingen is nedich dat de container hat west tichtby nul. Wjerstannen brûkt foar it mjitten Pulse aktive moatte foldwaan oan de boppesteande betingst. Op de top fan de wjerstannen wurde ferliezen enoarme macht. En it effekt op de effisjinsje fan 'e hiele hege-kant driver circuit.

Mar der binne wikseljen rûnten, dy't ferminderjen macht ferlies. saturation voltage yn elts gefal hinget ôf fan de hjoeddeiske samler. Mosfet (dat is, bepraat yn it artikel) lit dy relaasje, kin sein wurde lineêr fanwege it feit dat fan de transistor drain hjoeddeistige net ôf fan it kanaal wjerstân (aktyf). Mar krêftige IGBT transistors dizze relaasje is net strekkende, mar jo kinne maklik selektearje de spanning dy't oerienkomt mei de fereaske hjoeddeistige beskerming.

Three-fase bridge driver

Yn sokke regelings lykas tapast oan in wjerstannen it mjitten fan de aktuele wearde. beskerming current wurdt bepaald troch middel fan in spanning divider. Wiidferspraat populariteit krige driver IR2130, dy't soargje foar in stabyl circuit operaasje by voltages oant 600 volts. De circuit befettet in fjild effekt type transistor waans Drain wurdt iepene (it tsjinnet om oan te jaan de oanwêzigens sande en skild). Mosfet fêstmakke op it foarum troch middel fan stive jumpers yn de kwalitative isolemint om dizze redenen. It befettet in fersterker dy't genereart in bepaalde referinsje en feedback sinjalen. Mei de bestjoerder wurdt foarme troch in fertraging tiid tusken it wikseljen transistors fan 'e legere en de boppeste skouders te foarkommen foarkommen fan in troch aktuele.

Algemien, ôfhinklik fan 'e wiziging tiid fan 0,2 ms ... 2. De IR2130 bestjoerder wurdt brûkt foar de útfiering fan 'e beskerming skema, der is gjin funksje om te beheinen de maksimale wearde fan' e poarte spanning op it stuit fan koartsluting. Yn de ûntwikkelingsfaze earm circuits moat betocht wurde dat de shutdown fan de brêge komt nei 1 ms nei it begjin fan in koartsluting. Dus, de hjoeddeiske (benammen yn 'e oanwêzigens fan in aktive lading) is grutter as de wearde dy't wie berekkene. Te resetten beskerming modus en werom te gean nei it wurk, dan moat produsearje macht út de bestjoerder of de filing fan syn ynfier warjen voltage.

Low-side drivers

Om produsearje kontrôle mosfet transistors fan de legere earm, der binne hege-kwaliteit chip bedrijven de Motorola, bygelyks, MS33153. Dit stjoerprogramma is bysûnder, omdat it kin wurde mei súkses brûkt foar twa soarten fan beskerming (voltage en hjoeddeiske). Der is ek in funksje dy't skiedt de beide modus - overload en koartsluting. It is mooglik om de krekte spanning (negative kontrôle). Dit is brûkber foar gefallen dêr't it is nedich om kontrôle modules mei hege kapasiteit en foldwaande hege poarte lading. IGBT beskerming modus is útskeakele (dit is de neiste analogen mosfetov) út 'e krêft oanbod spanning falt ûnder 11 volts.