Mosfet - ano ito? Structural at teknolohikal na mga tampok

Sa artikulong ito ay mong malaman ang tungkol sa elemento bilang ang mosfet. Iyon ay, kung ano ang mga ari-arian, na kung saan ay ginagamit sa mga modernong electronics, ay tinalakay sa ibaba. Maaari mong mahanap ang dalawang uri ng kapangyarihan transistors - MOSFET at IGBT. Sila ay ginagamit sa pulsed converter mataas na kapangyarihan - inverters, kapangyarihan supplies. Dapat itong isaalang-alang ang lahat ng mga tampok sa mga elementong ito.

pangunahing impormasyon

Dapat ito ay nabanggit na ang IGBT at mosfet transistors magagawang magbigay ng isang mataas na kapangyarihan sa pag-load. Sa lahat ng device na ito ay lilitaw upang maging lubhang maliit na sa laki. Kahusayan ay lumampas transistors ay may halaga ng 95%. Sa mosfet at IGBT ay may isang bagay sa karaniwang - sila ay may shutters ihiwalay, bilang kinahinatnan - kaugnay control parameter. Negatibong temperatura koepisyent ng mga aparatong ito pumapayag sa naturang transistors upang maging lumalaban sa maikling circuits. Upang lagyan ng petsa mosfety sa naging normal Sobra na oras na halaga na ginawa ng halos lahat ng mga kumpanya.

Driver para sa pamamahala

Dahil walang kasalukuyang sa control circuit, sa isang static na mode, hindi mo maaaring gamitin ang standard scheme. Ito ay gumagawa ng higit pang kahulugan upang gamitin ang isang espesyal na driver - isang integrated circuit. Maraming mga kompanya ng paggawa aparato na nagbibigay-daan sa iyo upang pamahalaan solong kapangyarihan transistors, pati na rin ang mga tulay at kalahating-milya (tatlong-phase at dalawang-phase). Maaari silang magsagawa ng iba't-ibang mga pag-andar ng suporta - upang maprotektahan laban sa overcurrent o maikling-circuit, pati na rin ang isang malaking boltahe drop sa circuit mosfet driver. Anong uri ng circuit ay tinalakay nang mas detalyado sa ibaba. Dapat ito ay nabanggit na ang boltahe drop sa kabila ng power transistor control circuit - ito ay isang napaka-mapanganib na kababalaghan. Napakahusay na mosfety maaaring magbago sa ibang operating mode (linear), kaya na ay mabibigo. Crystal transistor overheats at Burns out.

fault mode

Home helper function na driver - ito ay over-kasalukuyang proteksyon. Ito ay kinakailangan upang tumingin mabuti ang power transistor upang gumana sa isa sa mga mode - maikling-circuit. Overcurrent ay maaaring mangyari para sa anumang kadahilanan, ngunit ang pinaka-karaniwang - circuit ng pagkarga o sa katawan. Samakatuwid, dapat mong maayos ipatupad ang pamamahala mosfetami.

Labis na pasanin ay nangyayari dahil sa mga tiyak na mga tampok ng circuit. Mga posibleng pangyayari ng transient o reverse recovery kasalukuyang ng isang semikondaktor diode transistor balikat. Pag-alis ng naturang Sobra nangyayari circuit pamamaraan na disenyo. Ginamit chain bumubuo ng path (snubbers), natupad sa risistor seleksyon gate control circuit ay ihiwalay mula sa mataas na boltahe at kasalukuyang mga gulong.

Bilang ng mga transistor nag-on kapag fault ay nangyayari sa load

Kapag ang isang fault ay nangyayari sa mga pag-load, ang kasalukuyang sa kolektor circuit ay limitado sa isang boltahe sa gate, at transconductance mga katangian ng ang transistor. Ang supply ng circuit sa gayon ay may isang tiyak na kapasidad, sa gayon ang panloob na pagtutol ng source mismo ay hindi maaaring pilitin ang impluwensya nito sa short-circuit kasalukuyang. Sa sandaling ang switch ay nangyayari, sa transistor kasalukuyang kapasidad dahan-dahan ay nagsisimula na mangyari dahil may parasitiko inductance sa kolektor circuit. katunayan na ito ay ang dahilan na mayroong isang boltahe dip.

false positives

Matapos ang paglipat ay natapos na, sa power transistor ay ganap na inilapat boltahe. Ito ay humantong sa ang katunayan na ang karamihan ng kapangyarihan ay pang-anyaya sa semiconductor kristal. Ito ay maaaring concluded na ang mga short-circuit mode ay sigurado na maging interrupted matapos ang isang tiyak na tagal ng panahon. Dapat ito ay sapat na upang maiwasan ang mga maling alarma. Karaniwan, ang oras ay nasa hanay 1 ... 10 microseconds. transistor katangian ay dapat na tulad ng upang mapaglabanan ang Sobra na madali.

Mag-load ng short-circuit kapag ang transistor

Katulad din sa kaso ng tinalakay sa itaas, ang kasalukuyang ay limitado sa pamamagitan ng mga katangian ng ang transistor. Ito ay lumalaki sa isang rate na kung saan ay natutukoy sa pamamagitan ng inductance (parasitiko). Bago ang kasalukuyang umabot ang tapat na halaga tumatag-estado, ang mga kolektor boltahe ay dagdagan. Ang gate boltahe ay nadagdagan dahil sa ang Miller epekto.

Ang kasalukuyang sa pagtaas kolektor, at maaari itong lubos na lumampas ang halaga ng tumatag-estado. Ito ay para sa mga mode na ito ay ibinigay hindi lamang na ang channel mosfet ay nakasara, ngunit din ay ang posibilidad ng ang limitasyon ng boltahe.

Ang boltahe inilapat sa gate ng transistor ay depende direkta short circuit kasalukuyang. Ngunit sa isang pagbawas sa ang gate boltahe ng ang elemento ng semiconductor ay medyo kawili-wiling mga larawan. Ang saturation boltahe ay nadagdagan at bilang isang kinahinatnan, pagpapadaloy pagkalugi ay nadagdagan. Katatagan ng short-circuit transistor ay malapit na nauugnay sa steepness ng kanyang mga katangian.

RS at ang kasalukuyang factor amplification

Ang mas mataas na KU sa mosfetov kasalukuyang, mas mababa ang saturation boltahe. Sila ay din able sa makatiis maikling panahon Sobra. Sa kabilang dako, Semiconductors, na kung saan ay mas lumalaban sa maikling circuits ay may isang mataas na saturation boltahe. Pagkatalo ay mayroon ding napaka-makabuluhan.

Ang mas malaki ang maximum na halaga ng short circuit kasalukuyang may pioneer mosfet kaysa sa simpleng bipolar transistor. Kadalasan, ito ay sampung beses ang nominal kasalukuyang halaga (na ibinigay na ang gate boltahe ay ipinahihintulot). Karamihan sa mga tagagawa (European at Asian) gumagawa transistors na maaaring makatiis tulad na naglo-load, at hindi nasira.

protektahan ang mga driver mula sa mataas na-side Sobra

May mga iba't-ibang mga pamamaraan para sa mga elemento Sobra na biyahe. Sa tulong ng mga driver mula sa iba't ibang mga tagagawa ay maaaring ipatupad ang anumang proteksiyon function, ang pinaka-mahusay na paraan. Kung ang isang Sobra na ay kinakailangan upang mabawasan ang gate boltahe. Sa kasong ito, ang pagkilala ng mga pang-emergency na mga pagtaas ng operasyon oras.

Nagreresulta ito upang maalis ang mga maling naghuhudyat proteksyon circuits. Narito kung paano upang suriin ang mosfet: subukan upang baguhin ang kapasidad ng kapasitor. Kung binago mo ang oras ng pagtugon sa isang maikling circuit, ang buong circuit ay gumagana nang maayos. circuit ay gumagamit ng ilang mga elemento na may ilang mga responsibilidad. Halimbawa, kaisa sa isang driver, "ERR" ay nagbibigay-daan sa iyo upang matukoy ang oras-kapasitor Sobra na pagtatasa.

emergency operasyon

Ito agwat ng oras ay ginawa pare-pareho ang kasalukuyang paglipat circuit sa kolektor circuit. Ito ay magbibigay sa isang boltahe drop sa gate ng element semiconductor. Sa kasong iyon, kung walang pagtigil ng Sobra, ang transistor naka-off pagkatapos ng 10 ms. Protection ay hindi pinagana pagkatapos ay aalisin mula sa input signal. Gamit ang tapos trigger proteksyon circuit.

Kapag ito ay inilapat, ito ay kinakailangan upang bigyang-pansin ang kanilang mga haba ng oras sa pamamagitan ng kung saan ang reclosing mosfet transistor. Anong uri ng paglipat sa at kung ano ang mga katangian? Tandaan na ang oras na ito ay dapat na mas malaki kaysa sa thermal oras pare-pareho (oras) ng semiconductor chip kung saan ang isang transistor ay manufactured.

Disadvantages ng circuit

Sa circuit resistors ay ginagamit na may isang mataas na kapasidad, ngunit mayroon silang isang napaka-mataas na inductance (parasitiko, dahil sa ang paggamit ng mga tiyak na materyales at mga teknolohiya). At para sa mga perpektong paggana ng mga scheme ay kinakailangan na ang lalagyan ay malapit sa zero. Resistors ginagamit para sa pagsukat pulse kasalukuyang ay dapat matugunan ang mga sa itaas na kondisyon. Sa itaas ng mga resistors ay hindi nawawala ang napakalaking kapangyarihan. At ito ay nakakaapekto sa kahusayan ng buong driver circuit high-side.

Ngunit may mga lumilipat circuits, na mabawasan ang kapangyarihan pagkawala. saturation boltahe sa anumang kaso ay depende sa kasalukuyang collector. Mosfet (ibig sabihin, ay itinuturing sa artikulo) ay nagpapakita ng relasyon na ito, maaari naming sabihin, linear dahil sa ang katunayan na ang kasalukuyang sa alulod ng transistor ay hindi nakasalalay sa mga pagtutol channel (aktibo). Ngunit malakas na IGBT transistors relasyon na ito ay hindi linear, ngunit maaari mong madaling piliin ang boltahe na tumutugon sa kinakailangang kasalukuyang proteksyon.

Three-phase bridge driver

Sa mga naturang scheme bilang inilapat sa isang risistor pagsukat ng kasalukuyang halaga. proteksyon kasalukuyang ay natutukoy sa pamamagitan ng isang boltahe divider. Lakit popularity natanggap driver IR2130, na kung saan ay nagbibigay ng isang matatag na circuit operasyon sa voltages ng hanggang sa 600 volts. circuit ay may kasamang field effect i-type ang transistor na ang alisan ng tubig ay binuksan (ito ay nagsisilbi upang ipahiwatig ang pagkakaroon ng pagkakamali). Mosfet naka-mount sa board sa pamamagitan ng mahigpit na jumpers sa mapaghambing paghihiwalay para sa mga kadahilanang ito. Ito ay nagsasama ng isang amplifier na bumubuo ng isang tiyak na reference at feedback signal. Gamit ang driver ay nabuo sa pamamagitan ng isang oras na pagkaantala sa pagitan ng mga paglipat transistors ng mas mababa at itaas na balikat upang maiwasan ang paglitaw ng isang hanggang.

Sa pangkalahatan, depende sa pagbabago ng panahon ng 0.2 ms ... 2. Ang IR2130 driver ay ginagamit upang ipatupad ang proteksyon pamamaraan, walang function na upang malimitahan ang maximum na halaga ng gate boltahe sa panahon ng short circuit. Sa bahaging pag-unlad braso circuits ay dapat na remembered na ang pag-shutdown ng bridge ay nangyayari pagkatapos ng 1 ms pagkatapos ng simula ng isang maikling circuit. Bilang resulta, ang kasalukuyang (lalo na sa presensya ng isang aktibong load) ay mas malaki kaysa sa halaga na ay kalkulahin. Upang i-reset proteksyon mode at bumalik sa trabaho, dapat itong makabuo ng kapangyarihan off ang driver o ang pag-file ng kanyang input boltahe blocking.

driver mababang-side

Upang makabuo ng control mosfet transistors ng mas mababang braso, may mga mataas na kalidad na chip kumpanya sa Motorola, halimbawa, MS33153. driver na ito ay espesyal na, tulad ng ito ay maaaring matagumpay na ginamit para sa dalawang mga uri ng proteksyon (boltahe at kasalukuyang). Mayroon ding isang tampok na naghihiwalay sa dalawang mga mode - Sobra at maikling circuit. Ito ay posible na magbigay ng isang boltahe (negatibong control). Ito ay kapaki-pakinabang para sa mga kaso kung saan ito ay kinakailangan upang gumawa ng control module na may mataas na kapasidad at sapat na mataas na gate bayad. IGBT proteksyon mode ay hindi pinagana (ito ay ang pinakamalapit na analogues mosfetov) pagkatapos ng power supply boltahe ay bumaba sa ibaba 11 volts.