Ключи на полевых транзисторах, схемы, применение, типы
Ключи на полевых транзисторах широко используются для коммутации аналоговых и цифровых сигналов.
В аналоговых ключах обычно используют транзисторы с управляющим p-n-переходом или МДП-транзисторы с индуцированным каналом. В цифровых ключах обычно используют МДП-транзисторы с индуцированным каналом. В последнее время полевые транзисторы все чаще используют в силовой импульсной электронике.
Ключи на полевых транзисторах отличаются малым остаточным напряжением. Они могут коммутировать слабые сигналы (в единицы микровольт и меньше). Это следствие того, что выходные характеристики полевых транзисторов проходят через начало координат.
Для примера изобразим выходные характеристики транзистора с управляющим переходом и каналом p-типа в области, прилегающей к началу координат (рис. 3.17). Обратим внимание, что характеристики в третьем квадранте соответствуют заданным напряжениям между затвором и стоком.
Однако минимальное сопротивление включенного ключа на полевом транзисторе может быть больше, чем ключа на биполярном транзисторе (т. е. наклон самой круто поднимающейся характеристики полевого транзистора может быть меньше, чем наклон соответствующей характеристики на биполярном транзисторе). Поэтому при значительном токе падение напряжения на полевом транзисторе может быть больше, чем падение напряжения на биполярном транзисторе.
Иногда остаточным напряжением на ключе называют не то напряжение, которое соответствует нулевому току, а то, которое соответствует некоторому значительному току ключа. Это нужно иметь в виду, чтобы понять смысл на первый взгляд парадоксального утверждения, встречающегося у некоторых авторов и состоящего в том, что остаточное напряжение ключей на полевых транзисторах больше, чем ключей на биполярных транзисторах, и поэтому «полевой транзистор обладает худшими ключевыми свойствами по сравнению с биполярным». Кстати будет сказать, что наличие подобных на первый взгляд противоречивых утверждений полезно воспринимать как знак того, что выбор конкретного решения (в данном случае выбор для коммутации полевого или биполярного транзистора) следует осуществлять на основе всестороннего анализа.
В статическом состоянии ключ на полевом транзисторе потребляет очень малый ток управления. Однако этот ток увеличивается при увеличении частоты переключения. Очень большое входное сопротивление ключей на полевых транзисторах фактически обеспечивает гальваническую развязку входных и выходных цепей. Это позволяет обойтись без трансформаторов в цепях управления. Ключи на полевых транзисторах часто менее быстродействующие в сравнении с ключами на биполярных транзисторах.
Схема цифрового ключа на МДП-транзисторе с индуцированным каналом n-типа
Изобразим схему цифрового ключа на МДП-транзисторе с индуцированным каналом n-типа и резистивной нагрузкой и соответствующие временные диаграммы (рис. 3.18).
На схеме изображена емкость нагрузки Сн, моделирующая емкость устройств, подключенных к транзисторному ключу. Очевидно, что при нулевом входном сигнале транзистор заперт и uси= Eс. Если напряжение uвх больше порогового напряжения Uзи. порог транзистора, то он открывается и напряжение uси уменьшается.
Ключи на полевых транзисторах с управляющим p-n-переходом входят в состав различных микросхем серий 284, 504 и др.
Напряжение на ключе в его включенном состоянии Uвкл зависит от сопротивления стока Rc, величины входного сигнала и особенностей стоковых характеристик транзистора. Скорость изменения напряжения на выходе определяется сопротивлением Rc, емкостью Сн и частотными свойствами транзистора.
Схема цифрового ключа на МДП-транзисторе с нагрузочным МДП-транзистором
Изобразим схему цифрового ключа на МДП-транзисторе с нагрузочным МДП-транзистором (с динамической нагрузкой) (рис. 3.19). Отметим, что при использовании интегральной технологии такой ключ, как ни странно на первый взгляд, изготовить проще в сравнении с рассмотренным выше (ССЫЛКА), имеющим нагрузочный резистор. Транзистор Т1 называют активным, а транзисторТ2 — нагрузочным.
Вначале рассмотрим закрытое состояние ключа. При этом uвх < Uзи.nopoгl , где Uзи.nopoгl — пороговое напряжение для транзистора T1. В этом случае транзистор Т1 закрыт и через оба транзистора протекает очень малый ток (обычно не более 1 нА). При этом напряжение uси1близко к напряжению Ес, а напряжение uси1 близко к нулю. В рассматриваемом состоянии транзисторТ2 также закрыт, хотя напряжение между затвором и истоком этого транзистора положительно (очевидно, что uзи2 = uси2). Но соотношение между параметрами транзисторов обеспечивается именно такое, чтобы в закрытом состоянии ключа выполнялось соотношение uси1= Ес. По крайней мере очевидно, что напряжение uси2не может быть больше порогового напряжения Uзu.nopoг2 для транзистора Т2, иначе бы транзистор Т2 открылся и напряжение на нем уменьшилось.
Теперь рассмотрим открытое состояние ключа. При этом uвх> uзи.порог1. Транзистор Т1 открыт и напряжение uси1 близко к нулю, а напряжение на транзисторе Т2 близко к напряжению питания. В рассматриваемом состоянии транзистор Т2 также открыт, при этом uзи2= uси2= Ес. Но транзисторы конструируют таким образом, чтобы удельная крутизна транзистора Т2 была намного меньше, чем удельная крутизна транзистора T1 .Именно поэтому в открытом состоянии ключа uси1 = 0 (часто это напряжение лежит в пределах 50…100 мВ). Так как удельная крутизна транзистора Т2 мала, ток, протекающий через открытый ключ, сравнительно мал.
Схема цифрового ключа на комплементарных МДП-транзисторах
Изобразим схему цифрового ключа на комплементарных МДП-транзисторах (комплементарный МДП-ключ, КМОП-ключ) (рис. 3.20).
Здесь использованы взаимодополняющие друг друга (комплементарные) транзисторы: транзистор Т, с каналом n-типа и транзистор Т2 с каналом p-типа. Обозначим через Uзи.порог1 и Uзи.порог2 пороговые напряжения для транзисторов соответственно Т1 и Т2. Стоит обратить внимание, что каждое из указанных пороговых напряжений является положительным.
Пусть uвх= 0, тогда, очевидно, транзистор T1 закрыт, а транзистор Т2 открыт. При этом uсн1= Ес, uис2= 0. Если uвх> Uзи.порогl, тогда транзистор Т1 открыт. Пусть, кроме того, uвх> Ес — Uзи.порог2, тогда транзистор Т2 закрыт. При этом uси1= 0, uис2= Ес.
Надо отметить, что если Ес < Uзи.порог1 + Uзи.порог2, то при изменении входного сигнала не возникает ситуация, когда оба транзистора включены. Но если данное неравенство не выполняется, то такая ситуация будет иметь место при некотором промежуточном напряжении uвх, и тогда через транзисторы протекает так называемый сквозной ток. Если длительность переднего фронта и длительность среза (заднего фронта) входного импульса мала, то сквозной ток протекает короткое время, но и в этом случае он оказывает негативное влияние на работу схемы.
Как следует из изложенного, в каждом из двух установившихся режимов, т. е. и в открытом, и в закрытом состоянии, ключ практически не потребляет ток от источника питания. Это первое важное достоинство комплементарного ключа. Вторым важным достоинством комплементарного ключа является резкое отличие выходного напряжения в открытом состоянии ключа (единицы микровольт и менее) и выходного напряжения в закрытом состоянии (это напряжение меньше напряжения питания всего лишь на единицы микровольт и менее). Это обеспечивает высокую помехоустойчивость цифровых схем на комплементарных ключах.
Третьим важным достоинством комплементарного ключа является его повышенное быстродействие. Оно может быть на порядок больше, чем у двух других ранее изученных ключей на полевых транзисторах. Повышенное быстродействие объясняется тем, что как разряд емкости Сн, так и ее заряд происходит через соответствующий открытый транзистор (емкость разряжается через транзистор T1 и заряжается через транзистор Т2). При этом в начале заряда или разряда через соответствующий транзистор протекает большой ток, который быстро изменяет напряжение емкости. Естественно предположить, что входной сигнал поступает от такого же ключа, т. е. или uвх= , или uвх= Ес. В этом случае, чем больше напряжение питания Ес, тем больше отпирающий сигнал на соответствующем транзисторе и тем больше его начальный ток (к примеру, при uвх= 0, uиз2= Ес). Поэтому при увеличении напряжения питания быстродействие комплементарного ключа увеличивается.
Описанные достоинства, а также отработанность технологии изготовления явились причиной широкого использования КМОП-ключей.
Рассмотрим простейшую схему аналогового ключа на МДП-транзисторе (рис. 3.21).
Эта схема получается из предыдущей при замене транзистора Т1 резистором нагрузки, а источника питания — источником входного сигнала.
Подложка транзистора подключена к положительному полюсу источника питания, т. е. к точке с наибольшим потенциалом, для того чтобы p-n-переходы между подложкой и истоком и подложкой и стоком не открывались.
Транзистор этого аналогового ключа работает подобно тому, как работает транзистор Т2 рассмотренного комплементарного ключа. Например, для отпирания транзистора необходимо, чтобы напряжение uупр было малым.
Ключ может коммутировать как положительное, так и отрицательное входное напряжение.
Двунаправленный аналоговый ключ (передающий вентиль) на комплементарных транзисторах
Рассмотрим теперь двунаправленный аналоговый ключ (передающий вентиль) на комплементарных транзисторах (рис. 3.22).
Ключ предназначен для передачи напряжения uас вывода А на вывод В или напряжение ub с вывода В на вывод А. Предполагается, что эти напряжения находятся в пределах от 0 до +Еn. Транзисторы Т1 и Т2 образуют рассмотренный выше комплементарный ключ. Двунаправленный ключ открыт, когда uупр= +Еn. В этом случае по крайней мере один из транзисторов Т3 и Т4 открыт. Ключ закрыт, когда uупр= 0.
Если схему изменить и на затворы транзисторов Т3 и Т4 подавать не только положительные, но и отрицательные напряжения, то ключ будет в состоянии работать не только при положительных, но и отрицательных напряжениях uа и ub.
Ключи на полевых транзисторах с изолированным затвором входят в состав микросхем серий 168, 547 и др., а на комплементарных транзисторах — в состав микросхем серий 590, 591, 176, 561, 1564.
Использование драйвера ключей нижнего и верхнего уровней IR2110 — объяснение и примеры схем
Быть может, после прочтения этой статьи вам не придётся ставить такие же по размерам радиаторы на транзисторы.
Перевод этой статьи.
Небольшое обращение от переводчика:Во-первых, в данном переводе могут быть серьёзные проблемы с переводом терминов, я не занимался электротехникой и схемотехникой достаточно, но всё же что-то знаю; также я пытался перевести всё максимально понятно, поэтому не использовал такие понятия, как бутсрепный, МОП-транзистор и т.п. Во-вторых, если орфографически сейчас уже сложно сделать ошибку (хвала текстовым процессорам с указанием ошибок), то ошибку в пунктуации сделать довольно-таки просто.
И вот по этим двум пунктам прошу пинать меня в комментариях как можно сильнее.
Теперь поговорим уже больше о теме статьи — при всём многообразии статей о построении различных транспортных средств наземного вида (машинок) на МК, на Arduino, на <вставить название>, само проектирование схемы, а тем более схемы подключения двигателя не описывается достаточно подробно. Обычно это выглядит так:
— берём двигатель
— берём компоненты
— подсоединяем компоненты и двигатель
— …
— PROFIT!1!
Но для построения более сложных схем, чем для простого кручения моторчика с ШИМ в одну сторону через L239x, обычно требуется знание о полных мостах (или H-мостах), о полевых транзисторах (или MOSFET), ну и о драйверах для них. Если ничто не ограничивает, то можно использовать для полного моста p-канальные и n-канальные транзисторы, но если двигатель достаточно мощный, то p-канальные транзисторы придётся сначала обвешивать большим количеством радиаторов, потом добавлять кулеры, ну а если совсем их жалко выкидывать, то можно попробовать и другие виды охлаждения, либо просто использовать в схеме лишь n-канальные транзисторы. Но с n-канальными транзисторами есть небольшая проблема — открыть их «по-хорошему» подчас бывает довольно сложно.
Поэтому я искал что-нибудь, что мне поможет с составлением правильной схемы, и я нашёл статью в блоге одного молодого человека, которого зовут Syed Tahmid Mahbub. Этой статьёй я и решил поделится.
Во многих ситуациях мы должны использовать полевые транзисторы как ключи верхнего уровня. Также во многих ситуациях мы должны использовать полевые транзисторы как ключи как и верхнего, так и нижнего уровней. Например, в мостовых схемах. В неполных мостовых схемах у нас есть 1 MOSFET верхнего уровня и 1 MOSFET нижнего уровня. В полных мостовых схемах мы имеем 2 MOSFETа верхнего уровня и 2 MOSFETа нижнего уровня. В таких ситуациях нам понадобится использовать драйвера как высокого, так и низкого уровней вместе. Наиболее распространённым способом управления полевыми транзисторами в таких случаях является использование драйвера ключей нижнего и верхнего уровней для MOSFET. Несомненно, самым популярным микросхемой-драйвером является IR2110. И в этой статье/учебнике я буду говорить о именно о нём.
Вы можете загрузить документацию для IR2110 с сайта IR. Вот ссылка для загрузки: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2110.pdf
Давайте для начала взглянем на блок-схему, а также описание и расположение контактов:
Рисунок 1 — Функциональная блок-схема IR2110
Рисунок 2 — Распиновка IR2110
Рисунок 3 — Описание пинов IR2110
Также стоит упомянуть, что IR2110 выпускается в двух корпусах — в виде 14-контактного PDIP для выводного монтажа и 16-контактного SOIC для поверхностного монтажа.
Теперь поговорим о различных контактах.
VCC — это питание нижнего уровня, должно быть между 10В и 20В. VDD — это логическое питание для IR2110, оно должно быть между +3В и +20В (по отношению к VSS). Фактическое напряжение, которое вы выберете для использования, зависит от уровня напряжения входных сигналов. Вот график:
Рисунок 4 — Зависимость логической 1 от питания
Обычно используется VDD равное +5В. При VDD = +5В, входной порог логической 1 немного выше, чем 3В. Таким образом, когда напряжение VDD = +5В, IR2110 может быть использован для управления нагрузкой, когда вход «1» выше, чем 3 (сколько-то) вольт. Это означает, что IR2110 может быть использован почти для всех схем, так как большинство схем, как правило, имеют питание примерно 5В. Когда вы используете микроконтроллеры, выходное напряжение будет выше, чем 4В (ведь микроконтроллер довольно часто имеет VDD = +5В). Когда используется SG3525 или TL494 или другой ШИМ-контроллер, то, вероятно, придётся их запитывать напряжением большим, чем 10В, значит на выходах будет больше, чем 8В, при логической единице. Таким образом, IR2110 может быть использован практически везде.
Вы также можете снизить VDD примерно до +4В, если используете микроконтроллер или любой чип, который даёт на выходе 3.3В (например, dsPIC33). При проектировании схем с IR2110, я заметил, что иногда схема не работает должным образом, когда VDD у IR2110 был выбран менее + 4В. Поэтому я не рекомендую использовать VDD ниже +4В. В большинстве моих схем уровни сигнала не имеют напряжение меньше, чем 4В как «1», и поэтому я использую VDD = +5V.
Если по каким-либо причинам в схеме уровень сигнала логической «1» имеет напряжение меньшее, чем 3В, то вам нужно использовать преобразователь уровней/транслятор уровней, он будет поднимать напряжение до приемлемых пределов. В таких ситуациях я рекомендую повышение до 4В или 5В и использование у IR2110 VDD = +5В.
Теперь давайте поговорим о VSS и COM. VSS это земля для логики. COM это «возврат низкого уровня» — в основном, заземление низкого уровня драйвера. Это может выглядеть так, что они являются независимыми, и можно подумать что, пожалуй, было бы возможно изолировать выходы драйвера и сигнальную логику драйвера. Тем не менее, это было бы неправильно. Несмотря на то что внутренне они не связаны, IR2110 является неизолированным драйвером, и это означает, что VSS и COM должны быть оба подключены к земле.
HIN и LIN это логические входы. Высокий сигнал на HIN означает, что мы хотим управлять верхним ключом, то есть на HO осуществляется вывод высокого уровня. Низкий сигнал на HIN означает, что мы хотим отключить MOSFET верхнего уровня, то есть на HO осуществляется вывод низкого уровня. Выход в HO, высокий или низкий, считается не по отношению к земле, а по отношению к VS. Мы скоро увидим, как усилительные схемы (диод + конденсатор), используя VCC, VB и VS, обеспечивают плавающее питания для управления MOSFETом. VS это плавающий возврат питания. При высоком уровне, уровень на HO равен уровню на VB, по отношению к VS. При низком уровне, уровень на HO равнен VS, по отношению к VS, фактически нулю.
Высокий сигнал LIN означает, что мы хотим управлять нижним ключом, то есть на LO осуществляется вывод высокого уровня. Низкий сигнал LIN означает, что мы хотим отключить MOSFET нижнего уровня, то есть на LO осуществляется вывод низкого уровня. Выход в LO считается относительно земли. Когда сигнал высокий, уровень в LO такой же как и в VCC, относительно VSS, фактически земля. Когда сигнал низкий, уровень в LO такой же как и в VSS, относительно VSS, фактически нуль.
SD используется в качестве контроля останова. Когда уровень низкий, IR2110 включен — функция останова отключена. Когда этот вывод является высоким, выходы выключены, отключая управление IR2110.
Теперь давайте взглянем на частые конфигурации с IR2110 для управления MOSFETами как верхних и нижних ключей — на полумостовые схемы.
Рисунок 5 — Базовая схема на IR2110 для управления полумостом
D1, C1 и C2 совместно с IR2110 формируют усилительную цепь. Когда LIN = 1 и Q2 включен, то C1 и С2 заряжаются до уровня VB, так как один диод расположен ниже +VCC. Когда LIN = 0 и HIN = 1, заряд на C1 и С2 используется для добавления дополнительного напряжения, VB в данном случае, выше уровня источника Q1 для управления Q1 в конфигурации верхнего ключа. Достаточно большая ёмкость должна быть выбрана у C1 для того чтобы её хватило для обеспечения необходимого заряда для Q1, чтобы Q1 был включён всё это время. C1 также не должен иметь слишком большую ёмкость, так как процесс заряда будет проходить долго и уровень напряжения не будет увеличиваться в достаточной степени чтобы сохранить MOSFET включённым. Чем большее время требуется во включённом состоянии, тем большая требуется ёмкость. Таким образом меньшая частота требует большую ёмкость C1. Больший коэффициент заполнения требует большую ёмкость C1. Конечно есть формулы для расчёта ёмкости, но для этого нужно знать множество параметров, а некоторые из них мы может не знать, например ток утечки конденсатора. Поэтому я просто оценил примерную ёмкость. Для низких частот, таких как 50Гц, я использую ёмкость от 47мкФ до 68мкФ. Для высоких частот, таких как 30-50кГц, я использую ёмкость от 4.7мкФ до 22мкФ. Так как мы используем электролитический конденсатор, то керамический конденсатор должен быть использован параллельно с этим конденсатором. Керамический конденсатор не обязателен, если усилительный конденсатор — танталовый.
D2 и D3 разряжают затвор MOSFETов быстро, минуя затворные резисторы и уменьшая время отключения. R1 и R2 это токоограничивающие затворные резисторы.
+MOSV может быть максимум 500В.
+VCC должен идти с источника без помех. Вы должны установить фильтрующие и развязочные конденсаторы от +VCC к земле для фильтрации.
Давайте теперь рассмотрим несколько примеров схем с IR2110.
Рисунок 6 — Схема с IR2110 для высоковольтного полумоста
Рисунок 7 — Схема с IR2110 для высоковольтного полного моста с независимым управлением ключами (кликабельно)
На рисунке 7 мы видим IR2110, использованный для управления полным мостом. В ней нет ничего сложного и, я думаю, уже сейчас вы это понимаете. Также тут можно применить достаточно популярное упрощение: HIN1 мы соединяем с LIN2, а HIN2 мы соединяем с LIN1, тем самым мы получаем управление всеми 4 ключами используя всего 2 входных сигнала, вместо 4, это показано на рисунке 8.
Рисунок 8 — Схема с IR2110 для высоковольтного полного моста с управлением ключами двумя входами (кликабельно)
Рисунок 9 — Схема с IR2110 как высоковольтного драйвера верхнего уровня
На рисунке 9 мы видим IR2110 использованный как драйвер верхнего уровня. Схема достаточно проста и имеет такую же функциональность как было описано выше. Есть вещь которую нужно учесть — так как мы больше не имеем ключа нижнего уровня, то должна быть нагрузка подключённая с OUT на землю. Иначе усилительный конденсатор не сможет зарядится.
Рисунок 10 — Схема с IR2110 как драйвера нижнего уровня
Рисунок 11 — Схема с IR2110 как двойного драйвера нижнего уровня
Если у вас проблемы с IR2110 и всё постоянно выходит из строя, горит или взрывается, то я уверен, что это из-за того, что вы не используете резисторы на затвор-исток, при условии, конечно, что вы всё спроектировали тщательно. НИКОГДА НЕ ЗАБЫВАЙТЕ О РЕЗИСТОРАХ НА ЗАТВОР-ИСТОК. Если вам интересно, вы можете прочитать о моем опыте с ними здесь (я также объясняю причину, по которой резисторы предотвращают повреждения): http://tahmidmc.blogspot.com/2012/10/magic-of-knowledge.html
Для дальнейшего чтения я рекомендую это: http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-978.pdf
Я видел как на многих форумах, люди бьются с проектированием схем на IR2110. У меня тоже было много трудностей прежде чем я cмог уверенно и последовательно строить успешные схемы драйвера на IR2110. Я попытался объяснить применение и использование IR2110 довольно тщательно, попутно всё объясняя и используя большое количество примеров, и я надеюсь, что это поможет вам в ваших начинаниях с IR2110.
Управляемый выключатель. Сделай сам. — Паркфлаер
Наконец-то нашлось время для написания статьи про коммутаторы. В статье
Сервопривод. Жизнь после смерти.
я уже упоминал о том, как можно использовать сервопривод, оставшийся без зубчатых колес и электромотора, но сохранившим работоспособность контроллера. Такой сервопривод не всегда рентабельно ремонтировать, а вот на «поделки» он вполне сгодится.
И если вариантов простых регуляторов из сервопривода раз-два и обчелся, то всевозможных коммутаторов (включателей, выключателей, переключателей) можно сотворить не один и не два.
Забегая вперед, оговорюсь, что в настоящее время можно купить выключатели, управляемые дистанционно, например эти:
Электронный выключатель питания зажигания (Opto)
Товар http://www.parkflyer.ru/product/104680/
Выключатель от свободного канала р/у Dr. Mad Thrust
Товар http://www.parkflyer.ru/product/1128573/
Это готовые изделия, позволяющие «не ломая голову что_и_как» установить их на модель и пользоваться.
И это огромный плюс! Но есть и минусы:
— практически все они переключаются при фиксированном задании %РРМ, как правило -100%…+100% без возможности установки произвольного уровня переключения;
— узкий функционал, а приспособить готовое изделие под свои задачи не всегда представляется возможным;
— долгое ожидание доставки и дополнительно ее оплата;
— как правило, практически нет возможности отремонтировать устройство, а покупка нового коммутатора – опять недели ожидания.
Теперь о «самоделках».
В первую очередь, отмечу немаленький минус в том, что для сборки требуется умение работать с паяльником и как минимум, начальные познания в электронике. Так же «самоделки» явно проигрывают в весе и размере указанным выше выключателям. Однако, используя соответствующие комплектующие и имея навыки компоновки радиоэлектронных устройств, можно все «уложить» в размеры спичечного коробка.
Плюсы же вижу в том, что:
— сервопривод с «убитой» механикой еще послужит, хоть и в другом качестве;
— возможность сконструировать
./verlaufr.gif»> | Feldeffekttransistoren (FETs) sprich Unipolartchrentransistoren sr. Im Gegensatz zu Bipolartransistoren, bei denen 2 Sorten Ladungsträger (Elektronen und Löcher) für die Funktion verantwortlich sind, is bei Feldeffekttransistoren nur eine Sorte Ladungsträger, weshalb man sie aurentorench.Sie waren technologisch trotz ihres einfacheren Aufbaus schwieriger zu realisieren als Bipolartransistoren, weshalb sie viel später auf dem Markt erschienen, obwohl die theorytischen Grundlagen viel früher geschaffen wurden. Nachfolgend können Sie in einfachen Worten erfahren, wie FETs aufgebaut sind und wie sie funktionieren.Aufbau und Funktion eines n-Kanal-JFETEin Feldeffekttransistor besteht aus einem halbleitenden Material, das Sie sich als dünnes Plättchen vorstellen können, auf dem eine or mehrere Elektroden aus komplement aus komplement.В Bild 1 ist dies anhand eines Sperrschicht-Feldeffekttransistor mit n-dotiertem Halbleiterplättchen dargestellt. In der englischsprachigen Literatur wird ein solcher Transistor übrigens JFET ( J unction F ield E ffect T ransistor) genannt.
Der Feldeffekttransistor besitzt drei Anschlüsse: D (= Drain), S (= Source) und G (= Gatekor), die Kollekor Эмиттер и основа биполярные транзисторы vergleichbar sind.Die Anschlüsse für Drain und Source sind zur Kontaktierung auf die beiden Stirnseiten des Halbleiterplättchens aufmetallisiert. Das Gate besteht aus zwei blau gezeichneten p-dotierten Bereichen auf der Ober- und Unterseite des n-dotierten Plättchens, auf die ihrerseits zur Kontaktierung der Gateanschluß aufmetallisiert ist. Wenn man sich das Gate wegdenkt, kann der Strom vom Drain zur Source (die Elektronen также von Source zu Drain) durch das Halbleiterplättchen fließen, denn es besitzt einen bestimmten ohmschen Widerstand. Мужская шляпа также auf diese Weise «nur» einen Widerstand gebaut. Неизвестный коммт абер дас Врата в Шпиль: Венчурный человек в Верглейхе с исходным негативом Спаннунг и умирает в Гейтберихе анлегт, бильдет сич ум Дезе эйн электричес Фельд аус. В Bild 2 ist dessen Wirkungsbereich hellblau dargestellt. Es drängt die durch das Halbleiterplättchen fließenden Elektronen ab und verengt so den wirksamen Querschnitt des Halbleiterplättchens, den sogenannten Kanal. Denn bekanntlich sind Elektronen negativ geladen und werden aufgrund der Abstoßung gleicher Ladungen vom negativ geladenen Gate abgestoßen.Der verringerte Querschnitt hat einen größeren Widerstand als ohne elektrisches Feld zur Folge, weil der Widerstand eines elektrischen Leiters umgekehrt пропорционально zum Querschnitt ist. Der Kanal ist übrigens in der Nähe des Drains enger als in der Nähe der Source. Die Ursache liegt darin, daß sich durch den ohmschen Widerstand des Kanals eine Spannungsdifferenz zwischen Drain und Source ergibt. Damit ist die Spannungsdifferenz zwischen Gate und Drain höher als zwischen Gate und Source, so daß das elektrische Feld in der Nähe des Drains stärker und damit der Kanal enger als in der Nähe der Source ist.
Je negativer die Gatespannung ist, desto stärker ist das elektrische Feld d.h. desto geringer ist der Effektive Querschnitt, so daß der Widerstand des Kanals steigt. Unterhalb einer bestimmten Gatespannung, der Abschnürspannung, kann überhaupt kein Strom mehr vom Drain zur Source fließen, weil die elektrischen Felder so weit ausgedehnt sind, daß sie den Elektronen den Weg komplett versperren.Mit einer vom Betrag ее relativ kleinen Gatespannung kann man daher den Stromfluß sehr gut kontrollieren. Wie Ihnen sicher aufgefallen ist, bildet am Gate der Übergang vom n-dotierten Halbleiter zur p-dotierten Elektrode eine Halbleiterdiode. Diese wird jedoch stets в Sperrichtung betrieben, da im Betrieb die Gatespannung immer negativ ist und höchstens 0 V erreicht. Daher fließt kein Gatestrom, von extrem geringen Restströmen abgesehen, wodurch sich ein sehr hoher Eingangswiderstand ergibt.Im Gegensatz zu Röhren, bei denen der Gitterstrom bei 0 V schon beträchtliche Werte annimmt, wodurch der Eingangswiderstand stark zurückgeht, geschieht dies bei JFETs erst bei positiven Spannungen die is, wodurch der Eingangswiderstand stark zurückgeht, geschieht dies bei JFETs erst bei Positiven Schannungen, der, wodurch der Eingangswiderstand. Die Kennlinien ähneln aufgrund des gleichen Wirkungsprinzips auffallend einer Pentode (Elektronenröhre). Es ist absolute unerheblich, ob sich wie bei Röhren die Elektronen durch ein Hochvakuum oder wie bei FETs durch einen Halbleiter bewegen und ob die Elektrode als Gitter in der Flugrichtung der Elektronen order seitlich angeordnet ist.Die Steuerung des Drainstroms bzw. des Anodenstroms erfolgt in allen Fällen rein elektrostatisch. Der einzige Unterschied ist der, daß die Ausgangskennlinien von JFETs bezüglich der Spannungen im Vergleich zu Röhren um den Faktor 10 geschrumpft sind. Die Betriebsspannung ist nämlich um ca. den Faktor 10 kleiner.
Technologisch ist es schwierig und aufwendig, ein Halbleiterplättchen mit sehr geringer-Pricke herzustelleniten und die beidenza die das Gate bilden, zu erzeugen.Üblicherweise stellt man JFETs daher in Planartechnologie her, bei der die Bearbeitung nur auf einer Seite erfolgt.
Als Trägermaterial dient ein schwach p-dotiertes Halbleiterplättchen, das im Fachjargon Substrat genannt wird. Auf dieses wird im Epitaxialverfahren flächig eine n-dotierte Schicht mit hoher Präzision aufgebracht, der eigentliche Kanal. Die Anschlußstellen für Source und Drain werden anschließend durch Beschuß mit Dotierungsmaterial partiell stärker n-dotiert. Die Gate-Elektrode обеспечивает петлю из материала. Anschließend werden die Kontaktstellen für Gate, Drain und Source metallisiert und mit Anschlußdrähten kontaktiert. Die Wirkungsweise ist prinzipiell die gleiche wie oben beschrieben. Der Strom fließt auch hier durch die n-dotierte Schicht, wobei der Stromfluß aufhört, wenn die Gatespannung den Kanal auf Null verengt hat. Dies ist der Fall, wenn der Wirkungsbereich des elektrischen Felds die p-dotierte Unterlage erreicht hat. Aufbau und Funktion eines p-Kanal-JFETFETs basieren auf dem gleichen Wirkungsprinzip und besitzen auch qualitativ die gleichen Kennlinien wie Röhren, unterscheiden sich aber in einem wesentlichen Bartannernenrais, Technologie, Technologie, en.Dadurch ergibt sich ein FET, bei dem alles umgekehrt ist. Ein p-Kanal-JFET был использован в Gegensatz zu dem oben beschriebenen n-Kanal-JFET eine Positive Spannung am Gate, um den Stromfluß zu unterbinden. Hierzu braucht man lediglich anstelle des n-dotierten Materials p-dotiertes zu verwenden und umgekehrt. Aber wie kann man negativ geladene Elektronen mit einer positiven Spannung hindern, durch den Kanal zu fließen? Монахиня, hier ist der Wirkmechanismus etwas anders, und dieser (Löcherleitung) bedarf zuerst einmal der Erklärung.Das p-dotierte Material heißt ja deshalb p-dotiert, weil es positiv geladene Störstellen besitzt. Dies wird dadurch erreicht, daß an diesen Stellen ein Elektron fehlt. Aufgrund Physikalischer Gegebenheiten, auf die hier nicht weiter eingegangen werden soll, kann man solche gewollten Störstellen nicht dauerhaft mit einem Elektron «entstören»; besetzt ein Elektron eine solche Störstelle, wandert sie zum Nachbaratom, aber verschwindet nicht. Weil in einem p-dotierten Halbleiter eine Störstelle durch Elektronenmangel hervorgerufen wird, spricht man im Fachjargon von einem Loch.Ein solches Loch kann man sich als positiv geladenes Teilchen vorstellen. Wenn man vorne ein positiv geladenes Teilchen reinsteckt, verdrängt dieses seinen Nachbarn, dieses wiederum seinen Nachbarn usw. , bis hinten ein anderes positiv geladenes Teilchen hinausgeschubst wird. Denn die Gesamtzahl der geladenen Teilchen bleibt immer gleich. Weil das positiv geladene Teilchen in Wahrheit einem Loch entspricht, spricht man im Fachjargon von Löcherleitung. Allerdings ist ein Loch natürlich nicht wirklich ein Teilchen sondern eine leere Stelle, die eigentlich durch ein Elektron ausgefüllt sein sollte.В Bild 5 sind die Verhältnisse in einem p-dotierten Halbleiter dargestellt. Neben elektrisch нейтрален Atomen (blau) gibt einige wenige, die ein Elektron zu wenig besitzen (schwarz).
Man kann sich die Löcherleitung wie folgt vorstellen: Dadurch daß man am linken Ende ein Loktron entnimmt, wird ein zusätzetze Übergang 1). Dieses zieht aufgrund der nun positiven Ladung des Atoms ein Elektron von einem Atom aus seiner Nachbarschaft an, wodurch sich das Loch nun dort befindet (Übergang 2). Dieses zieht wiederum ein Elektron aus seiner Nachbarschaft an usw., so daß sich scheinbar das Loch bewegt. Die beteiligten Atome sind grün dargestellt. Von diesen Atomen besitzt immer eines genau ein Elektron zu wenig. Das nicht vorhandene Elektron, также das Loch, bewegt sich entsprechend der Numerierung der Übergänge. Es wirkt so, als ob sich eine positive Ladung von links nach rechts bewegen würde. Physikalisch gesehen bewegen sich aber natürlich immer nur die Elektronen, und zwar entgegengesetzt zur Bewegung des Lochs, также im Beispiel von rechts nach links.
Nach diesem doch recht langen Exkurs, wie Löcherleitung funktioniert, zurück zur eigentlican deluxe eigentlican eigentlichen eigentlichen eigentlichen eigentlichen eigentlichen eigentlichen eeigentlichen eeigentlicen frage Die Antwort ist, daß beim p-Kanal-FET eine positive Gatespannung die Löcher genauso abstößt wie bei einem n-Kanal-FET eine negative Gatespannung die Elektronen. Dadurch ändert sich der Kanalquerschnitt und damit der Widerstand aus genau den gleichen Gründen. Симметрия полевых транзисторовСимметричные полевые транзисторы (Das sind fast all) не учитывают дренаж и источник в Aufbau und den geometrischen Abmessungen nicht, egal obes sich um einen n- oder p-Kanaltyp handelt. Aus diesem Grund ist es willkürlich gewählt, welchen Anschluß man Drain nennt und welchen Source. Als logische Folge kann man ohne Einfluß auf die Funktion den als Drain bezeichneten Anschluß als Source verwenden und umgekehrt. Oder andersherum gesagt: Dem FET ist es egal, ob der Strom von Source nach Drain или Drain nach Source fließt.Er kann deshalb im Gegensatz zu bipolaren Transistoren Wechselströme schalten. Metalloxid-Feldeffekttransistoren, abgekürzt MOSFET ( M и др. O xide S emiconductor F ield E ffect Sisterch ) FETs dadurch, daß das Gate nicht durch eine p-dotierten Insel gebildet wird, die eine in Sperrichtung gepolte Diodenstrecke bildet, sondern durch eine Metallische Gate-Elektrode, die durch eine Oxidschicht vom Kanal isoliert ist. Der Aufbau ist in Bild 7 ersichtlich.
Abgesehen von der Isolierschicht unterscheidet sich ein n-Kanal-MOSFET durch ein anderes Деталь von einem JFET: Im Ruhezustand: Im Ruhezustand, ohne angelegte Gate-Spannung, ist er nichtleitend. Denn die beiden stark n-dotierten Anschlußinseln für Drain und Source sind durch die schwach p-dotierte Unterlage getrennt. Durch den pn-Übergang zum Substrat und den np-Übergang zurück zur anderen Elektrode sind immer 2 Diodenstrecken hintereinandergeschaltet, von denen unabhängig von der Polung der angelegten Spannung immer eine sperrt. Durch Anlegen einer in Bezug auf die Source ausreichend hohen Positiven Spannung werden die Löcher, также die Fehlstellen im p-dotierten Halbleitermaterial vom Gate abgestoßen und Elektronen angezogen, wodurch sich dicht unter derge-Elektronen angezogen, wodurch sich dicht unter derge-Elektrode Schweischene (en) Damit ein leitender Kanal bildet. Denn um vom n-dotierten Drain- zum n-dotierten Source-Anschluß zu gelangen, müssen die Elektronen bei ausreichender Gatespannung keine Sperrschicht mehr überwinden, da die Inversionsschicht ja ebenfalls über Frei Elegtronweglichere.Dieser Kanal wird umso dicker und damit umso niederohmiger, je höher die Gate-Spannung ist. Bei negativer Gate-Spannung bleibt der MOSFET gesperrt. Der ohmsche Widerstand im voll durchgesteuerten Zustand ist umso geringer, je dichter die beiden Anschlußinseln angeordnet sind d.h. je kleiner die Breite des Gates ist. Die Ausgangskennlinien sehen genauso aus wie bei JFETs. Der einzige Unterschied ist, daß eine relativ hohe Gatespannung erforderlich ist, um allein durch elektrostatische Anziehung einen leitfähigen Kanal zu erzeugen.МОП-транзисторы можно использовать с JFET-транзисторами, но не с современными устройствами p-Kanal-Typen herstellen. Ein Gatestrom fließt unabhängig von der Polarität der Gatespannung aufgrund des Isolators, der das Gate vom Kanal trennt, nicht. Allerdings ist die Isolierschicht sehr dünn und kann wie bei einem ganz normalen Kondensator ab einer bestimmten Spannung durchschlagen. Wenn das passiert, ist der MOSFET kaputt. Weniger verbreitet sind selbstleitende MOSFET-Typen. Sie sind ähnlich wie JFETs aufgebaut, besitzen aber statt der p- bzw.n-dotierten Gate-Insel eine Isolierschicht mit aufgedampfter Gate-Elektrode. Um eine hohe Strombelastbarkeit zu erreichen, muß der Kanal einen möglichst hohen Querschnitt besitzen und eine möglichst kleine Breite des Kanals besitzen (wird in der Literatur Kanallänge genannt, weil man sichtron de diesenuf. Durch Erhöhung der Dicke des Substrats erreicht man keine Verbesserung, da der Einfluß des elektrischen Feldes des Gates ohnehin nicht weit reicht. Um den Querschnitt zu erhöhen, bleibt daher nur die Möglichkeit, die Tiefe des zu erhöhen, был einen sehr langen und sehr schmalen Transistor ergäbe.Ein solches Design ist aber überhaupt nicht praktikabel. Bei den handelsüblichen Arbeitspferden der Leistungselektronik, den Power-MOSFETs, geht man daher einen anderen Weg und plaziert viele einzelne kleine MOSFETs auf einem einzigen, nahezu quadratischen chip parallel und schaltese. Dadurch erreicht man die bekannt hohe Strombelastbarbeit bei guter Herstellbarkeit. Übliche und gut erhältliche Power-MOSFETs имеет собственное Spannungsbelastbarkeit от bis zu 1000 V (Drain zu Source) и gleichzeitig einer Strombelastbarkeit von einigen Ampere bzw.besitzen eine Strombelastbarkeit von einigen dutzend Ampere bei einer Spannungsbelastbarkeit von mindestens 50 V. Die Isolierschicht des Gates ist so dünn, daß sie meistens mit maximal 20 V beaufschlagt werden darf. Überschreitet man diese Spannung, kann die Isolierschicht durchschlagen, und der Transistor ist Schrott. Deshalb wird das Gate in der praktischen Anwendung meistens mit einer Z-Diode vor Überspannung geschützt. Bei Feldeffekttransistoren bewegen sich die Ladungsträger durch einen Halbleiter, ohne Sperrschichten überwinden zu müssen.Durch ein elektrisches Feld kann die Stromleitung je nach Bauart unterbunden oder gefördert werden; das Wirkungsprinzip ist mit dem von Elektronenröhren absolut identity. Durch Änderung der Gate-Spannung kann man den Drain- ответственный Source-Strom beeinflussen. |
% PDF-1.5
%
1 0 obj
>
endobj
3 0 obj
>
endobj
2 0 obj
>
endobj
4 0 obj
>
endobj
5 0 obj
>
endobj
6 0 obj
>
endobj
7 0 объект
>
endobj
8 0 объект
>
endobj
9 0 объект
>
endobj
10 0 obj
>
endobj
11 0 объект
>
endobj
12 0 объект
>
endobj
13 0 объект
>
endobj
14 0 объект
>
endobj
15 0 объект
>
endobj
16 0 объект
>
endobj
17 0 объект
>
endobj
18 0 объект
>
endobj
19 0 объект
>
endobj
20 0 объект
>
endobj
21 0 объект
>
endobj
22 0 объект
>
endobj
23 0 объект
>
endobj
24 0 объект
>
endobj
25 0 объект
>
endobj
26 0 объект
>
endobj
27 0 объект
>
endobj
28 0 объект
>
endobj
29 0 объект
>
endobj
30 0 объект
>
/ XObject>
>>
/ Аннотации [163 0 R 164 0 R]
/ Родитель 8 0 R
/ MediaBox [0 0 595 842]
>>
endobj
31 0 объект
>
endobj
32 0 объект
>
endobj
33 0 объект
>
endobj
34 0 объект
>
endobj
35 0 объект
>
endobj
36 0 объект
>
endobj
37 0 объект
>
endobj
38 0 объект
>
endobj
39 0 объект
>
endobj
40 0 obj
>
endobj
41 0 объект
>
endobj
42 0 объект
>
endobj
43 0 объект
>
endobj
44 0 объект
>
endobj
45 0 объект
>
endobj
46 0 объект
>
endobj
47 0 объект
>
endobj
48 0 объект
>
endobj
49 0 объект
>
endobj
50 0 объект
>
endobj
51 0 объект
>
endobj
52 0 объект
>
endobj
53 0 объект
>
endobj
54 0 объект
>
endobj
55 0 объект
>
endobj
56 0 объект
>
endobj
57 0 объект
>
endobj
58 0 объект
>
endobj
59 0 объект
>
endobj
60 0 obj
>
endobj
61 0 объект
>
endobj
62 0 объект
>
endobj
63 0 объект
>
endobj
64 0 объект
>
endobj
65 0 объект
>
endobj
66 0 объект
>
endobj
67 0 объект
>
endobj
68 0 объект
>
endobj
69 0 объект
>
endobj
70 0 объект
>
endobj
71 0 объект
>
endobj
72 0 объект
>
endobj
73 0 объект
>
endobj
74 0 объект
>
endobj
75 0 объект
>
endobj
76 0 объект
>
endobj
77 0 объект
>
endobj
78 0 объект
>
endobj
79 0 объект
>
endobj
80 0 объект
>
endobj
81 0 объект
>
endobj
82 0 объект
>
endobj
83 0 объект
>
endobj
84 0 объект
>
endobj
85 0 объект
>
endobj
86 0 объект
>
endobj
87 0 объект
>
endobj
88 0 объект
>
endobj
89 0 объект
>
endobj
90 0 объект
>
endobj
91 0 объект
>
endobj
92 0 объект
>
endobj
93 0 объект
>
endobj
94 0 объект
>
endobj
95 0 объект
>
endobj
96 0 объект
>
endobj
97 0 объект
>
endobj
98 0 объект
>
endobj
99 0 объект
>
endobj
100 0 объект
>
endobj
101 0 объект
>
endobj
102 0 объект
>
endobj
103 0 объект
>
endobj
104 0 объект
>
endobj
105 0 объект
>
endobj
106 0 объект
>
endobj
107 0 объект
>
endobj
108 0 объект
>
endobj
109 0 объект
>
endobj
110 0 объект
>
endobj
111 0 объект
>
endobj
112 0 объект
>
endobj
113 0 объект
>
endobj
114 0 объект
>
endobj
115 0 объект
>
endobj
116 0 объект
>
endobj
117 0 объект
>
endobj
118 0 объект
>
endobj
119 0 объект
>
endobj
120 0 объект
>
endobj
121 0 объект
>
endobj
122 0 объект
>
endobj
123 0 объект
>
endobj
124 0 объект
>
endobj
125 0 объект
>
endobj
126 0 объект
>
endobj
127 0 объект
>
endobj
128 0 объект
>
endobj
129 0 объект
>
endobj
130 0 объект
>
endobj
131 0 объект
>
endobj
132 0 объект
>
endobj
133 0 объект
>
endobj
134 0 объект
>
endobj
135 0 объект
>
endobj
136 0 объект
>
endobj
137 0 объект
>
endobj
138 0 объект
>
endobj
139 0 объект
>
endobj
140 0 объект
>
endobj
141 0 объект
>
endobj
142 0 объект
>
endobj
143 0 объект
>
endobj
144 0 объект
>
endobj
145 0 объект
>
endobj
146 0 объект
>
endobj
147 0 объект
>
endobj
148 0 объект
>
endobj
149 0 объект
>
endobj
150 0 объект
>
endobj
151 0 объект
>
endobj
152 0 объект
>
endobj
153 0 объект
>
endobj
154 0 объект
>
endobj
155 0 объект
>
endobj
156 0 объект
>
endobj
157 0 объект
>
endobj
158 0 объект
>
endobj
159 0 объект
>
endobj
160 0 объект
>
ручей
xVMo6 $ s & M: b
S! [JZ? D’E (-, KMr (jI | y ~ vdyv; Qhŏ {| QP` Y} m ߌ = Ü ‘\} k ݞ wEl * ߾? PejT * Gmv; RuGt. > + WW} 5TWCB ޣ Lo
обзоры управления полевым транзистором — Интернет-магазины и обзоры управления полевым транзистором на AliExpress
Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте для управления полевым транзистором. К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях.Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.
Вы найдете официальные магазины торговых марок и небольших независимых продавцов со скидками, которые предлагают быструю доставку, надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.
AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене.Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот верхний полевой транзисторный элемент управления в кратчайшие сроки станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели управление на полевых транзисторах на AliExpress. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.
Если вы все еще не уверены в управлении полевым транзистором и думаете о выборе аналогичного продукта, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь. А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. , а также ожидаемую экономию.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз.Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.
А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет. Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress.Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы согласитесь, что вы получите управление полевым транзистором по самой выгодной цене.
У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы. На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации.