Полевой МОП-транзистор (FET) — это разновидность полупроводникового устройства, работающего по принципу полевого эффекта. По сравнению с обычными биполярными транзисторами полевой транзистор обладает характеристиками высокого входного сопротивления, низким уровнем шума, большим динамическим диапазоном, низким энергопотреблением и простотой интеграции и широко используется.

SLKOR МОП-транзистор

Существует много видов полевых транзисторов, которые в основном делятся на полевые транзисторы с переходом и полевые транзисторы с изолированным затвором. Все они имеют N-канал и P-канал.

Полевой транзистор с затвором также называют металлооксидно-полупроводниковым полевым транзистором (MOSFET), который делится на МОП-транзистор истощенного типа и МОП-транзистор улучшенного типа.

Полевые транзисторы можно разделить на транзисторы с одним затвором и транзисторы с двойным затвором. Двухзатворный полевой транзистор имеет два независимых затвора G1 и G2, которые конструктивно эквивалентны двум однозатворным полевым транзисторам, соединенным последовательно, а изменение его выходного тока контролируется двумя напряжениями на затворе. Эта особенность полевого транзистора с двойным затвором обеспечит большое удобство при его использовании в качестве усилителя высокой частоты, усилителя с регулируемым усилением, смесителя и демодулятора.

1. Типы и конструкции МОП-трубок.

MOSFET — это разновидность полевого транзистора (другой — JFET), который можно преобразовать в тип улучшения или обеднения, P-канал или N-канал. Однако для теоретического применения требуется только N-канальный МОП-транзистор улучшенного типа и МОП-транзистор P-канала улучшенного типа, поэтому обычно упоминаются NMOS или PMOS. Что касается того, почему не используются обедненные МОП-транзисторы, выяснять не рекомендуется. Что касается этих двух усовершенствованных МОП-транзисторов, обычно используются NMOS. Причина в том, что сопротивление включения низкое и его легко изготовить. Поэтому при применении импульсного источника питания и привода двигателя обычно используется NMOS. В следующем введении NMOS также является основным битом. Между тремя выводами МОП-транзистора имеется паразитная емкость, которая нам не нужна, а обусловлена ​​ограничениями производственного процесса. Существование паразитной емкости упрощает проектирование или выбор схемы управления, но избежать ее невозможно, что будет подробно описано позже. На принципиальной схеме МОП-транзистора видно, что между стоком и истоком находится паразитный диод. Этот диод очень важен при работе с разумной нагрузкой. Между прочим, основной диод существует только в одном металлооксидно-полупроводниковом транзисторе, который обычно не встречается в микросхемах интегральных схем.

2. Характеристики проводимости МОП-транзистора.

Включение означает, что в качестве переключателя это эквивалентно замыканию переключателя. Особенности NMOS: когда Vgs превышает определенное значение, он включается, что подходит для случая, когда источник заземлен (управление по нижнему плечу), пока напряжение на затворе достигает 4 В или 10 В. Характеристики PMOS: когда Vgs меньше определенного значения, он включается, что подходит для подключения к источнику VCC (привод высокого уровня). Однако, хотя PMOS можно легко использовать в качестве драйвера высокого класса, NMOS обычно используется в качестве драйвера высокого класса из-за его высокого сопротивления, высокой цены и небольшого количества типов переменного тока.3. Металлооксидно-полупроводниковая переключающая трубка

3. МОП-транзисторный переключатель. 

Независимо от того, являются ли потери NMOS или PMOS, после проводимости существует сопротивление открытого состояния, поэтому ток будет потреблять энергию на этом сопротивлении, что называется потерями при включении. Выберите МОП-транзистор с низким сопротивлением при включении, чтобы уменьшить потери. Обычно сопротивление включения маломощных МОП-ламп составляет около десятков миллиом, а некоторые из них включаются и выключаются за несколько миллиом. MOS не должен быть завершен мгновенно. Напряжение на обоих концах МОП уменьшается, а ток увеличивается. В течение этого периода потери МОП-транзистора являются произведением напряжения и тока, что называется потерями переключения. Как правило, потери переключения намного превышают потери проводимости, и чем выше частота переключения, тем больше потери. Произведение мгновенного напряжения и тока очень велико, и результирующие потери также очень велики. Сокращение времени переключения может уменьшить время проводимости; Снижение потерь частоты переключения может уменьшить время переключения в единицу времени. Оба метода могут уменьшить потери на переключение.

4. Управление МОП-транзистором

По сравнению с биполярными транзисторами обычно считается, что МОП-транзисторам не нужен ток для проводимости, а требуется только напряжение GS, превышающее определенное значение. Это легко сделать, но нам все равно нужна скорость. В структуре МОП-транзистора мы видим наличие паразитной емкости между GS и GD. Теоретически управление МОП-транзистором заключается в зарядке и разрядке емкости. Ток необходим для зарядки конденсатора. Поскольку в момент зарядки конденсатор можно рассматривать как короткое замыкание, мгновенный ток будет относительно большим.

При выборе/проектировании драйверов МОП-транзисторов первое, на что следует обратить внимание, — это мгновенный ток короткого замыкания. Второе замечание: NMOS, обычно используемый при управлении высоким плечом, требует, чтобы напряжение затвора при его включении было выше, чем напряжение истока. С другой стороны, напряжение истока и напряжение стока (VCC) управляющего МОП-транзистора верхнего плеча одинаковы, поэтому напряжение затвора на 4 В или 10 В выше, чем VCC. Предположим, что в той же системе для получения напряжения большего, чем VCC, необходима специальная схема повышения напряжения. Многие драйверы двигателей интегрированы с подкачивающими насосами. Следует отметить, что следует выбрать соответствующий внешний конденсатор, чтобы получить достаточный ток короткого замыкания для управления металлооксидно-полупроводниковым транзистором. Вышеупомянутые 4 В или 10 В — это напряжение включения обычных МОП-транзисторов, поэтому некоторый запас в конструкции, безусловно, имеется. Кроме того, чем выше напряжение, тем выше скорость проводимости и тем меньше сопротивление проводимости. МОП-лампы с низким напряжением проводимости всегда используются в разных категориях, но в автомобильных электронных системах на 12 В достаточно обычной проводимости на 4 В.

Основные параметры МОП-трубки следующие:

1. Напряжение пробоя затвор-исток BVGS-VGS. Когда ток затвора IG резко увеличивается от нуля, напряжение затвор-исток увеличивается, что называется напряжением пробоя затвор-исток BVGS.

2. Напряжение включения VT- Напряжение включения (также называемое пороговым напряжением): начальный конец между истоком S и стоком D образует проводящий канал; - Требуемое напряжение затвора стандартного N-канального МОП-транзистора составляет около 3 ~ 6 В. - Значение VT МОП-транзистора может быть уменьшено до 2 ~ 3 В после улучшения процесса.

3. Напряжение пробоя сток-исток BVDS- При условии VGS=0 (режим повышения), VDS называется напряжением пробоя сток-исток BVDS-ID в процессе, когда ID начинает резко возрастать. Причин роста две:

(1) Лавинный прорыв истощенного слоя вблизи левого борта дрены.

(2) Сквозной пробой сток-исток - в некоторых МОП длина канала мала. Увеличение VDS время от времени будет заставлять слой истощения стока время от времени распространяться на область истока, делая длину канала равной нулю, то есть сквозное соединение сток-исток. После прокола большинство носителей в области источника будут непосредственно поглощаться электрическим полем в обедненном слое и достигать области стока, что приводит к большому ID.4. Характеристика

4. Входное сопротивление постоянного тока RGS, то есть отношение напряжения, приложенного между затвором и истоком, к току затвора, иногда выражается током затвора, протекающим через затвор RGS металлооксидно-полупроводникового транзистора, который легко превышает 1010.5. Низкочастотная крутизна GM. При условии, что VDS является фиксированной величиной, отношение микропеременной тока стока к микропеременной напряжения затвор-исток, которая вызывает это изменение, называется крутизной.-GM отражает способность управления Напряжение затвор-исток для отвода тока (это важный параметр, характеризующий усиливающую способность МОП-транзисторов) обычно находится в диапазоне нескольких Ма/В.