Бесплатная техническая библиотека

Силовые полупроводниковые приборы. Силовые MOSFET транзисторы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Справочник электрика

 Комментарии к статье

MOSFET - это аббревиатура от английского словосочетания Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor (Металл- Оксидные Полупроводниковые Полевые Транзисторы).

Данный класс транзисторов отличается, прежде всего, минимальной мощностью управления при значительной выходной (сотни ватт). Также необходимо отметить чрезвычайно малые значения сопротивления в открытом состоянии (десятые доли ома при выходном токе в десятки ампер), а следовательно, минимальную мощность, выделяющуюся на транзисторе в виде тепла.

Обозначение этого типа транзисторов показано на рис. 7.1. Также для сокращения числа внешних компонентов в транзистор может быть встроен мощный высокочастотный демпферный диод.

Рис. 7.1. Обозначение MOSFET транзисторов (G - затвор, D - сток, S - исток): а - обозначение N-канального транзистора; б -  обозначение Р-канального транзистора

Преимущества MOSFET транзисторов перед биполярными

К неоспоримым преимуществам MOSFET транзисторов перед биполярными можно отнести следующие:

• минимальная мощность управления и большой коэффициент усиления по току обеспечивает простоту схем управления (есть даже разновидность MOSFET, управляемых логическими уровнями);
• большая скорость переключения (при этом минимальны задержки выключения, обеспечивается широкая область безопасной работы);
• возможность простого параллельного включения транзисторов для увеличения выходной мощности;
• устойчивость транзисторов к большим импульсам напряжения (dv/dt).

Применение и производители

Данные приборы находят широкое применение в устройствах управления мощной нагрузкой, импульсных источниках питания. В последнем случае область их применения несколько ограничена максимальным напряжением сток-исток (до 1000 В).

MOSFET™ с N-каналом наиболее популярны для коммутации силовых цепей. Напряжение управления или напряжение, приложенное между затвором и истоком для включения MOSFET, должно превышать порог UT 4 В, фактически необходимо 10-12 В для надежного включения MOSFET. Снижение напряжения управления до нижнего порога UT приведет к выключению MOSFET.

Силовые MOSFET выпускают различные производители:

• HEXFET (фирма NATIONAL);
• VMOS (фирма PHILLIPS);
• SIPMOS (фирма SIEMENS).

Внутренняя структура MOSFET

На рис. 7.2 показано сходство внутренней структуры HEXFET, VMOS и SIPMOS. Они имеют вертикальную четырехслойную структуру с чередованием Р и N слоев: Такая структура вызвана тяжелыми режимами работы N-канальных MOSFET.

Если напряжение, приложенное к выводам затвора, выше порогового уровня, затвор смещается относительно истока, создавая инверсный N-канал под пленкой оксида кремния, который соединяет исток со стоком для протекания тока.

Проводимость MOSFET обеспечивается за счет основных носителей, так как отсутствуют инжектированные неосновные носители в канале. Это не приводит к накоплению заряда, что ускоряет процесс переключения. Во включенном состоянии зависимость между током и напряжением почти линейна, аналогично сопротивлению, которое рассматривается как сопротивление канала в открытом состоянии.

Рис. 7.2. Внутренние структуры транзисторов: а - транзистор структуры HEXFET; б - транзистор структуры VMOS; в - транзистор структуры SIPMOS

Эквивалентная цепь MOSFET показана на рис. 7.3. Два емкостных сопротивления между затвором и истоком, затвором и стоком приводят к задержке переключения, если драйвер не может поддерживать большой ток включения. Еще одно емкостное сопротивление транзистора находится между стоком и истоком, но из-за внутренней структуры транзистора шунтируется паразитным диодом, образованным между стоком и истоком. К сожалению, паразитный диод не быстродействующий и его не следует принимать во внимание, а для ускорения переключения вводится дополнительный шунтирующий диод.

Рис. 7.3. Схема замещения MOSFET: а - первый вариант эквивалентной схемы; б - второй вариант эквивалентной схемы с замещением транзистора диодом; в - внутренняя структура, соответствующая первому варианту

Параметры MOSFET

Рассмотрим основные параметры, характеризуют MOSFET транзисторы.

Максимальное напряжение "сток-исток", U_DS - максимальное мгновенное рабочее напряжение.

Продолжительный ток стока, I_D - максимальный ток, который может проводить MOSFET, обусловленный температурой перехода.

Максимальный импульсный ток стока, I_DM - больше, чем I_D и определен для импульса заданной длительности и рабочего цикла.

Максимальное напряжение "затвор-исток" age, U_GS - максимальное напряжение, которое может быть приложено между затвором и истоком без повреждения изоляции затвора.

Кроме того, имеют место:

• пороговое напряжение затвора, U_T {U_TH, U_GS};
• U_T - минимальное напряжение затвора, при котором транзистор включается.

Автор: Корякин-Черняк С.Л.

Смотрите другие статьи раздела Справочник электрика.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Тайна ночного аппетита 27.08.2025 Человек всегда жил в тесной связи с ритмами природы, и сон издавна считался временем отдыха и восстановления сил. Однако у некоторых людей ночь превращается в период активных походов к холодильнику. Этот феномен давно привлекает внимание ученых, поскольку он может быть не просто безобидной привычкой, а симптомом расстройства пищевого поведения. Специалисты отмечают, что ночное переедание чаще наблюдается у людей с ожирением, психическими нарушениями или тех, кто принимает психоактивные вещества. По приблизительным оценкам, у 1,5% населения планеты привычка есть ночью развивается настолько ярко, что классифицируется как отдельный диагноз - синдром ночного переедания. Это состояние характеризуется регулярными пробуждениями и приемом пищи в темное время суток. Одно из исследований показало, что более половины пациентов с булимией и около трети страдающих анорексией склонны к ночным приемам пищи. В таком состоянии самоконтроль ослаблен, и даже те, кто днем строго ограничивает рацион, ночью могут поддаться искушению. Нейробиолог Николь Авена объясняет, что причиной часто становится жесткая диета или резкое ограничение калорий, которое днем подавляет аппетит, но ночью пробуждает сильное чувство голода. Наряду с физиологическими факторами значительную роль играет психика. Около трех четвертей людей, которые регулярно едят по ночам, переживали стрессовые события, нарушающие нормальный сон. Ученые также установили, что депрессия и тревожные расстройства делают человека более уязвимым к ночным перекусам. В целом, любое нарушение настроения способно спровоцировать пробуждения и желание поесть. Интересно, что возможна и генетическая предрасположенность: ученые предполагают существование наследственного фактора, который увеличивает вероятность ночного переедания, хотя пока точный ген не найден. Если же такие "набеги" случаются лишь изредка, опасности для здоровья они обычно не представляют. Но систематическое питание ночью постепенно ухудшает общее самочувствие и может привести к серьезным последствиям. Регулярные ночные перекусы нарушают сон, снижают его глубину и приводят к частым пробуждениям. Это отражается на бодрости и продуктивности следующего дня. Кроме того, они могут повышать уровень "плохого" холестерина и глюкозы в крови, увеличивая риск сердечно-сосудистых заболеваний, диабета и набора лишнего веса. Недостаток завтрака после ночного переедания усугубляет дисбаланс, лишая организм энергии в первой половине дня. Чтобы справиться с проблемой, профессор психологии Келли Эллисон советует заменить ночные перекусы другими занятиями: медитацией, чтением или дыхательными упражнениями. Также можно усложнить доступ к пище, запирая холодильник или не оставляя в нем готовых к употреблению продуктов. Такой подход помогает активизировать самоконтроль и снизить вероятность срывов. Ночное переедание нельзя рассматривать как безобидную привычку. Оно отражает взаимодействие физиологических, психологических и социальных факторов, а иногда даже намекает на генетическую предрасположенность. Научное внимание к этой теме объясняется не только заботой о здоровье отдельных людей, но и стремлением понять глубинные механизмы аппетита и поведения. Осознание причин и поиск способов контроля могут стать ключом к улучшению качества жизни миллионов людей.

Другие интересные новости:

▪ Yongnuo YN455 - беззеркальная камера на Android

▪ 1,5 миллиарда телефонов к 2011 году

▪ Космический ветер растянулся на 228 тысяч световых лет

▪ Слух вместо зрения

▪ Android-смартфон становится подслушивающим устройством

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Узлы радиолюбительской техники. Подборка статей

▪ статья Ключевский Василий Осипович. Знаменитые афоризмы

▪ статья Как может восстановиться губка, процеженная через сито? Подробный ответ

▪ статья Кладовщик склада лома и металлов. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Вощение дерева древесины. Простые рецепты и советы

▪ статья Регенерация гальванических элементов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026