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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Материнская плата Hi-Fi A88W 3D FM2+ для процессоров AMD 15.02.2014 Компания Biostar анонсировала системную плату Hi-Fi A88W 3D FM2+ на наборе логики A88X, рассчитанную на работу с процессорами AMD A-Series и E2-Series в исполнении FM2+/FM2. Новинка наделена четырьмя слотами для модулей оперативной памяти DDR3 2600(OC)/2400(OC)/2133/1866 суммарным объёмом до 64 Гбайт. Предусмотрено по одному разъёму PCI Express x16 3.0 и PCI Express x16 2.0, а также по два разъёма PCI Express x1 2.0 и PCI. Есть восемь коннекторов Serial ATA 3.0; поддерживаются массивы RAID 0, 1, 5, 10. Плата несёт на борту гигабитный сетевой контроллер Realtek RTL8111G и 8-канальный звуковой кодек Realtek ALC892. На улучшение качества звука направлена фирменная технология Puro Hi-Fi. Использование 100% твердотельных конденсаторов обеспечивает "наилучшую стабильность, надёжность, возможности оверклокинга и максимальный срок службы материнской платы". Кроме того, производитель выделяет систему BIO-Remote2 - простое в использовании приложение, которое позволяет превратить смартфон в пульт дистанционного управления компьютером. Приложение поддерживается аппаратами на базе Android, а также устройствами Apple. BIO-Remote2 подходит для управления более чем 10 программами Microsoft для просмотра видео, фотографий, прослушивания музыки, а также для работы с эксклюзивными программами Biostar. Обмен данными с ПК в этом случае осуществляется посредством беспроводной связи Wi-Fi. Плата оборудована шестью USB-портами, два из которых соответствуют стандарту 3.0, интерфейсами HDMI, DVI и D-Sub. Изделие выполнено в формфакторе ATX, размеры - 305x235 мм.

Другие интересные новости:

▪ Самый дешевый цветной лазерный принтер в мире

▪ Запущен новый инструмент поиска экзопланет

▪ Трансиверы RS-485/RS-422 MAX33072E/MAX33073E от Maxim

▪ Биобанк для хранения образцов живого мозга

▪ Внешние аккумуляторы HyperJuice для мобильной техники

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Заводские технологии на дому. Подборка статей

▪ статья Демьянова уха. Крылатое выражение

▪ статья Какая ошибка привела к появлению на гербе Иркутской области мифического животного? Подробный ответ

▪ статья Редька дикая. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Музыкальный звонок на микроконтроллере с возможностью замены мелодий без использования программатора. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Невидимые чернила. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025