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:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Часы FiLIP для контроля детей 19.10.2013 Оператор AT&T и компания Filip Technologies представили наручные часы FiLIP, главная задача которых - помочь родителям контролировать местоположение своих детей и поддерживать с ними связь. Новинка имеет яркий дизайн, простое управление и ограниченный функционал. Дети смогут звонить только по пяти заранее определённым номерам и принимать короткие текстовые сообщения. Родителям FiLIP предоставляет возможность определения местоположения часов: для этого используется информация от встроенного GPS-ресивера, а также находящихся поблизости сотовых ретрансляторов. Данные передаются в облачный сервис, после чего отображаются на карте на смартфоне взрослого. Родители могут определять безопасные зоны, при выходе за пределы которых часы будут автоматически отсылать уведомление. Кстати, сведения о текущих координатах могут передаваться взрослым через определённые интервалы - от 3 до 60 минут. На корпусе FiLIP предусмотрена кнопка экстренного вызова. При её нажатии часы отправляют данные о текущих координатах, начинают запись звука с микрофона и пытаются сделать дозвон по всем указанным в памяти номерам. Продажи FiLIP начнутся в течение ближайших месяцев.

Другие интересные новости:

▪ В недрах Земли идет дождь наоборот

▪ Открыто суперпрочное золото

▪ 4K-видеокамера Sony Handycam FDR-AX1E

▪ Стволовые клетки для регенерации мышц

▪ Компьютер размером с визитку и толщиной в миллиметр

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Типовые инструкции по охране труда (ТОИ). Подборка статей

▪ статья Нам королей менять, - о, да! - Совсем не стоило труда! Крылатое выражение

▪ Как происходило послевоенное восстановление мировой экономики? Подробный ответ

▪ статья Устройства на логических элементах. Радио - начинающим

▪ статья Крашение тканей и пряжи субстантивными красителями. Простые рецепты и советы

▪ статья Преобразователь напряжения, 12/220 вольт 100 ватт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025