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:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Где мозгу щекотно 15.11.2016 Очевидно, что щекотка как-то отражается на активности мозга. Действительно, в мозге при этом срабатывают сразу несколько зон, и в первую очередь соматосенсорная кора, воспринимающая прикосновения к телу. Но именно смех и прочие эмоции, сопутствующие щекотке, возникают, как считалось до сих пор, в эмоциональных центрах, в то время как соматосенсорный участок должен просто обрабатывать физические ощущения от прикосновения. Однако, как показали эксперименты исследователей из Института биологии при Берлинском университете имени Гумбольдта, смех от щекотки действительно может возникать, грубо говоря, только из физических ощущений. Симпэй Исияма (Shimpei Ishiyama) и Михаэль Брехт (Michael Brecht) щекотали крыс - это может показаться странным, однако сейчас накопилось уже достаточно много свидетельств того, что грызуны способны чувствовать щекотку и получать от нее удовольствие: животные возвращаются в то место, где их щекотали, чтобы снова получить порцию тех же ощущений, в их мозге активируется система подкрепления, отвечающая за чувство удовольствия, и в поведении крыс есть все те же характерные проявления положительных эмоций, которые можно наблюдать у других видов зверей. В эксперименте молодых самцов приучали играть с человеком, который во время игр щекотал им спины и животы, так что в конце концов крысы начали даже гоняться за рукой экспериментатора и подставлять себя по щекотку. Естественно, игры закончились вживлением в мозг электродов, с помощью которых можно было отслеживать активность нейронов соматосенсорной коры и по желанию стимулировать их электрическими разрядами. И довольно быстро выяснилось, что эти нейроны, которые должны были бы отвечать только на механическое раздражение, продолжали "активничать" и тогда, когда крыса бежала за только что щекотавшей ее рукой, попискивая от предвкушения новой порции щекотки. И еще более удивительным оказалось то, что искусственная стимуляция нервных клеток, реагирующих на физические ощущения от щекотки, вызывает те же эмоционально-поведенческие признаки, что и натуральная щекотка - в частности, крысы особым образом попискивали, издавая звуки, означавшие удовольствие и радость. Иными словами, на нейробиологическом уровне реакция на щекотку возникала только от "механических" нервных импульсов и без участия обычных эмоциональных нейронных контуров. Попутно удалось показать, что восприимчивость к щекотке зависит от эмоционального состояния: когда крыс сажали на открытое место и освещали ярким светом - что для них, ночных животных, было достаточно стрессовой ситуацией - на щекотку они отвечали слабее, и активность соответствующих клеток в мозге была подавлена.

Другие интересные новости:

▪ Технологии подключенного автомобиля

▪ Электрический мотоцикл LiveWire One

▪ Умная футболка

▪ Новая спецификация ATX от Intel

▪ Снижено давление для сверхпроводимости при комнатной температуре

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиоприем. Подборка статей

▪ статья Кулон Шарль. Биография ученого

▪ статья На что способны наши кости? Подробный ответ

▪ статья Папоротник. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Пробник автолюбителя. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья SMD-компоненты. Сквозная нумерация наиболее популярных корпусов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026