Có hai loại MOSFET chính: loại tiếp điểm phân chia và loại cổng cách điện. Junction MOSFET (JFET) được đặt tên vì nó có hai tiếp điểm PN và cổng cách điệnMOSFET(JGFE) được đặt tên vì cổng được cách điện hoàn toàn với các điện cực khác. Hiện nay, trong số các MOSFET có cổng cách điện, loại được sử dụng phổ biến nhất là MOSFET, được gọi là MOSFET (MOSFET bán dẫn oxit kim loại); Ngoài ra, còn có các MOSFET nguồn PMOS, NMOS và VMOS, cũng như các mô-đun nguồn πMOS và VMOS mới ra mắt gần đây, v.v.
Theo các vật liệu bán dẫn kênh khác nhau, loại mối nối và loại cổng cách điện được chia thành kênh và kênh P. Nếu chia theo chế độ dẫn điện, MOSFET có thể được chia thành loại cạn kiệt và loại tăng cường. Các MOSFET nối đều là loại cạn kiệt và MOSFET cổng cách điện đều là loại cạn kiệt và loại tăng cường.
Các bóng bán dẫn hiệu ứng trường có thể được chia thành các bóng bán dẫn hiệu ứng trường tiếp giáp và MOSFET. MOSFET được chia thành bốn loại: loại suy giảm kênh N và loại tăng cường; Loại suy giảm kênh P và loại tăng cường.
Đặc điểm của MOSFET
Đặc tính của MOSFET là điện áp cổng nam UG; kiểm soát ID hiện tại của nó. So với các bóng bán dẫn lưỡng cực thông thường, MOSFET có đặc điểm là trở kháng đầu vào cao, độ ồn thấp, dải động lớn, tiêu thụ điện năng thấp và tích hợp dễ dàng.
Khi giá trị tuyệt đối của điện áp phân cực âm (-UG) tăng, lớp suy giảm tăng, kênh giảm và ID dòng thoát giảm. Khi giá trị tuyệt đối của điện áp phân cực âm (-UG) giảm, lớp suy giảm giảm, kênh tăng và ID dòng thoát tăng. Có thể thấy rằng ID dòng thoát được điều khiển bởi điện áp cổng, vì vậy MOSFET là một thiết bị được điều khiển bằng điện áp, nghĩa là sự thay đổi của dòng điện đầu ra được điều khiển bởi sự thay đổi của điện áp đầu vào, để đạt được sự khuếch đại và các mục đích khác.
Giống như các bóng bán dẫn lưỡng cực, khi MOSFET được sử dụng trong các mạch như bộ khuếch đại, một điện áp phân cực cũng phải được thêm vào cổng của nó.
Cổng của ống hiệu ứng trường tiếp giáp phải được đặt với điện áp phân cực ngược, nghĩa là nên đặt điện áp cổng âm cho ống kênh N và đặt móng vuốt cổng dương cho ống kênh P. MOSFET cổng cách điện được gia cố nên áp dụng điện áp cổng chuyển tiếp. Điện áp cổng của MOSFET cách điện ở chế độ cạn kiệt có thể dương, âm hoặc "0". Các phương pháp thêm độ lệch bao gồm phương pháp độ lệch cố định, phương pháp độ lệch tự cung cấp, phương pháp ghép trực tiếp, v.v.
MOSFETcó nhiều tham số, bao gồm tham số DC, tham số AC và tham số giới hạn, nhưng trong sử dụng bình thường, bạn chỉ cần chú ý đến các tham số chính sau: dòng xả bão hòa Điện áp ngắt IDSS Lên, (ống nối và chế độ cạn kiệt cách điện ống cổng hoặc điện áp bật UT (ống cổng cách điện được gia cố), gm độ dẫn điện, điện áp đánh thủng nguồn thoát BUDS, PDSM tiêu tán công suất tối đa và IDSM dòng xả nguồn tối đa.
(1) Dòng nguồn thoát bão hòa
IDSS dòng nguồn bão hòa đề cập đến dòng nguồn thoát khi điện áp cổng UGS=0 trong MOSFET cổng cách điện hoặc điểm nối cách điện.
(2) Điện áp ngắt
Điện áp ngắt UP đề cập đến điện áp cổng khi kết nối nguồn thoát nước vừa bị cắt trong MOSFET cổng cách điện hoặc cổng cách điện loại cạn kiệt. Như được hiển thị trong hình 4-25 đối với đường cong UGS-ID của ống kênh N, có thể thấy rõ ý nghĩa của IDSS và UP.
(3) Điện áp bật
Điện áp bật UT đề cập đến điện áp cổng khi kết nối nguồn thoát nước vừa được thực hiện trong MOSFET cổng cách điện tăng cường. Hình 4-27 cho thấy đường cong UGS-ID của ống kênh N và có thể thấy rõ ý nghĩa của UT.
(4) Độ dẫn điện
Độ dẫn điện gm thể hiện khả năng của UGS điện áp nguồn cổng để kiểm soát ID dòng thoát, nghĩa là tỷ lệ giữa sự thay đổi ID dòng thoát với sự thay đổi của điện áp nguồn cổng UGS. 9m là thông số quan trọng để đo khả năng khuếch đại củaMOSFET.
(5) Điện áp đánh thủng nguồn thoát nước
Điện áp đánh thủng nguồn thoát BUDS đề cập đến điện áp nguồn thoát tối đa mà MOSFET có thể chấp nhận khi điện áp nguồn cổng UGS không đổi. Đây là một tham số giới hạn và điện áp hoạt động cấp cho MOSFET phải nhỏ hơn BUDS.
(6) Công suất tiêu tán tối đa
Công suất tiêu tán tối đa PDSM cũng là một tham số giới hạn, đề cập đến mức tiêu tán công suất nguồn cực đại được phép mà không làm giảm hiệu suất MOSFET. Khi sử dụng, mức tiêu thụ điện năng thực tế của MOSFET phải nhỏ hơn PDSM và để lại một mức nhất định.
(7) Dòng nguồn thoát tối đa
IDSM hiện tại của nguồn thoát tối đa là một tham số giới hạn khác, đề cập đến dòng điện tối đa được phép đi qua giữa cống và nguồn khi MOSFET hoạt động bình thường. Dòng điện hoạt động của MOSFET không được vượt quá IDSM.
1. MOSFET có thể được sử dụng để khuếch đại. Do trở kháng đầu vào của bộ khuếch đại MOSFET rất cao nên tụ điện ghép có thể nhỏ và không cần sử dụng tụ điện.
2. Trở kháng đầu vào cao của MOSFET rất phù hợp cho việc chuyển đổi trở kháng. Nó thường được sử dụng để chuyển đổi trở kháng ở tầng đầu vào của bộ khuếch đại nhiều tầng.
3. MOSFET có thể được sử dụng như một điện trở thay đổi.
4. MOSFET có thể được sử dụng thuận tiện như một nguồn dòng không đổi.
5. MOSFET có thể được sử dụng như một công tắc điện tử.
MOSFET có đặc tính điện trở trong thấp, điện áp chịu được cao, chuyển mạch nhanh và năng lượng tuyết lở cao. Khoảng dòng điện được thiết kế là 1A-200A và khoảng điện áp là 30V-1200V. Chúng tôi có thể điều chỉnh các thông số điện theo lĩnh vực ứng dụng và kế hoạch ứng dụng của khách hàng để cải thiện độ tin cậy của sản phẩm, hiệu suất chuyển đổi tổng thể và khả năng cạnh tranh về giá sản phẩm của khách hàng.
So sánh MOSFET và Transistor
(1) MOSFET là phần tử điều khiển điện áp, trong khi bóng bán dẫn là phần tử điều khiển dòng điện. Khi chỉ được phép lấy một lượng nhỏ dòng điện từ nguồn tín hiệu, nên sử dụng MOSFET; khi điện áp tín hiệu thấp và được phép lấy một lượng lớn dòng điện từ nguồn tín hiệu thì nên sử dụng bóng bán dẫn.
(2) MOSFET sử dụng các hạt tải điện đa số để dẫn điện nên gọi là thiết bị đơn cực, trong khi các bóng bán dẫn có cả hạt tải điện đa số và hạt tải điện thiểu số để dẫn điện. Nó được gọi là thiết bị lưỡng cực.
(3) Nguồn và cống của một số MOSFET có thể được sử dụng thay thế cho nhau và điện áp cổng có thể dương hoặc âm, linh hoạt hơn bóng bán dẫn.
(4) MOSFET có thể hoạt động trong điều kiện dòng điện rất nhỏ và điện áp rất thấp, đồng thời quy trình sản xuất của nó có thể dễ dàng tích hợp nhiều MOSFET trên một tấm wafer silicon. Do đó, MOSFET đã được sử dụng rộng rãi trong các mạch tích hợp quy mô lớn.
Cách đánh giá chất lượng và độ phân cực của MOSFET
Chọn phạm vi của đồng hồ vạn năng đến RX1K, nối dây đo màu đen với cực D và dây đo màu đỏ với cực S. Chạm tay vào cực G và D cùng lúc. MOSFET phải ở trạng thái dẫn tức thời, tức là kim đồng hồ chuyển động đến vị trí có điện trở nhỏ hơn. , sau đó dùng tay chạm vào cực G và S, MOSFET sẽ không có phản hồi, tức là kim đồng hồ sẽ không di chuyển về vị trí 0. Lúc này cần đánh giá MOSFET là một ống tốt.
Chọn phạm vi của đồng hồ vạn năng đến RX1K và đo điện trở giữa ba chân của MOSFET. Nếu điện trở giữa một chân và hai chân còn lại là vô hạn và vẫn vô hạn sau khi trao đổi dây dẫn thử nghiệm, thì chân này là cực G, còn hai chân còn lại là cực S và cực D. Sau đó dùng đồng hồ vạn năng đo giá trị điện trở giữa cực S và cực D một lần, đổi dây đo và đo lại. Cái có giá trị điện trở nhỏ hơn là màu đen. Dây đo được nối với cực S và dây đo màu đỏ được nối với cực D.
Biện pháp phòng ngừa khi phát hiện và sử dụng MOSFET
1. Sử dụng đồng hồ vạn năng con trỏ để xác định MOSFET
1) Sử dụng phương pháp đo điện trở để xác định các điện cực của MOSFET tiếp giáp
Theo hiện tượng giá trị điện trở thuận và ngược của điểm nối PN của MOSFET là khác nhau, có thể xác định được ba điện cực của điểm nối MOSFET. Phương pháp cụ thể: Đặt đồng hồ vạn năng ở phạm vi R×1k, chọn hai điện cực bất kỳ và đo giá trị điện trở thuận và ngược của chúng tương ứng. Khi giá trị điện trở thuận và nghịch của hai điện cực bằng nhau và có giá trị vài nghìn ohm thì hai điện cực lần lượt là cực máng D và cực nguồn S. Vì đối với MOSFET tiếp điểm thì cực máng và nguồn có thể hoán đổi cho nhau nên điện cực còn lại phải là cổng G. Bạn cũng có thể chạm dây thử màu đen (dây thử màu đỏ cũng được chấp nhận) của đồng hồ vạn năng vào bất kỳ điện cực nào và dây thử còn lại chạm vào chạm vào hai điện cực còn lại theo thứ tự để đo giá trị điện trở. Khi các giá trị điện trở đo được hai lần gần bằng nhau, điện cực tiếp xúc với dây dẫn thử nghiệm màu đen là cổng và hai điện cực còn lại lần lượt là cống và nguồn. Nếu các giá trị điện trở đo được hai lần đều rất lớn thì có nghĩa đó là chiều ngược lại của điểm nối PN, tức là cả hai đều là điện trở ngược. Có thể xác định rằng đó là MOSFET kênh N và dây dẫn thử nghiệm màu đen được kết nối với cổng; nếu các giá trị điện trở được đo hai lần là Các giá trị điện trở rất nhỏ, cho thấy rằng đó là điểm nối PN chuyển tiếp, nghĩa là điện trở chuyển tiếp và nó được xác định là MOSFET kênh P. Dây kiểm tra màu đen cũng được kết nối với cổng. Nếu trường hợp trên không xảy ra, bạn có thể thay dây đo đen, đỏ và tiến hành kiểm tra theo phương pháp trên cho đến khi xác định được lưới.
2) Sử dụng phương pháp đo điện trở để xác định chất lượng MOSFET
Phương pháp đo điện trở là sử dụng đồng hồ vạn năng để đo điện trở giữa nguồn và cống của MOSFET, cổng và nguồn, cổng và cống, cổng G1 và cổng G2 để xác định xem nó có khớp với giá trị điện trở được chỉ định trong hướng dẫn sử dụng MOSFET hay không. Việc quản lý là tốt hay xấu. Phương pháp cụ thể: Đầu tiên, đặt đồng hồ vạn năng ở phạm vi R×10 hoặc R×100 và đo điện trở giữa nguồn S và cống D, thường trong phạm vi hàng chục ohms đến vài nghìn ohms (có thể thấy trong hướng dẫn sử dụng các loại ống khác nhau, giá trị điện trở của chúng là khác nhau), nếu giá trị điện trở đo được lớn hơn giá trị bình thường thì có thể là do tiếp xúc bên trong kém; nếu giá trị điện trở đo được là vô hạn thì có thể đó là một cực bị đứt bên trong. Sau đó đặt đồng hồ vạn năng ở phạm vi R×10k, sau đó đo các giá trị điện trở giữa cổng G1 và G2, giữa cổng và nguồn cũng như giữa cổng và cống. Khi các giá trị điện trở đo được đều là vô hạn thì có nghĩa là ống bình thường; nếu các giá trị điện trở trên quá nhỏ hoặc có đường dẫn thì ống bị hỏng. Cần lưu ý rằng nếu hai cổng bị hỏng trong ống, có thể sử dụng phương pháp thay thế thành phần để phát hiện.
3) Sử dụng phương pháp đầu vào tín hiệu cảm ứng để ước tính khả năng khuếch đại của MOSFET
Phương pháp cụ thể: Sử dụng mức R×100 của điện trở vạn năng, kết nối dây dẫn thử nghiệm màu đỏ với nguồn S và dây dẫn thử nghiệm màu đen với cống D. Thêm điện áp nguồn 1,5V vào MOSFET. Lúc này giá trị điện trở giữa cực máng và nguồn được biểu thị bằng kim đồng hồ. Sau đó dùng tay kẹp cổng G của điểm nối MOSFET và thêm tín hiệu điện áp cảm ứng của cơ thể con người vào cổng. Theo cách này, do hiệu ứng khuếch đại của ống, điện áp nguồn VDS và dòng xả Ib sẽ thay đổi, nghĩa là điện trở giữa cống và nguồn sẽ thay đổi. Từ đó có thể thấy kim công tơ dao động ở mức độ lớn. Nếu kim của kim lưới cầm tay lắc lư ít có nghĩa là khả năng khuếch đại của ống kém; nếu kim lắc lư nhiều thì có nghĩa là khả năng khuếch đại của ống lớn; nếu kim không di chuyển nghĩa là ống bị hỏng.
Theo phương pháp trên, chúng tôi sử dụng thang đo R×100 của đồng hồ vạn năng để đo điểm nối MOSFET 3DJ2F. Đầu tiên mở điện cực G của ống và đo điện trở nguồn thoát RDS là 600Ω. Sau khi dùng tay giữ điện cực G, kim đồng hồ sẽ dịch chuyển sang trái. Điện trở RDS được chỉ định là 12kΩ. Nếu kim đồng hồ quay lớn hơn nghĩa là ống còn tốt. và có khả năng khuếch đại lớn hơn.
Có một số điểm cần lưu ý khi sử dụng phương pháp này: Đầu tiên, khi kiểm tra MOSFET và dùng tay giữ cổng, kim vạn năng có thể lệch sang phải (giá trị điện trở giảm) hoặc sang trái (giá trị điện trở tăng) . Điều này là do điện áp xoay chiều do cơ thể con người tạo ra tương đối cao và các MOSFET khác nhau có thể có điểm làm việc khác nhau khi được đo bằng dải điện trở (hoạt động ở vùng bão hòa hoặc vùng chưa bão hòa). Các thử nghiệm đã chỉ ra rằng RDS của hầu hết các ống đều tăng. Tức là kim đồng hồ quay sang trái; RDS của một số ống giảm, khiến kim đồng hồ lắc sang phải.
Nhưng bất kể kim đồng hồ quay theo hướng nào, miễn là kim đồng hồ lắc lớn hơn nghĩa là ống có khả năng khuếch đại lớn hơn. Thứ hai, phương pháp này cũng có tác dụng với MOSFET. Nhưng cần lưu ý rằng điện trở đầu vào của MOSFET cao và điện áp cảm ứng cho phép của cổng G không được quá cao, vì vậy không nên dùng tay trực tiếp kẹp cổng. Bạn phải sử dụng tay cầm cách điện của tuốc nơ vít để chạm vào cổng bằng một thanh kim loại. , để ngăn chặn điện tích do cơ thể con người gây ra được thêm trực tiếp vào cổng, gây ra sự cố cổng. Thứ ba, sau mỗi lần đo, các cực GS phải được nối tắt. Điều này là do sẽ có một lượng điện tích nhỏ trên tụ điện tiếp giáp GS, tạo nên điện áp VGS. Kết quả là kim của máy đo có thể không di chuyển khi đo lại. Cách duy nhất để xả điện tích là làm đoản mạch điện tích giữa các điện cực GS.
4) Sử dụng phương pháp đo điện trở để xác định MOSFET không được đánh dấu
Đầu tiên dùng phương pháp đo điện trở để tìm ra hai chân có giá trị điện trở là nguồn S và cống D. Hai chân còn lại là cổng thứ nhất G1 và cổng thứ hai G2. Ghi giá trị điện trở giữa nguồn S và cực D được đo bằng hai dây đo trước. Chuyển dây đo và đo lại. Ghi giá trị điện trở đo được. Dây có giá trị điện trở lớn hơn được đo hai lần là dây thử màu đen. Điện cực nối là cống D; dây đo màu đỏ được nối với nguồn S. Các cực S và D được xác định bằng phương pháp này cũng có thể được xác minh bằng cách ước tính khả năng khuếch đại của ống. Tức là dây đo màu đen có khả năng khuếch đại lớn được nối với cực D; dây đo màu đỏ được nối đất với 8 cực. Kết quả thử nghiệm của cả hai phương pháp phải giống nhau. Sau khi xác định được vị trí cống D và nguồn S tiến hành lắp đặt mạch theo vị trí tương ứng của D và S. Nói chung G1 và G2 cũng sẽ được căn chỉnh theo thứ tự. Điều này xác định vị trí của hai cổng G1 và G2. Điều này xác định thứ tự của các chân D, S, G1 và G2.
5) Sử dụng sự thay đổi giá trị điện trở ngược để xác định kích thước của độ dẫn điện
Khi đo hiệu suất truyền dẫn của MOSFET tăng cường kênh VMOSN, bạn có thể sử dụng dây dẫn thử nghiệm màu đỏ để kết nối nguồn S và dây thử nghiệm màu đen với cống D. Điều này tương đương với việc thêm một điện áp ngược giữa nguồn và cống. Lúc này, cổng đang hở mạch và giá trị điện trở ngược của ống rất không ổn định. Chọn phạm vi ohm của đồng hồ vạn năng đến phạm vi điện trở cao R×10kΩ. Lúc này điện áp trên đồng hồ cao hơn. Khi dùng tay chạm vào lưới G, bạn sẽ thấy giá trị điện trở ngược của ống thay đổi đáng kể. Sự thay đổi càng lớn thì giá trị độ dẫn điện của ống càng cao; nếu độ dẫn điện của ống được thử nghiệm rất nhỏ, hãy sử dụng phương pháp này để đo Khi nào, điện trở ngược thay đổi ít.
Những lưu ý khi sử dụng MOSFET
1) Để sử dụng MOSFET một cách an toàn, không được vượt quá các giá trị giới hạn của các thông số như công suất tiêu tán của ống, điện áp nguồn cực đại, điện áp nguồn cực đại và dòng điện tối đa trong thiết kế mạch.
2) Khi sử dụng các loại MOSFET khác nhau, chúng phải được kết nối với mạch theo đúng độ lệch yêu cầu và phải tuân thủ độ phân cực của độ lệch MOSFET. Ví dụ: có một điểm nối PN giữa nguồn cổng và cống của MOSFET tiếp giáp, và cổng của ống kênh N không thể bị sai lệch dương; cổng của ống kênh P không thể bị phân cực âm, v.v.
3) Do trở kháng đầu vào của MOSFET cực kỳ cao nên các chân phải được đoản mạch trong quá trình vận chuyển và bảo quản, đồng thời phải được đóng gói bằng tấm chắn kim loại để ngăn chặn điện thế cảm ứng bên ngoài làm hỏng cổng. Đặc biệt, xin lưu ý rằng MOSFET không thể đặt trong hộp nhựa. Tốt nhất nên cất nó trong hộp kim loại. Đồng thời, chú ý giữ cho ống chống ẩm.
4) Để ngăn ngừa sự cố cảm ứng cổng MOSFET, tất cả các dụng cụ kiểm tra, bàn làm việc, mỏ hàn và bản thân các mạch điện phải được nối đất tốt; khi hàn chân thì hàn nguồn trước; trước khi kết nối với mạch điện, tất cả các đầu dây dẫn phải được nối ngắn mạch với nhau và vật liệu gây đoản mạch phải được loại bỏ sau khi hàn xong; khi tháo ống ra khỏi giá đỡ linh kiện, phải sử dụng các phương pháp thích hợp để đảm bảo cơ thể con người được nối đất, chẳng hạn như sử dụng vòng nối đất; tất nhiên, nếu mỏ hàn đốt nóng bằng khí loại A tiên tiến sẽ thuận tiện hơn cho việc hàn MOSFET và đảm bảo an toàn; không được đưa ống vào hoặc rút ra khỏi mạch trước khi tắt nguồn. Các biện pháp an toàn trên phải được chú ý khi sử dụng MOSFET.
5) Khi lắp đặt MOSFET, hãy chú ý đến vị trí lắp đặt và cố gắng tránh để gần bộ phận làm nóng; để chống rung cho các phụ kiện đường ống, cần siết chặt vỏ ống; khi các đầu chốt bị uốn cong thì phải lớn hơn kích thước gốc 5mm để đảm bảo tránh làm cong các chốt gây rò rỉ không khí.
Đối với MOSFET công suất, cần có điều kiện tản nhiệt tốt. Vì MOSFET công suất được sử dụng trong điều kiện tải cao nên phải thiết kế tản nhiệt đủ để đảm bảo nhiệt độ vỏ máy không vượt quá giá trị định mức để thiết bị có thể hoạt động ổn định và tin cậy trong thời gian dài.
Tóm lại, để đảm bảo việc sử dụng MOSFET an toàn, có rất nhiều điều cần chú ý và cũng có nhiều biện pháp an toàn khác nhau cần được thực hiện. Phần lớn nhân viên chuyên môn kỹ thuật, đặc biệt là phần lớn những người đam mê điện tử phải tiến hành dựa trên tình hình thực tế của mình và có những cách thiết thực để sử dụng MOSFET an toàn và hiệu quả.
Thời gian đăng: 15-04-2024
