Domov Problémy

MOSFET tranzistor s efektem pole. Výkonné importované tranzistory s efektem pole Výkonné tranzistory s efektem pole irf referenční kniha

14.07.2024
Tento materiál poskytuje základní informace o zahraničních vysoce výkonných tranzistorech s efektem pole. V tabulce jsou uvedeny pouze hlavní parametry - maximální napětí kolektoru, proud, ztrátový výkon a odpor otevřeného přechodu drain-source. Pro podrobnější informace zkopírujte název tranzistoru do pole DATASHEET - vpravo nahoře na stránce a stáhněte si soubor PDF s popisem. Výkonové tranzistory s efektem pole se často používají ve stabilizátorech napětí a proudu, koncových stupních výkonových zesilovačů, přepínačů nabíječek a převodníků.

VÝKONNÉ IMPORTOVANÉ POLNÍ tranzistory

Značka Napětí, V Přechodový odpor, Ohm Vypouštěcí proud, A Výkon, W Rám
1 2 3 4 5 6
STH60N0SFI 50 0,023 40,0 65 ISOWATT218
STVHD90FI 50 0,023 30,0 40 ISOWATT 220
STVHD90 50 0,023 52,0 125 TO-220
STH60N05 50 0,023 60,0 150 TO-218
IRFZ40 50 0,028 35.0 125 TO-220
BUZ15 50 0.03 45,0 125 TO-3
SGSP592 50 0,033 40,0 150 TO-3
SGSP492 50 0.033 40,0 150 TO-218
IRFZ42FI 50 0,035 24,0 40 ISOWATT 220
IRFZ42 50 0,035 35,0 125 TO-220
BUZ11FI 50 0,04 20,0 35 ISOWATT 220
BUZ11 50 0,04 30,0 75 TO-220
BUZ14 50 0,04 39,0 125 TO-3
BUZ11A 50 0,06 25,0 75 TO-220
SGSP382 50 0.06 28,0 100 TO-220
SGSP482 50 0.06 30.0 125 TO-218
BUZ10 50 0.08 20.0 70 TO-220
BUZ71FI 50 0,10 12,0 30 ISOWATT 220
IRF20FI 50 0,10 12,5 30 ISOWATT 220
BUZ71 50 6,10 14,0 40 TO-220
IRFZ20 50 0,10 15.0 40 TO-220
BUZ71AFI 50 0,12 11,0 30 ISOWATT 220
IRFZ22FI 50 0,12 12,0 30 ISOWATT 220
BUZ71A 50 0,12 13,0 40 TO-220
IRFZ22 50 0,12 14,0 40 TO-220
BUZ10A 50 0,12 17,0 75 TO-220
SGSP322 50 0,13 16,0 75 TO-220
SGSP358 50 0.30 7,0 50 TO-220
MTH40N06FI 60 0,028 26,0 65 ISOWATT218
MTH40N06 60 0,028 40,0 150 TO-218
SGSP591 60 0,033 40,0 150 TO-3
SGSP491 60 0,033 40,0 150 TO-218
BUZ11S2FI 60 0,04 20,0 35 ISOWATT 220
BUZ11S2 60 0,04 30,0 75 TO-220
IRFP151FI 60 0,055 26,0 65 ISOWATT218
IRF151 60 0.055 40,0 150 TO-3
IRFP151 60 0.055 40,0 150 TO-218
SGSP381 60 0,06 28,0 100 TO-220
SGSP481 60 0.06 30.0 125 TO-218
IRFP153FI 60 0,08 21,0 65 ISOWATT218
IRF153 60 0,08 33,0 150 TO-3
IRFP153 60 0,08 34.0 150 TO-218
SGSP321 60 0,13 16,0 75 TO-220
MTP3055EFI 60 0,15 10,0 30 ISOWATT 220
MTP3055E 60 0,15 12.0 40 TO-220
IRF521FI 80 0,27 7,0 30 ISOWATT 220
IRF521 80 0.27 9,2 60 TO-220
IRF523FI 80 036 6,0 30 ISOWATT 220
IRF523 80 0.36 8,0 60 TO-220
SGSP472 80 0,05 35.0 150 TO-218
IRF541 80 0,077 15,0 40 ISOWATT 220
IRF141 80 0.077 28,0 125 TO-3
IRF541 80 0.077 28,0 125 TO-220
IRF543F1 80 0,10 14,0 40 SOWATT220
SGSP362 80 0,10 22.0 100 TO-220
IRF143 80 0,10 25,0 125 TO-3
SGSP462 80 0.10 25,0 125 TO-218
IRF543 80 0,10 25.0 125 O-220
IRF531FI 80 0.16 9,0 35 SOWATT220
IRF531 80 0.16 14,0 79 O-220
IRF533FI 80 0,23 8,0 35 ISOWATT 220
IRF533 80 0,23 12.0 79 TO-220
IRF511 80 0,54 5.6 43 TO-220
IRF513 80 0,74 4,9 43 TO-220
IRFP150FI 100 0,055 26,0 65 ISOWATT218
IRF150 100 0,055 40,0 150 TO-3
IRFP150 100 0,055 40,0 150 TO-218
BUZ24 100 0,6 32,0 125 TO-3
IRF540FI 100 0,077 15,0 40 ISOWATT 220
IRF140 100 0,077 28,0 125 TO-3
IRF540 100 0,077 28,0 125 TO-220
SGSP471 100 0,075 30,0 150 TO-218
IRFP152FI 100 0,08 21,0 65 ISOWATT218
IRF152 100 0,08 33,0 150 TO-3
IRFP152 100 0,08 34.0 150 TO-218
IRF542FI 100 0,10 14,0 40 ISOWATT 220
BUZ21 100 0,10 19.0 75 TO-220
BUZ25 100 0,10 19.0 78 TO-3
IRF142 100 0,10 25,0 125 TO-3
IRF542 100" 0,10 25,0 125 TO-220
SGSP361 100 0,15 18,0 100 TO-220
SGSP461 100 0,15 20.0 125 TO-218
IRF530FI 100 0,16 9,0 35 ISOWATT 220
IRF530 100 0,16 14.0 79 TO-220
BUZ20 100 0,20 12.0 75 TO-220
IRF532FI 100 0.23 8.0 35 ISOWATT 220
IRF532 100 0,23 12,0 79 TO-220
BUZ72A 100 0,25 9,0 40 TO-220
IRF520FI 100 0.27 7,0 30 ISOWATT 220
IRF520 100 0,27 9,2 60 TO-220
SGSP311 100 0,30 11.0 75 TO-220
IRF522FI 100 0,36 6.0 30 ISOWATT 220
IRF522 100 0,36 8,0 60 TO-220
IRF510 100 0,54 5,6 43 TO-220
SGSP351 100 0,60 6,0 50 TO-220
IRF512 100 0,74 4,9 43 TO-220
SGSP301 100 1,40 2,5 18 TO-220
IRF621FI 160 0,80 4.0 30 ISOWATT 220
IRF621 150 0,80 5,0 40 TO-220
IRF623FI 150 1,20 3,5 30 ISOWATT 220
IRF623 150 1.20 4.0 40 TO-220
STH33N20FI 200 0.085 20.0 70 ISOWATT 220
SGSP577 200 0,17 20,0 150 TO-3
SGSP477 200 0,17 20,0 150 TO-218
8UZ34 200 0,20 19,0 150 TO-3
SGSP367 200 0,33 12,0 100 TO-220
BUZ32 200 0,40 9,5 75 TO-220
SGSP317 200 0,75 6,0 75 TO-220
IRF620FI 200 0,80 4,0 30 ISOWATT 220
IRF620 200 0,80 5,0 40 TO220
IRF622FI 200 1.20 3,5 30 ISOWATT 220
IRF622 200 1.20 4,0 40 TO-220
IRF741FI 350 0.55 5,5 40 ISOWATT 220
IRF741 350 0,55 10,0 125 TO-220
IRF743 350 0.80 8,3 125 TO-220
IRF731FI 350 1,00 3,5 35 ISOWATT 220
IRF731 350 1,00 5,5 75 TO-220
IRF733FI 350 1,50 3,0 35 ISOWATT 220
IRF733 350 1,50 4.5 75 TO-220
IRF721FI 350 1,80 2.5 30 ISOWATT 220
IRF721 350 1,80 3.3 50 TO-220
IRF723FI 350 2,50 2,0 30 ISOWATT 220
IRF723 350 2,50 2,8 50 TO-220
IRFP350FI 400 0,30 10,0 70 ISOWATT218
IRF350 400 0,30 15,0 150 TO-3
IRFP350 400 0,30 16,0 180 TO-218
IRF740FI 400 0,55 5,5 40 ISOWATT 220
IRF740 400 0,55 10,0 125 TO-220
SGSP475 400 0,55 10,0 150 TO-218
IRF742FI 400 0,80 4,5 40 ISOWATT 220
IRF742 400 0,80 8,3 125 TO-220
IRF730FI 400 1,00 3,5 35 ISOWATT 220
BUZ60 400 1,00 5,5 75 TO-220
IRF730 400 1,00 5,5 75 TO-220
IRF732FI 400 1,50 3,0 35 ISOWATT 220
BUZ60B 400 1,50 4,5 75 TO-220
IRF732 400 1,50 4,5 75 TO-220
IRF720FI 400 1,80 2,5 30 ISOWATT 220
BUZ76 400 1,80 3,0 40 TO-220
IRF720 400 1,80 3,3 50 TO-220
IRF722FI 400 2,50 2,0 30 ISOWATT 220
BUZ76A 400 2,50 2,6 40 TO-220
IRF722 400 2,50 2,8 50 TO-220
SGSP341 400 20,0 0,6 18 TO-220
IRFP451FI 450 0,40 9,0 70 ISOWATT218
IRF451 450 0,40 13,0 150 TO-3
IRFP451 450 0,40 14,0 180 TO-218
IRFP453FI 450 0,50 8,0 70 ISOWATT218
IRF453 450 0,50 11,0 150 TO-3
IRFP453 450 0,50 12,0 180 TO-218
SGSP474 450 0,70 9,0 150 TO-218
IRF841FI 450 0,85 4,5 40 ISOWATT 220
IF841 450 0.85 8,0 125 TO-220
IRFP441FI 450 0,85 5,5 60 ISOWATT218
IRF843FI 450 1,10 4,0 40 ISOWATT 220
IRF843 450 1,10 7,0 125 TO-220
IRF831FI 450 1,50 3,0 35 ISOWATT 220
IRF831 450 1,50 4,5 75 TO-220
SGSP364 450 1,50 5,0 100 TO-220
IRF833FI 450 2,00 2,5 35 ISOWATT 220
IRF833 450 2,00 4,0 75 T0220
IRF821FI 450 3,00 2,0 30 ISOWATT 220
IRF821 450 3,00 2,5 50 TO-220
SGSP330 450 3,00 3,0 75 TO-220
IRF823FI 450 4,00 1.5 30 ISOWATT 220
IRF823 450 4,00 2,2 50 TO-220
IRFP450FI 500 0,40 9,0 70 ISOWATT218
IRF450 500 0,40 13,0 150 TO-3
IRFP450 500 0,40 14,0 180 TO-218
IRFP452FI 500 0,50 8,0 70 ISOWATT218
IRF452 500 0,50 11,0 150 TO-3
IRFP4S2 500 0,50 12,0 180 TO-218
BUZ353 500 0,60 9,5 125 TO-218
BUZ45 500 0,60 9,6 125 TO-3
SGSP579 500 0,70 9,0 150 TO-3
SGSP479 500 0,70 9.0 150 TO-218
BU2354 500 0,80 8,0 125 TO-218
BUZ45A 500 0,80 8,3 125 TO-3
IRF840FI 500 0,85 4,5 40 ISOWATT 220
IRF840 500 0,85 8,0 125 TO-220
IRFP440FI 500 0,85 5,5 60 ISOWATT218
IRF842FI 500 1,10 4,0 40 ISOWATT 220
IRF842 500 1.10 7,0 125 TO-220
IRF830FI 500 1,50 3,0 35 ISOWATT 220
BUZ41A 500 1,50 4,5 75 TO-220
IRF830 500 1,50 4,5 75 TO-220
SGSP369 500 1,50 5,0 100 TO-220
IRF832FI 500 2,00 2,5 35 ISOWATT 220
BUZ42 500 2,00 4,0 75 TO-220
IRF832 500 2,00 4,0 75 TO-220
IRF820FI 500 3,00 2,0 30 ISOWATT 220
BUZ74 500 3,00 2,4 40 TO-220
IRF820 500 3,00 2,5 50 TO-220
SGSP319 500 3,80 2,8 75 TO-220
IRF322FI 500 4,00 1,5 30 ISOWATT 220
BUZ74A 500 4,00 2,0 40 TO-220
IRF822 500 4,00 2,2 50 TO-220
SGSP368 550 2,50 5,0 100 TO-220
MTH6N60FI 600 1,20 3.5 40 ISOWATT218
MTP6N60FI 600 1,20 6,0 125 ISOWATT 220
MTP3N60FI 600 .2,50 2,5 35 I30 WATT 220
MTP3N60 600 2,50 3,0 75 TO-220
STH9N80FI 800 1,00 . 5,6 70 ISOWATT218
STH9N80 800 1,00 9,0 180 TO-218
STH8N80FI 800 1,20 5,0 70 ISOWATT218
STH8N80 800 1,20 8.0 180 TO-218
STHV82FI 800 2,00 3,5 65 ISOWATT218
STHV82 800 2,00 5,5 125 TO-218
BUZ80AFI 800 3,00 2,4 40 ISOWATT 220
BUZ80A 800 3,00 3,8 100 TO-220
BUZ80FI 800 4,00 2,0 35 ISOWATT 220
BUZ80 800 4,00 2,6 75 TO-220
STH6N100FI 1000 2,00 3,7 70 ISOWATT218
STH6N100 1000 2,00 6,0 180 TO-218
STHV102FI 1000 3,50 3,0 65 ISOWATT218
STHV102 1000 3,50 4,2 125 TO-218
SGS100MA010D1 100 0,014 50 120 TO-240
SGS150MA010D1 100 0,009 75 150 TO-240
SGS30MA050D1 500 0,20 15 30 TO-240
SGS35MA050D1 500 0,16 17,5 35 TO-240
TSD200N05V 50 0,006 200 600 Isotop
TSD4M150V 100 0,014 70 135 Isotop
TSD4M251V 150 0,021 70 110 Isotop
TSD4M250V 200 0,021 60 110 Isotop
TSD4M351V 350 0,075 30 50 Isotop
TSD4M350V 400 0,075 30 50 Isotop
TSD4M451V 450 0,1 28 45 Isotop
TSD2M450V 500 0,2 26 100 Isotop
TSD4M450V 500 0,1 28 45 Isotop
TSD22N80V 800 0,4 22 77 Isotop
TSD5MG40V 1000 0,7 9 17 Isotop

Provozovatelnost tranzistoru s efektem pole lze ověřit multimetrem v režimu testování P-N přechodů diod. Hodnota odporu, kterou ukazuje multimetr na tomto limitu, je číselně rovna propustnému napětí na P-N přechodu v milivoltech. Pracovní tranzistor by měl mít mezi všemi svými vývody nekonečný odpor. Některé moderní vysoce výkonné tranzistory s efektem pole však mají vestavěnou diodu mezi kolektorem a zdrojem, takže se stává, že kanál zdroje kolektoru se při testování chová jako běžná dioda. Pomocí černé (záporné) sondy se dotkněte odtoku (D) a červené (kladné) sondy se dotkněte zdroje (S). Multimetr ukazuje pokles napětí v propustném směru na vnitřní diodě (500 - 800 mV). Při zpětném předpětí by měl multimetr vykazovat nekonečný odpor, tranzistor je uzavřen. Poté, bez vyjmutí černé sondy, se dotkněte červené sondy brány (G) a znovu ji vraťte do zdroje (S). Multimetr ukazuje 0 mV a při jakékoli polaritě použitého napětí se tranzistor s efektem pole dotykem otevřel. Pokud se nyní dotknete brány (G) černou sondou, aniž byste uvolnili červenou sondu, a vrátíte ji do kolektoru (D), tranzistor s efektem pole se uzavře a multimetr opět ukáže pokles napětí na diodě. To platí pro většinu N-kanálových FET.

MOP (buržoazně MOSFET) znamená Metal-Oxide-Semiconductor, z této zkratky je zřejmá struktura tohoto tranzistoru.

Pokud na prstech, pak má polovodičový kanál, který slouží jako jedna deska kondenzátoru a druhá deska je kovová elektroda umístěná přes tenkou vrstvu oxidu křemíku, což je dielektrikum. Když je na bránu přivedeno napětí, tento kondenzátor se nabije a elektrické pole brány přitáhne náboje do kanálu, v důsledku čehož se v kanálu objeví mobilní náboje, které mohou tvořit elektrický proud a odpor zdroje kolektoru klesá. ostře. Čím vyšší napětí, tím více nábojů a nižší odpor, v důsledku toho může odpor klesnout na nepatrné hodnoty - setiny ohmu, a pokud napětí dále zvýšíte, dojde k rozpadu oxidové vrstvy a Khan tranzistoru. objeví se.

Výhoda takového tranzistoru oproti bipolárnímu je zřejmá - na hradlo je třeba přivést napětí, ale jelikož se jedná o dielektrikum, proud bude nulový, což znamená potřebnou výkon k ovládání tohoto tranzistoru bude mizivý, ve skutečnosti spotřebovává pouze v okamžiku sepnutí, kdy se kondenzátor nabíjí a vybíjí.

Nevýhoda vyplývá z jeho kapacitní vlastnosti - přítomnost kapacity na bráně vyžaduje velký nabíjecí proud při otevírání. Teoreticky se rovná nekonečnu v nekonečně malých časových obdobích. A pokud je proud omezen rezistorem, pak se bude kondenzátor nabíjet pomalu - z časové konstanty RC obvodu není úniku.

MOS tranzistory jsou P a N potrubí. Mají stejný princip, rozdíl je pouze v polaritě proudových nosičů v kanálu. V souladu s tím v různých směrech řídicího napětí a zařazení do obvodu. Tranzistory jsou velmi často vyráběny ve formě komplementárních párů. To znamená, že existují dva modely s přesně stejnými charakteristikami, ale jeden z nich je N kanál a druhý je P kanál. Jejich označení se zpravidla liší o jednu číslici.

Moje nejoblíbenější MOP tranzistory jsou IRF630(n kanál) a IRF9630(p kanál) najednou jsem jich vyrobil asi tucet od každého typu. Nemají příliš velké tělo TO-92 tento tranzistor dokáže skvěle protáhnout sám sebe až 9A. Jeho otevřený odpor je pouze 0,35 Ohm.
To je však docela starý tranzistor, teď jsou například chladnější věci IRF7314, schopný unést stejných 9A, ale zároveň se vejde do pouzdra SO8 - velikosti notebookového čtverce.

Jeden z problémů s dokováním MOSFET tranzistoru a mikrokontroléru (nebo digitálního obvodu) je, že aby se plně otevřel až do úplného nasycení, musí tento tranzistor přivést na bránu mnohem více napětí. Obvykle je to asi 10 voltů a MK může mít výstup maximálně 5.
Jsou tři možnosti:


Obecně je však správnější nainstalovat ovladač, protože kromě hlavních funkcí generování řídicích signálů poskytuje také proudovou ochranu, ochranu proti průrazu, přepětí, jako další cetku optimalizuje rychlost otevírání na maximum, obecně nespotřebovává svůj proud nadarmo.

Výběr tranzistoru také není příliš obtížný, zvláště pokud se neobtěžujete s omezovacími režimy. V první řadě by vás měla zajímat hodnota odtokového proudu - I Drain resp já D tranzistor si vyberete na základě maximálního proudu pro vaši zátěž, nejlépe s rezervou 10 procent. Dalším důležitým parametrem pro vás je VGS- Saturační napětí Source-Gate nebo jednodušeji řídicí napětí. Někdy je to napsané, ale častěji se musíte podívat do tabulek. Hledá se graf výstupní charakteristiky Závislost já D z VDS v různých hodnotách VGS. A přijdete na to, jaký budete mít režim.

Například potřebujete napájet motor na 12 voltů s proudem 8A. Podělal jsi ovladač a máš pouze 5voltový řídicí signál. První, co mě po tomto článku napadlo, bylo IRF630. Proud je vhodný s rezervou 9A oproti požadovaným 8. Ale podívejme se na výstupní charakteristiku:

Pokud budete na tomto spínači používat PWM, pak je třeba se informovat na časy rozepnutí a sepnutí tranzistoru, vybrat ten největší a vzhledem k času vypočítat maximální frekvenci, které je schopen. Tato veličina se nazývá Zpoždění přepínače nebo t na,t off, obecně něco takového. Frekvence je 1/t. Je také dobré podívat se na kapacitu brány C iss Na jeho základě, stejně jako omezovacího rezistoru v obvodu hradla, můžete vypočítat časovou konstantu nabíjení obvodu hradla RC a odhadnout výkon. Pokud je časová konstanta větší než perioda PWM, pak se tranzistor neotevře/nezavře, ale bude viset v nějakém mezistavu, protože napětí na jeho hradle bude integrováno tímto RC obvodem do konstantního napětí.

Při manipulaci s těmito tranzistory mějte na paměti, že Nebojí se jen statické elektřiny, ale jsou VELMI SILNÉ. Proniknout závěrkou se statickým nábojem je více než možné. Tak jak jsem to koupil? ihned do fólie a nevyndávejte ji, dokud ji neuzavřete. Nejprve se uzemněte k baterii a nasaďte si alobal :).

Tranzistor je polovodičová elektronická součástka. Řadíme jej mezi aktivní obvodový prvek, protože umožňuje převádět elektrické signály (nelineárně).

Field nebo MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) - tranzistor s řízeným polem se strukturou kov-oxid-polovodič. Proto se mu také často říká jednoduše MOS tranzistor.

Tranzistory vyrobené touto technologií se skládají ze tří vrstev:

  • První vrstvou je plátek vyřezaný z homogenního krystalu křemíku nebo z křemíku dopovaného germaniem.
  • Druhou vrstvou v pořadí je nástřik velmi tenké vrstvy dielektrika (izolátoru) z oxidu křemičitého nebo oxidu kovu (oxidy hliníku nebo zirkonu). Tloušťka této vrstvy je v závislosti na technologii asi 10 nm a v nejlepším případě může být tloušťka této vrstvy asi 1,2 nm. Pro srovnání: 5 atomů křemíku umístěných blízko sebe tvoří tloušťku blízkou 1,2 nm.
  • Třetí vrstva je vrstva sestávající z vysoce vodivého kovu. Nejčastěji se k tomuto účelu používá zlato.

Konstrukce takového tranzistoru je schematicky znázorněna níže:

Je třeba poznamenat, že tranzistory s efektem pole se dodávají ve dvou typech: typu N a typu P, v podstatě stejně jako v případě bipolárních tranzistorů, které se vyrábějí ve variantách PNP a NPN.

Mezi tranzistory s efektem pole je mnohem běžnější typ N. Kromě toho existují tranzistory s efektem pole:

  • s vyčerpávajícím kanálem, to znamená těmi, které procházejí slabým proudem přes sebe v nepřítomnosti napětí na bráně, a aby bylo možné jej zcela zablokovat, je nutné použít na bránu zpětné předpětí o několik voltů;
  • s obohaceným kanálem - jedná se o typ tranzistoru s efektem pole, který při nepřítomnosti napětí na hradle nevede proud, ale vede jej pouze tehdy, když napětí přivedené na hradlo překročí napětí zdroje.

Velkou výhodou FETů je, že jsou řízeny napětím, na rozdíl od bipolárních tranzistorů, které jsou řízeny proudem.

Princip jejich činnosti tranzistoru s efektem pole je snazší pochopit na příkladu hydraulického jeřábu.

Pro řízení toku vysokotlaké kapaliny ve velkém potrubí je k otevření nebo zavření ventilu potřeba jen malé úsilí. Jinými slovy, s malým množstvím práce dosáhneme velkého efektu. Malá síla, kterou působíme na rukojeť baterie, ovládá mnohem větší sílu vody, která tlačí na ventil.

Díky této vlastnosti tranzistorů s efektem pole můžeme řídit proudy a napětí, které jsou mnohem vyšší, než jaké nám dává např. mikrokontrolér.

Jak bylo uvedeno dříve, konvenční MOSFET zpravidla nevede proud v dráze zdroje-odvod. Pro převedení takového tranzistoru do vodivého stavu je nutné přivést mezi zdroj a hradlo napětí, jak je znázorněno na obrázku níže.

Následující obrázek ukazuje proudově napěťovou charakteristiku tranzistoru IRF540.

Graf ukazuje, že tranzistor začíná vést, když se napětí mezi hradlem a zdrojem blíží 4V. K úplnému otevření je však potřeba téměř 7 voltů. To je mnohem více, než dokáže mikrokontrolér vydat.

V některých případech může stačit proud 15 mA a napětí 5V. Ale co když je to příliš málo? Jsou dvě cesty ven.

  1. Můžete použít speciální MOSFETy se sníženým napětím hradlového zdroje, například BUZ10L.
  2. Případně můžete použít přídavný zesilovač pro zvýšení řídicího napětí.

Bez ohledu na rozsah použití má každý tranzistor s efektem pole několik klíčových parametrů, jmenovitě:

  • Povolené napětí zdroje kolektoru: UDSmax
  • Maximální odběrový proud: IDmax
  • Prahové napětí otevření: UGSth
  • Odpor kanálu v zapnutém stavu: RDSon

V mnoha případech je RDSon klíčovým parametrem, protože nám nepřímo indikuje ztrátu výkonu, což je krajně nežádoucí.

Vezměme si například tranzistor v pouzdře TO-220 s odporem RDSon = 0,05 Ohm a proudem 4A protékajícím tímto tranzistorem.

Spočítejme ztráty výkonu:

  • UDS=0,05Ohm x 4A=0,2V
  • P=0,2V x 4A=0,8W

Výkonová ztráta, kterou dokáže rozptýlit tranzistor v pouzdře TO-220, je něco málo přes 1 W, takže se v tomto případě obejdete bez radiátoru. Ovšem již pro proud 10A budou ztráty 5W, takže bez radiátoru se neobejdeme.

Proto čím menší RDSon, tím lépe. Při výběru MOSFET tranzistoru pro konkrétní aplikaci byste proto měli vždy vzít v úvahu tento parametr.

V praxi se s rostoucím přípustným napětím UDSmax zvyšuje odpor zdroje-odvod. Z tohoto důvodu by neměly být vybírány tranzistory s UDSmax větším, než je požadováno.

V technice a radioamatérské praxi se často používají tranzistory s efektem pole. Taková zařízení se liší od běžných bipolárních tranzistorů tím, že v nich je výstupní signál řízen řídicím elektrickým polem. Zvláště často se používají izolované hradlové tranzistory s efektem pole.

Anglické označení pro takové tranzistory je MOSFET, což znamená „polem řízený kov-oxidový polovodičový tranzistor“. V domácí literatuře se tato zařízení často nazývají tranzistory MOS nebo MOS. V závislosti na výrobní technologii mohou být takové tranzistory n- nebo p-kanálové.

Tranzistor n-kanálového typu se skládá z křemíkového substrátu s p-vodivostí, n-oblastí získaných přidáním nečistot do substrátu a dielektrika, které izoluje hradlo od kanálu umístěného mezi n-oblastmi. Piny (zdroj a odvod) jsou připojeny k n-regionům. Pod vlivem zdroje energie může proud přes tranzistor protékat ze zdroje do kolektoru. Velikost tohoto proudu je řízena izolovanou bránou zařízení.

Při práci s tranzistory s efektem pole je nutné vzít v úvahu jejich citlivost na účinky elektrického pole. Proto je třeba je skladovat se svorkami zkratovanými fólií a před pájením je nutné svorky zkratovat vodičem. Tranzistory s efektem pole musí být pájeny pomocí pájecí stanice, která poskytuje ochranu proti statické elektřině.

Než začnete kontrolovat provozuschopnost tranzistoru s efektem pole, musíte určit jeho pinout. Na importovaném zařízení jsou často použity značky, které identifikují odpovídající terminály tranzistoru. Písmeno G označuje bránu zařízení, písmeno S zdroj a písmeno D odtok.
Pokud na zařízení není žádný vývod, musíte jej vyhledat v dokumentaci k tomuto zařízení.

Obvod pro kontrolu n-kanálového tranzistoru s efektem pole pomocí multimetru

Před kontrolou provozuschopnosti tranzistoru s efektem pole je nutné vzít v úvahu, že v moderních rádiových součástech typu MOSFET je mezi kolektorem a zdrojem přídavná dioda. Tento prvek je obvykle přítomen na schématu zařízení. Jeho polarita závisí na typu tranzistoru.

Obecnými pravidly je zahájit postup stanovením výkonu samotného měřicího zařízení. Poté, co se ujistili, že funguje bezchybně, přejdou k dalším měřením.

Závěry:

  1. MOSFET tranzistory s efektem pole jsou široce používány v technologii a radioamatérské praxi.
  2. Výkon takových tranzistorů lze zkontrolovat pomocí multimetru podle určité metody.
  3. Testování p-kanálového tranzistoru s efektem pole pomocí multimetru se provádí stejným způsobem jako n-kanálového tranzistoru s tím rozdílem, že polarita vodičů multimetru by měla být obrácena.

Video o tom, jak testovat tranzistor s efektem pole

Technologické možnosti a pokroky ve vývoji vysoce výkonných tranzistorů s efektem pole vedly k tomu, že v dnešní době není těžké je pořídit za přijatelnou cenu.

V tomto ohledu vzrostl zájem radioamatérů o použití takových tranzistorů MOSFET v jejich elektronických domácích produktech a projektech.

Za zmínku stojí fakt, že MOSFETy se od svých bipolárních protějšků výrazně liší jak parametry, tak i svým designem.

Je čas se blíže seznámit s konstrukcí a parametry výkonných tranzistorů MOSFET, abyste v případě potřeby mohli vědoměji vybrat analog pro konkrétní instanci a také byli schopni pochopit podstatu určitých veličin uvedených v datovém listu.

Co je HEXFET tranzistor?

V rámci rodiny tranzistorů s efektem pole existuje samostatná skupina výkonových polovodičových součástek nazývaných HEXFET. Jejich princip fungování je založen na velmi originálním technickém řešení. Jejich struktura se skládá z několika tisíc MOS buněk zapojených paralelně.

Buněčné struktury tvoří šestiúhelník. Vzhledem k hexagonální nebo jinak hexagonální struktuře se tento typ výkonových MOS tranzistorů nazývá HEXFET. První tři písmena této zkratky jsou převzata z anglického slova hex agonální– „šestihranný“.

Při vícenásobném zvětšení vypadá krystal výkonného HEXFET tranzistoru takto.

Jak vidíte, má šestihrannou strukturu.

Ukazuje se, že výkonný MOSFET je v podstatě druh super-mikroobvodu, který kombinuje tisíce jednotlivých jednoduchých tranzistorů s efektem pole. Dohromady vytvářejí jeden výkonný tranzistor, který přes sebe dokáže propustit velký proud a přitom neklade prakticky žádný výrazný odpor.

Díky speciální konstrukci a technologii výroby HEXFET je odolnost jejich kanálu RDS (zapnuto) podařilo výrazně snížit. To umožnilo vyřešit problém spínání proudů několika desítek ampér při napětích až 1000 voltů.

Zde je jen malá oblast použití vysoce výkonných tranzistorů HEXFET:

    Spínací obvody napájení.

    Nabíjecí zařízení.

    Řídicí systémy elektromotorů.

    Nízkofrekvenční zesilovače.

Navzdory tomu, že mosfety vyrobené technologií HEXFET (paralelní kanály) mají relativně nízký odpor otevřených kanálů, jejich rozsah je omezený a používají se především ve vysokofrekvenčních, silnoproudých obvodech. Ve vysokonapěťové výkonové elektronice jsou někdy preferovány obvody na bázi IGBT.


Obrázek MOSFET tranzistoru na schématu zapojení (N-channel MOS).

Stejně jako bipolární tranzistory mohou být struktury pole s dopředným nebo zpětným vedením. To znamená s P-kanálem nebo N-kanálem. Závěry jsou uvedeny takto:

    D-drain (drain);

    S-zdroj (zdroj);

    G-brána (závěrka).

Jak jsou tranzistory s efektem pole různých typů označeny, můžete zjistit na schématech zapojení na této stránce.

Základní parametry tranzistorů s efektem pole.

Celá sada parametrů MOSFET může být vyžadována pouze vývojáři komplexních elektronických zařízení a zpravidla nejsou uvedeny v datovém listu (referenčním listu). Stačí znát základní parametry:

    V DSS(Drain-to-Source Voltage) – napětí mezi kolektorem a zdrojem. Toto je obvykle napájecí napětí pro váš obvod. Při výběru tranzistoru musíte vždy pamatovat na 20% rezervu.

    já D(Continuous Drain Current) – odběrový proud nebo trvalý odběrový proud. Vždy indikováno při konstantním napětí hradla (například V GS =10V). Datasheet obvykle uvádí maximální možný proud.

    RDS (zapnuto)(Static Drain-to-Source On-Resistance) – odpor mezi odtokem ke zdroji otevřeného kanálu. S rostoucí teplotou krystalu se zvyšuje odpor otevřeného kanálu. To je dobře vidět na grafu převzatém z datasheetu jednoho z vysoce výkonných HEXFET tranzistorů. Čím nižší je odpor na kanálu (R DS(on)), tím lepší je mosfet. Méně se zahřívá.

    P D(Power Dissipation) – výkon tranzistoru ve wattech. Jiným způsobem se tento parametr také nazývá ztrátový výkon. V datasheetu ke konkrétnímu produktu je hodnota tohoto parametru uvedena pro určitou teplotu krystalu.

    VGS(Gate-to-Source Voltage) – saturační napětí mezi hradlem a zdrojem. Toto je napětí, nad kterým se proud kanálem nezvyšuje. V podstatě se jedná o maximální napětí mezi bránou a zdrojem.

    V GS(th)(Gate Threshold Voltage) – prahové napětí pro sepnutí tranzistoru. Toto je napětí, při kterém se otevře vodivý kanál a začne procházet proud mezi svorkou zdroje a vývodu. Pokud se mezi svorky hradla a zdroje přivede napětí menší než V GS(th), tranzistor se vypne.

Graf ukazuje, jak se prahové napětí V GS(th) snižuje s rostoucí teplotou krystalu tranzistoru. Při teplotě 175 0 C je to asi 1 volt a při teplotě 0 0 C asi 2,4 voltu. Proto datový list obvykle uvádí minimální ( min.) a maximálně ( max.) hraniční napětí.

Uvažujme na příkladu hlavní parametry výkonného HEXFET tranzistoru s efektem pole IRLZ44ZS od International Rectifier. Navzdory působivému výkonu má kompaktní tělo D 2 PAK pro povrchovou montáž. Pojďme se podívat na datasheet a zhodnotit parametry tohoto produktu.

    Limit napětí zdroje odtoku (V DSS): 55 voltů.

    Maximální odběrový proud (ID): 51 Ampér.

    Limit napětí zdroje brány (V GS): 16 Voltů.

    Odpor odtokového zdroje otevřeného kanálu (R DS(on)): 13,5 mOhm.

    Maximální výkon (P D): 80 Watt.

Odpor otevřeného kanálu IRLZ44ZS je pouze 13,5 miliOhmů (0,0135 Ohmů)!

Podívejme se na „kus“ z tabulky, kde jsou uvedeny maximální parametry.

Je dobře vidět, jak při konstantním hradlovém napětí, ale s rostoucí teplotou, klesá proud (z 51A (při t=25 0 C) na 36A (při t=100 0 C)). Výkon při teplotě pouzdra 25 0 C se rovná 80 wattům. Jsou také indikovány některé parametry v pulzním režimu.

Tranzistory MOSFET mají vysokou rychlost, ale mají jednu významnou nevýhodu - velkou kapacitu hradla. V dokumentech je vstupní kapacita hradla označena jako C iss (Vstupní kapacita).

Co ovlivňuje kapacita brány? Velmi ovlivňuje určité vlastnosti tranzistorů s efektem pole. Protože vstupní kapacita je poměrně velká a může dosáhnout desítek pikofaradů, je použití tranzistorů s efektem pole ve vysokofrekvenčních obvodech omezené.

Důležité vlastnosti tranzistorů MOSFET.

Při práci s tranzistory s efektem pole, zejména s izolovanými hradly, je velmi důležité pamatovat na to, že jsou „smrtící“ strach ze statické elektřiny. Do obvodu je zapájíte pouze tak, že vývody nejprve spojíte dohromady tenkým drátkem.

Při skladování je lepší všechny vývody MOS tranzistoru zkratovat pomocí obyčejné hliníkové fólie. Tím se sníží riziko poškození brány statickou elektřinou. Při montáži na plošný spoj je lepší použít pájecí stanici než běžnou elektrickou páječku.

Faktem je, že běžná elektrická páječka nemá ochranu proti statické elektřině a není „izolována“ od sítě prostřednictvím transformátoru. Jeho měděný hrot vždy obsahuje elektromagnetické rušení z elektrické sítě.

Jakékoli přepětí v elektrické síti může poškodit pájený prvek. Proto při pájení tranzistoru s efektem pole do obvodu elektrickou páječkou riskujeme poškození MOSFET tranzistoru.