Шарҳи MOSFET

Power MOSFET инчунин ба намуди пайвастшавӣ ва намуди дарвозаи изолятсияшуда тақсим карда мешавад, аммо одатан асосан ба намуди дарвозаи изолятсияшудаи MOSFET (металл оксиди нимноқил FET) дахл дорад, ки онро MOSFET (Power MOSFET) меноманд. Транзистори таъсири майдони барқии навъи пайваст одатан транзистори электростатикӣ номида мешавад (Транзистори статикии индуксионӣ - SIT). Он бо шиддати дарвоза барои назорати ҷараёни дренаж тавсиф карда мешавад, схемаи гардонанда оддӣ аст, қувваи ками гардонандаро талаб мекунад, суръати гузариш зуд, басомади баланди корӣ, устувории гармӣ беҳтар азGTR, аммо иқтидори ҷории он хурд, шиддати паст аст, одатан танҳо ба қувваи на бештар аз 10 кВт дастгоҳҳои электронии барқ ​​​​таъсис мекунад.

1. Сохтори Power MOSFET ва принсипи фаъолият

Намудҳои қувваи MOSFET: мувофиқи канали интиқолдиҳанда метавонад ба канали P ва N-канал тақсим карда шавад. Аз рӯи амплитудаи шиддати дарвоза метавонад ба тақсим карда шавад; навъи камобӣ; вақте ки шиддати дарвоза сифр аст, вақте ки сутуни дренаж-манбаи байни мавҷудияти канали гузаронанда, тақвият дода мешавад; барои дастгоҳи канали N (P), шиддати дарвоза пеш аз мавҷудияти канали гузаронанда аз (камтар аз) сифр зиёд аст, қувваи MOSFET асосан N-канал такмил дода мешавад.

1.1 ҚувваMOSFETсохтор　　

Сохтори дохилии Power MOSFET ва аломатҳои барқӣ; гузаронидани он танҳо як интиқолдиҳандаи қутбӣ (полис), ки дар ноқил иштирок мекунад, транзистори якқутбӣ мебошад. Механизми гузаронанда бо MOSFET-и камқувват якхела аст, аммо сохтор фарқияти калон дорад, MOSFET-и камқувват як дастгоҳи уфуқӣ мебошад, қувваи MOSFET аксари сохтори гузаронандаи амудиро, ки бо номи VMOSFET (Vertical MOSFET) низ маълум аст. , ки шиддати дастгоҳи MOSFET ва қобилияти тобоварии ҷараёнро хеле беҳтар мекунад.

Мувофиқи фарқиятҳо дар сохтори гузаронандаи амудӣ, балки инчунин ба истифодаи чуқури V-шакл барои ноил шудан ба гузариши амудии VVMOSFET тақсим карда мешавад ва дорои сохтори амудии гузаронандаи дукарата MOSFET аз VDMOSFET (Vertical Double-diffused)MOSFET), ин мақола асосан ҳамчун намунаи дастгоҳҳои VDMOS баррасӣ мешавад.

MOSFET-ҳои барқӣ барои сохторҳои сершумори ҳамгирошуда, ба монанди байналмилалии росткунҷа (International Rectifier) ​​HEXFET бо истифода аз воҳиди шашкунҷа; Siemens (Siemens) SIPMOSFET бо истифода аз воҳиди мураббаъ; Motorola (Motorola) TMOS бо истифода аз як воҳиди росткунҷаи аз рӯи шакли "Pin".

1.2 Принсипи фаъолият Power MOSFET

Буридан: байни сутунҳои сарчашмаи дренажӣ ва инчунин таъминоти мусбати барқ, сутунҳои манбаи дарвоза байни шиддат сифр аст. минтаќаи асосї ва минтаќаи N дрифт дар байни пайванди PN J1 ѓарази баръакс ташкил карда шудааст, љараёни љараён дар байни сутунњои сарчашмаи дренажї нест.

Ноқилӣ: Бо шиддати мусбати UGS дар байни терминалҳои манбаи дарвоза истифода мешавад, дарвоза изолятсия карда мешавад, аз ин рӯ ҷараёни дарвоза ҷорӣ намешавад. Аммо, шиддати мусбати дарвоза сӯрохиҳои минтақаи P-ро дар поёни он тела медиҳад ва олигон-электронҳои минтақаи P-ро ба сатҳи P-минтақаи дар зери дарвоза ҷалб мекунад, вақте ки UGS аз он зиёдтар аст. UT (шиддати фаъол ё шиддати остона), консентратсияи электронҳо дар сатҳи минтақаи P-и зери дарвоза аз консентратсияи сӯрохиҳо зиёдтар хоҳад буд, то намуди P нимноқил ба намуди N табдил ёфта, ба қабати баръакс табдил меёбад ва қабати баръакс канали N-ро ташкил медиҳад ва гузариши PN-ро J1 нопадид мекунад, дренажӣ ва манбаро ноқил мекунад.

1.3 Хусусиятҳои асосии MOSFETs Power

1.3.1 Хусусиятҳои статикӣ.

Муносибати байни ID-и ҷараёни дренаж ва шиддати UGS байни манбаи дарвоза тавсифи интиқоли MOSFET номида мешавад, ID калонтар аст, муносибати байни ID ва UGS тақрибан хатӣ аст ва нишебии каҷ ҳамчун интиқоли Gfs муайян карда мешавад. .

Хусусиятҳои дренажии вольт-ампер (хусусиятҳои баромади) MOSFET: минтақаи буриш (мувофиқ ба минтақаи буриши GTR); минтақаи сершавӣ (мувофиқ ба минтақаи тақвияти GTR); минтакаи гайри сершавй (ба минтакаи сершавии ГТР мувофик аст). Қувваи MOSFET дар ҳолати гузариш кор мекунад, яъне он дар байни минтақаи буриш ва минтақаи ғайритаъсис ба пеш ва бозгашт мегузарад. Қувваи MOSFET дорои диодҳои паразитӣ дар байни терминалҳои манбаи дренаж мебошад ва дастгоҳ ҳангоми татбиқи шиддати баръакс байни терминалҳои манбаъи дренаж кор мекунад. Муқовимати ҳолати қувваи MOSFET дорои коэффисиенти мусбати ҳарорат аст, ки барои баробар кардани ҷараён ҳангоми параллел пайваст кардани дастгоҳҳо мусоид аст.

1.3.2 Хусусиятҳои динамикӣ;

схемаи озмоишии он ва шаклҳои мавҷи раванди гузариш.

Раванди фаъолкунӣ; вақти таъхири фурӯзон td(on) - давраи вақт байни лаҳзаи пеш ва лаҳзае, ки uGS = UT ва iD пайдо мешавад; вақти баландшавӣ tr- давраи вақте, ки uGS аз uT ба шиддати дарвозаи UGSP баланд мешавад, ки дар он MOSFET ба минтақаи сернашуда ворид мешавад; арзиши устувори iD бо шиддати таъминоти дренажӣ, UE ва дренаж муайян карда мешавад. Бузургии UGSP ба арзиши устувори iD алоқаманд аст. Пас аз он ки UGS ба UGSP мерасад, он дар зери таъсири боло боло меравад, то он даме, ки ба ҳолати устувор расад, аммо iD бетағйир мемонад. Вақти фурӯзон тон- Маблағи вақти таъхири даргир ва вақти баландшавӣ.

Вақти таъхири хомӯш td(хомӯш) -Мӯҳлати вақте, ки iD аз лаҳзаи боло ба сифр коҳиш меёбад, Cin тавассути Rs ва RG холӣ мешавад ва uGS мувофиқи хатти экспоненсиалӣ ба UGSP меафтад.

Фурӯпошии вақт tf- Давраи вақт аз он вақте ки uGS аз UGSP коҳиш меёбад ва iD то он даме, ки канал дар uGS < UT нопадид мешавад ва ID ба сифр меафтад, коҳиш меёбад. Вақти хомӯшкунӣ - Маблағи вақти таъхири хомӯшӣ ва вақти тирамоҳ.

1.3.3 Суръати гузариш MOSFET.

Суръати гузариши MOSFET ва пуркунии барқ ​​​​ва разряди Cin муносибати бузург доранд, корбар наметавонад Cin-ро кам кунад, аммо метавонад муқовимати дохилии гардиши Rs-ро коҳиш диҳад, то доимии вақтро коҳиш диҳад, суръати гузаришро суръат бахшад, MOSFET танҳо ба гузариши политронӣ такя мекунад, таъсири нигаҳдории олиготронӣ вуҷуд надорад ва аз ин рӯ, раванди қатъкунӣ хеле зуд аст, вақти гузариш аз 10-100ns, басомади корӣ метавонад то 100 кГц ё бештар аз он баландтарин дастгоҳҳои электронии асосии барқ ​​аст.

Дастгоҳҳои аз майдон идорашаванда дар ҳолати оромӣ қариб ҳеҷ ҷараёни вурудро талаб намекунанд. Бо вуҷуди ин, дар ҷараёни гузариш конденсатори воридотӣ бояд пур карда шавад ва холӣ карда шавад, ки то ҳол миқдори муайяни қувваи ронандагиро талаб мекунад. Чӣ қадаре ки басомади гузариш баланд бошад, ҳамон қадар қувваи гардонанда лозим аст.

1.4 Такмили иҷрои динамикӣ

Илова ба аризаи дастгоҳ барои баррасии шиддати дастгоҳ, ҷараён, басомад, балки инчунин бояд дар татбиқи чӣ гуна муҳофизат кардани дастгоҳ азхуд карда шавад, на ба дастгоҳ дар тағироти муваққатӣ дар зарар. Албатта, тиристор маҷмӯи ду транзистори биполярӣ мебошад, ки бо иқтидори калон аз ҳисоби майдони калон якҷоя карда шудааст, аз ин рӯ қобилияти dv/dt он осебпазиртар аст. Барои di/dt он инчунин мушкилоти минтақаи интиқоли васеъ дорад, аз ин рӯ он инчунин маҳдудиятҳои хеле ҷиддӣ мегузорад.

Ҳолати қудрати MOSFET тамоман дигар аст. Қобилияти dv/dt ва di/dt аксар вақт аз рӯи қобилият дар як наносония (на дар як микросекунд) ҳисоб карда мешавад. Аммо сарфи назар аз ин, он дорои маҳдудиятҳои иҷрои динамикӣ мебошад. Инҳоро метавон аз рӯи сохтори асосии MOSFET фаҳмид.

Сохтори қувваи MOSFET ва схемаи эквивалентии мувофиқи он. Илова ба иқтидори қариб дар ҳама қисмҳои дастгоҳ, бояд ба назар гирифт, ки MOSFET дорои диодест, ки ба ҳам пайваст аст. Аз нуқтаи назари муайян, транзистори паразитӣ низ вуҷуд дорад. (Чунон ки IGBT низ тиристори паразитӣ дорад). Ин омилҳои муҳим дар омӯзиши рафтори динамикии MOSFETs мебошанд.

Пеш аз ҳама, диодҳои дохилӣ, ки ба сохтори MOSFET пайваст карда шудаанд, дорои баъзе қобилияти тармафароӣ мебошанд. Ин одатан аз рӯи қобилияти ягонаи тарма ва қобилияти такрории тарма ифода карда мешавад. Вақте ки di/dt баръакс калон аст, диод ба зарбаи хеле тези набз дучор мешавад, ки имкон дорад ба минтақаи тарма ворид шавад ва пас аз аз ҳад гузаштани қобилияти тармафароӣ ба дастгоҳ осеб расонад. Мисли ҳама гуна диодҳои PN, баррасии хусусиятҳои динамикии он хеле мураккаб аст. Онҳо аз консепсияи оддии пайванди PN, ки дар самти пеш мегузарад ва дар самти баръакс баста мешаванд, хеле фарқ мекунанд. Вақте ки ҷараён зуд паст мешавад, диод қобилияти бастани баръакси худро дар тӯли вақт гум мекунад, ки бо номи вақти барқароршавии баръакс маълум аст. инчунин як даврае вуҷуд дорад, ки гузариши PN барои бо суръат гузаронидан лозим аст ва муқовимати хеле паст нишон намедиҳад. Пас аз он ки ба диод дар MOSFET-и пурқувват сӯзандоруи пешакӣ мавҷуд аст, интиқолдиҳандагони ақаллиятҳои воридшуда инчунин мураккабии MOSFET-ро ҳамчун дастгоҳи мултитроникӣ илова мекунанд.

Шароитҳои муваққатӣ бо шароити хат зич алоқаманданд ва дар татбиқ ба ин ҷанба бояд диққати кофӣ дода шавад. Барои осон кардани фаҳмиш ва таҳлили мушкилоти дахлдор дониши амиқ доштан муҳим аст.