MOSFET ihe omuma na ngwa izizi

Maka ihe kpatara ọnọdụ mmebiMOSFETejighị ya mee ihe, a naghị atụ aro ka ị ruo na ala ya.

Maka MOSFET ụdị nkwalite abụọ a, a na-ejikarị NMOS eme ihe. Ihe kpatara ya bụ na ndị na-eguzogide dị obere ma dị mfe ịmepụta. Ya mere, a na-ejikarị NMOS eme ihe n'ịgbanwe ọkụ ọkụ na ngwa mbanye moto. N'okwu mmeghe na-esote, a na-ejikarị NMOS eme ihe.

Enwere ikike parasitic n'etiti ntụtụ atọ nke MOSFET. Nke a abụghị ihe anyị chọrọ, mana ọ kpatara site na njedebe usoro mmepụta. Ịdị adị nke ikike parasitic na-eme ka ọ bụrụ ihe na-enye nsogbu mgbe ị na-emepụta ma ọ bụ na-ahọrọ sekit mbanye, mana ọ nweghị ụzọ isi zere ya. Anyị ga-ewebata ya n'ụzọ zuru ezu ma emechaa.

Enwere diode parasitic n'etiti igbapu na isi iyi. A na-akpọ nke a diode ahụ. Diode a dị ezigbo mkpa mgbe ị na-anya ibu inductive (dị ka moto). Site n'ụzọ, diode ahụ dị naanị n'otu MOSFET ma ọ naghị ahụ ya n'ime mgbawa sekit agbakwunyere.

 

2. MOSFET àgwà omume

Iduzi pụtara ime ihe dị ka mgba ọkụ, nke dabara na mgba ọkụ na-emechi.

Ihe e ji mara NMOS bụ na ọ ga-agbanye mgbe Vgs karịrị otu uru. Ọ dị mma maka iji ya mgbe isi mmalite na-agbanye ala (mbanye dị ala), ọ bụrụhaala na voltaji ọnụ ụzọ ruru 4V ma ọ bụ 10V.

Njirimara nke PMOS bụ na ọ ga-agbanye mgbe Vgs na-erughị otu uru, nke kwesịrị ekwesị maka ọnọdụ ebe ejikọrọ isi iyi na VCC (mbanye dị elu). Otú ọ dị, n'agbanyeghịPMOSenwere ike iji ya mee ihe n'ụzọ dị mfe dị ka onye ọkwọ ụgbọ ala dị elu, a na-ejikarị NMOS eme ihe na ndị ọkwọ ụgbọ ala dị elu n'ihi nnukwu nguzogide, ọnụ ahịa dị elu, na ụdị mgbanwe ole na ole.

 

3. MOS ịgbanwee tube ọnwụ

Ma ọ bụ NMOS ma ọ bụ PMOS, enwere nguzogide mgbe agbanyere ya, ya mere ugbu a ga-eri ike na nguzogide a. A na-akpọ akụkụ a nke ike a na-eri. Ịhọrọ MOSFET nwere obere nguzogide ga-ebelata mfu ihe omume. MOSFET dị obere ike taa na-eguzogide na-adịkarị gburugburu iri puku kwuru iri milliohms, yana nwekwara ọtụtụ milliohms.

Mgbe agbanyere MOSFET ma gbanyụọ, agaghị emecha ya ozugbo. Voltage dị n'ofe MOS nwere usoro na-ebelata, na ugbu a na-asọpụta nwere usoro na-abawanye. N'ime oge a, aNdị MOSFETọnwụ bụ ngwaahịa nke voltaji na nke ugbu a, nke a na-akpọ ngbanwe mgbanwe. Ọ na-abụkarị ngbanwe mfu na-ebuwanye ibu karịa mfu conduction, na ngwa ngwa ngbanwe ugboro, ka mfu na-abawanye.

Ngwaahịa nke voltaji na ugbu a n'oge a na-eduzi dị nnọọ ukwuu, na-akpata nnukwu mfu. Mbelata oge ngbanwe nwere ike ibelata mfu n'oge nduzi ọ bụla; ibelata oge ngbanwe nwere ike ibelata ọnụ ọgụgụ nke mgbanwe n'otu oge. Ụzọ abụọ a nwere ike belata ngbanwe mgbanwe.

Ụdị ebili mmiri mgbe agbanyere MOSFET. Enwere ike ịhụ na ngwaahịa nke voltaji na ugbu a n'oge a na-eduzi ya dị nnọọ ukwuu, na ọnwụ kpatara dịkwa oke ibu. Ịbelata oge mgbanwe nwere ike ibelata ọnwụ n'oge nduzi ọ bụla; ibelata oge ngbanwe nwere ike ibelata ọnụ ọgụgụ nke mgbanwe n'otu oge. Ụzọ abụọ a nwere ike belata ngbanwe mgbanwe.

 

4. MOSFET ọkwọ ụgbọ ala

E jiri ya tụnyere bipolar transistors, a na-ekwenyekarị na ọ dịghị ugbu a achọrọ iji gbanye MOSFET, ọ bụrụhaala na voltaji GS dị elu karịa otu uru. Nke a dị mfe ime, mana anyị chọkwara ọsọ.

Enwere ike ịhụ na nhazi nke MOSFET na enwere ikike parasitic n'etiti GS na GD, na ịkwọ ụgbọala MOSFET bụ n'ezie ụgwọ na nkwụsị nke capacitor. Ịchaji capacitor chọrọ ihe dị ugbu a, n'ihi na enwere ike iwere capacitor dị ka sekit dị mkpirikpi n'oge a na-ebufe ya, ya mere ugbu a ozugbo ga-adị ntakịrị. Ihe mbụ ị ga-aṅa ntị na mgbe ị na-ahọrọ / na-echepụta onye ọkwọ ụgbọ ala MOSFET bụ ọnụọgụ nke mkpirisi okirikiri ozugbo ọ nwere ike inye. ;

Ihe nke abụọ ị ga-amata bụ na NMOS, nke a na-ejikarị maka ịnya ụgbọ ala dị elu, chọrọ ka voltaji ọnụ ụzọ dị elu karịa isi iyi mgbe agbanyere ya. Mgbe agbanwuru MOSFET dị n'akụkụ elu, isi iyi voltaji bụ otu ihe ahụ dị ka voltaji mgbapụta (VCC), yabụ voltaji ọnụ ụzọ bụ 4V ma ọ bụ 10V karịa VCC n'oge a. Ọ bụrụ na ịchọrọ ịnweta voltaji buru ibu karịa VCC n'otu sistemu ahụ, ịchọrọ sekit nkwalite pụrụ iche. Ọtụtụ ndị ọkwọ ụgbọala nwere nfuli chaja agbakwunyere. Okwesiri iburu n'uche na a ga-ahọta capacitor mpụga kwesịrị ekwesị iji nweta oke mkpirisi okirikiri zuru oke iji kwọọ MOSFET.

 

4V ma ọ bụ 10V ahụ a kpọtụrụ aha n'elu bụ voltaji na-atụgharị nke MOSFET ndị a na-ejikarị eme ihe, na n'ezie ọ dị mkpa ka ahapụ ụfọdụ oke n'oge imewe. Na elu voltaji, na-agba ọsọ ọsọ conduction na nta nke mmegide conduction. Ugbu a enwere MOSFET ndị nwere obere voltaji conduction ejiri n'akụkụ dị iche iche, mana na sistemụ elektrọnik ụgbọ ala 12V, njikwa 4V zuru oke.

 

Maka sekit ọkwọ ụgbọ ala MOSFET na mfu ya, biko rụtụ aka na Microchip's AN799 Matching MOSFET Drivers na MOSFET. Ọ zuru oke, yabụ na agaghị m ede karịa.

 

Ngwaahịa nke voltaji na ugbu a n'oge a na-eduzi dị nnọọ ukwuu, na-akpata nnukwu mfu. Ịbelata oge mgbanwe nwere ike ibelata ọnwụ n'oge nduzi ọ bụla; ibelata oge ngbanwe nwere ike ibelata ọnụ ọgụgụ nke mgbanwe n'otu oge. Ụzọ abụọ a nwere ike belata ngbanwe mgbanwe.

MOSFET bụ ụdị FET (nke ọzọ bụ JFET). Enwere ike ịme ya ka ọ bụrụ ọnọdụ nkwalite ma ọ bụ ọnọdụ mmebi, P-channel ma ọ bụ N-channel, ngụkọta nke ụdị 4. Agbanyeghị, naanị ụdị nkwalite-ọwa N-ọwa MOSFET ka a na-eji n'ezie. na nkwalite-ụdị P-ọwa MOSFET, yabụ NMOS ma ọ bụ PMOS na-ezokarị aka na ụdị abụọ a.

 

5. MOSFET ngwa sekit?

Ihe kachasị dị ịrịba ama nke MOSFET bụ àgwà ngbanwe ya dị mma, ya mere a na-ejikarị ya na sekit ndị na-achọ ọkụ eletrik, dị ka ịgbanye ọkụ ọkụ na draịva moto, yana ọkụ ọkụ.

 

Ndị ọkwọ ụgbọ ala MOSFET taa nwere ọtụtụ ihe pụrụ iche chọrọ:

1. Ngwa ngwa voltaji dị ala

Mgbe ị na-eji ọkụ eletrik 5V, ọ bụrụ na a na-eji ihe owuwu totem omenala eme ihe n'oge a, ebe ọ bụ na transistor be nwere mbelata voltaji nke ihe dịka 0.7V, voltaji ikpeazụ a na-etinye na ọnụ ụzọ ámá bụ naanị 4.3V. N'oge a, anyị na-ahọrọ ike ọnụ ụzọ ámá

Enwere ụfọdụ ihe egwu mgbe ị na-eji MOSFET 4.5V. Otu nsogbu ahụ na-emekwa mgbe ị na-eji 3V ma ọ bụ ihe ndị ọzọ na-enye ọkụ dị ala.

2. Wide voltaji ngwa

Ntinye ntinye abụghị uru a kapịrị ọnụ, ọ ga-agbanwe na oge ma ọ bụ ihe ndị ọzọ. Mgbanwe a na-eme ka voltaji ịnya ụgbọ ala nke sekit PWM nyere MOSFET ka ọ ghara ịdị n'otu.

Iji mee ka MOSFET dị nchebe n'okpuru voltaji ọnụ ụzọ dị elu, ọtụtụ MOSFET nwere ndị na-ahụ maka ọkụ eletrik arụnyere n'ime ya iji gbochie njupụta nke voltaji ọnụ ụzọ ámá. N'okwu a, mgbe voltaji ịnya ụgbọ ala nyere karịrị voltaji nke tube regulator voltaji, ọ ga-eme ka nnukwu oriri ike static.

N'otu oge ahụ, ọ bụrụ na ị na-eji ụkpụrụ nke resistor voltaji nkewa iji belata ọnụ ụzọ voltaji, MOSFET ga-arụ ọrụ nke ọma mgbe ntinye voltaji dịtụ elu, ma mgbe ntinye voltaji na-ebelata, voltaji ọnụ ụzọ ga-ezuru oke, na-akpata. nduzi na-ezughị ezu, si otú ahụ na-abawanye oriri ike.

3. Ngwa voltaji abụọ

N'ime ụfọdụ sekit njikwa, akụkụ mgbagha na-eji voltaji dijitalụ 5V ma ọ bụ 3.3V, ebe akụkụ ike na-eji voltaji nke 12V ma ọ bụ karịa. A na-ejikọta voltaji abụọ ahụ na ala nkịtị.

Nke a na-ebuli ihe achọrọ iji sekit ka akụkụ obere voltaji wee nwee ike ịchịkwa MOSFET nke ọma n'akụkụ oke voltaji. N'otu oge ahụ, MOSFET n'akụkụ oke voltaji ga-echekwa nsogbu ndị a kpọtụrụ aha na 1 na 2 ihu.

N'okwu atọ ndị a, ihe owuwu totem enweghị ike imezu ihe achọrọ, yana ọtụtụ ndị ọkwọ ụgbọ ala MOSFET na-apụ apụ na-adịghị adị ka ha gụnyere ihe mgbochi voltaji ọnụ ụzọ.

 

N’ihi ya, m chepụtara sekit n’ozuzu ya iji gboo mkpa atọ a.

;

Sekit ọkwọ ụgbọ ala maka NMOS

N'ebe a, m ga-eme nyocha dị mfe nke sekit ọkwọ ụgbọ ala NMOS:

Vl na Vh bụ ọkụ ọkụ dị ala na nke dị elu n'otu n'otu. Voltaji abụọ ahụ nwere ike ịbụ otu, mana Vl ekwesịghị gafere Vh.

Q1 na Q2 na-etolite mkpanaka totem tụgharịrị iji nweta ikewapụ ebe a na-ahụ na tubes ọkwọ ụgbọ ala abụọ Q3 na Q4 anaghị agbanye n'otu oge.

R2 na R3 na-enye ntụaka voltaji PWM. Site n'ịgbanwe ntụaka a, enwere ike ịrụ ọrụ sekit ahụ n'ọnọdụ ebe mgbama mgbama PWM dị ntakịrị.

A na-eji Q3 na Q4 na-enye mbanye ugbu a. Mgbe agbanwuru, Q3 na Q4 nwere naanị mbelata voltaji nke Vce n'ihe metụtara Vh na GND. Mbelata voltaji a na-abụkarị naanị ihe dịka 0.3V, nke dị ala karịa Vce nke 0.7V.

R5 na R6 bụ nzaghachi nzaghachi, eji elele voltaji ọnụ ụzọ ámá. Igwe ọkụ a tụrụ atụ na-emepụta nzaghachi na-adịghị mma na ntọala nke Q1 na Q2 site na Q5, si otú a na-amachi ọnụ ụzọ voltaji na uru dị oke. Enwere ike imezi uru a site na R5 na R6.

N'ikpeazụ, R1 na-enye njedebe dị ugbu a maka Q3 na Q4, na R4 na-enye njedebe ọnụ ụzọ ugbu a maka MOSFET, nke bụ njedebe nke Ice nke Q3 na Q4. Ọ bụrụ na ọ dị mkpa, enwere ike ijikọ capacitor osooso na R4.

Sekit a na-enye atụmatụ ndị a:

1. Jiri voltaji dị ala na PWM mee ka MOSFET dị elu.

2. Jiri obere mgbama PWM njupụta iji kwọọ MOSFET nwere oke voltaji chọrọ.

3. Ọnụ ọnụ ọnụ ụzọ voltaji

4. Ntinye na mmepụta oke ugbu a

5. Site na iji resistors kwesịrị ekwesị, enwere ike nweta ike oriri dị ala.

6. A na-atụgharị akara ngosi PWM. NMOS achọghị njirimara a ma enwere ike idozi ya site na itinye ihe ntụgharị n'ihu.

Mgbe ị na-emepụta ngwaọrụ mkpanaka na ngwaahịa ikuku, imelite arụmọrụ ngwaahịa yana ịgbatị ndụ batrị bụ okwu abụọ ndị nrụpụta kwesịrị iche ihu. Ndị na-atụgharị DC-DC nwere uru dị elu nke arụmọrụ dị elu, nnukwu mmepụta ugbu a na obere quiescent dị ugbu a, na-eme ka ha dị mma maka ikenye ngwaọrụ ndị nwere ike ibugharị. Ka ọ dị ugbu a, usoro ndị bụ isi na mmepe nke teknụzụ ihe ngbanwe DC-DC bụ: (1) Teknụzụ dị elu: Ka ọnụọgụ mgbanwe na-abawanye, nha nke ihe ntụgharị na-ebelatakwa, njupụta ike na-abawanye nke ukwuu. na nzaghachi dị ike na-emeziwanye. . Ugboro ngbanwe nke ndị ntụgharị DC-DC dị ala ga-ebili na ọkwa megahertz. (2) Teknụzụ voltaji dị ala: Site na mmepe na-aga n'ihu nke teknụzụ nrụpụta semiconductor, voltaji arụ ọrụ nke microprocessors na ngwaọrụ eletrọnịkị na-ebugharị na-agbadata na ala, nke na-achọ ndị ntụgharị DC-DC n'ọdịnihu iji nye voltaji mmepụta dị ala iji kwekọọ na microprocessors. ihe achọrọ maka ndị nrụpụta na ngwaọrụ eletrọnịkị enwere ike ibugharị.

Mmepe nke teknụzụ ndị a ewepụtala ihe dị elu maka imepụta sekit mgbawa ike. Nke mbụ, ka mgbanwe mgbanwe na-aga n'ihu na-abawanye, a na-etinye ihe ndị dị elu na-arụ ọrụ nke ihe ndị na-agbanwe agbanwe. N'otu oge ahụ, a ga-enyerịrị sekit mbanye mgbanwe mgbanwe kwekọrọ iji hụ na ihe ndị na-agbanwe agbanwe na-arụ ọrụ nke ọma n'ịgbanwe ugboro ruo MHz. Nke abuo, maka ngwaọrụ eletrọnịkị na-ebugharị batrị, voltaji na-arụ ọrụ nke sekit dị ala (na-ewere batrị lithium dịka ọmụmaatụ, voltaji na-arụ ọrụ bụ 2.5 ~ 3.6V), ya mere, voltaji na-arụ ọrụ nke mgbawa ike dị ala.

 

MOSFET nwere obere nguzogide ma na-eri obere ume. A na-ejikarị MOSFET dị ka mgba ọkụ ọkụ na ibe DC-DC na-arụ ọrụ dị elu ugbu a. Otú ọ dị, n'ihi nnukwu ikike parasitic nke MOSFET, ọnụ ụzọ ámá nke NMOS na-atụgharị tubes na-adịkarị elu dị ka iri puku picofarads. Nke a na-etinye n'ihu elu chọrọ maka imewe nke elu arụ ọrụ ugboro DC-DC Ntụgharị ịmafe tube mbanye sekit.

N'ime atụmatụ ULSI dị ala, enwere ọtụtụ CMOS na BiCMOS sekit mgbagha na-eji usoro nkwalite bootstrap na mbanye sekit dị ka nnukwu ibu capacitive. Sekit ndị a nwere ike na-arụ ọrụ nke ọma na voltaji ọkọnọ dị ala karịa 1V, ma nwee ike ịrụ ọrụ na ugboro iri megahertz ma ọ bụ ọbụna narị narị megahertz nwere ikike ibu nke 1 ruo 2pF. Edemede a na-eji sekit nkwalite bootstrap iji chepụta sekit mbanye nwere ikike ịnya ụgbọ ala dị ukwuu nke dabara maka obere voltaji, mmụba ugboro ugboro na-abawanye DC-DC ndị ntụgharị. Emebere sekit ahụ dabere na usoro Samsung AHP615 BiCMOS yana simulation Hspice kwadoro. Mgbe voltaji ọkọnọ bụ 1.5V na ikike ibu bụ 60pF, oge ọrụ nwere ike iru karịa 5MHz.

;

Njirimara mgbanwe MOSFET

;

1. Static e ji mara

Dị ka ihe ngbanwe, MOSFET na-arụkwa ọrụ na steeti abụọ: gbanyụọ ma ọ bụ gbanye. Ebe MOSFET bụ akụrụngwa na-achịkwa voltaji, ọnọdụ ọrụ ya na-ekpebikarị site na voltaji uGS isi iyi.

 

Njirimara ọrụ bụ ndị a:

※ uGS＜ ịgbanye voltaji UT: MOSFET na-arụ ọrụ na mpaghara ebipụ, iDS isi iyi dị ugbu a bụ isi 0, voltaji mmepụta uDS≈UDD, MOSFET nọ na steeti “gbanyụọ”.

※ uGS> Gbanyụọ voltaji UT: MOSFET na-arụ ọrụ na mpaghara nchịkwa, drain-source ugbu a iDS = UDD / (RD + rDS). N'ime ha, rDS bụ nkwụsị mmiri-mmiri mgbe agbanyere MOSFET. Mpụta voltaji UDS=UDD?rDS/(RD+rDS), ma ọ bụrụ rDS＜RD, uDS≈0V, MOSFET dị na "on" steeti.

2. Njiri mara

MOSFET nwekwara usoro mgbanwe mgbe ọ na-agbanye n'etiti steeti ma gbanyụọ, mana njirimara ya dị ike na-adabere na oge achọrọ iji kwụọ ụgwọ na igbapu ikike nke kpafuo metụtara sekit, yana mkpokọta ụgwọ na mwepu mgbe tube n'onwe ya na-agbanye ma gbanyụọ. Oge mkpofu dị obere.

Mgbe ntinye voltaji ui na-agbanwe site na elu gaa na ala na MOSFET na-agbanwe site na steeti on steeti gaa na mpụga steeti, ike ọkọnọ UDD na-akwụ ụgwọ ikike kpafuo CL site na RD, yana oge nchaji τ1 = RDCL. Ya mere, voltaji mmepụta uo kwesịrị ịgafe oge ụfọdụ tupu ọ gbanwee site na ọkwa dị ala gaa n'ọkwa dị elu; mgbe ntinye voltaji ui na-agbanwe site na ala ruo elu na MOSFET na-agbanwe site na nkwụsị steeti gaa na steeti ahụ, ụgwọ na ikike akpafu CL na-agafe rDS Discharge na-eme na oge nkwụsị oge τ2≈rDSCL. Enwere ike ịhụ na mmepụta voltaji Uo chọkwara igbu oge tupu ya enwee ike ịgafe na ọkwa dị ala. Mana n'ihi na rDS dị ntakịrị karịa RD, oge ntughari site na nbipu gaa na nhazi dị mkpụmkpụ karịa oge ntụgharị site na ntụgharị gaa na nkwụsị.

Ebe ọ bụ na rDS mgbapu-isi iyi nke MOSFET mgbe agbanyere ya dị ukwuu karịa saturation resistance rCES nke transistor, na mpụta mmiri na-eguzogide RD dịkwa ukwuu karịa onye na-anakọta ihe mgbochi RC nke transistor, oge nchaji na ịchaji oge. nke MOSFET dị ogologo, na-eme MOSFET Ọsọ ngbanwe dị ala karịa nke transistor. Otú ọ dị, na sekit CMOS, ebe ọ bụ na sekit na-akwụ ụgwọ na sekit na-ebugharị bụ ma sekit ndị na-eguzogide dị ala, usoro nchaji na nkwụsị na-adị ngwa ngwa, na-eme ka ọ bụrụ nnukwu mgbanwe mgbanwe maka CMOS circuit.