MOSFET - čo to je? Štrukturálne a technologické vlastnosti

V tomto článku sa dozviete o tento prvok ako MOSFET. To znamená, že to, čo vlastnosti, ktoré sa používajú v modernej elektroniky, budú popísané nižšie. Nájdete dva typy výkonových tranzistorov - MOSFET a IGBT. Sú používané v pulzným vysoké výkonové meniče - invertory, napájacích zdrojov. Je potrebné vziať do úvahy všetky vlastnosti týchto prvkov.

základné informácie o hoteli

Je potrebné poznamenať, že IGBT a MOSFET tranzistory schopný poskytnúť veľmi vysoký výkon v závislosti na zaťažení. Vo všetkých týchto zariadení sa javí ako veľmi malé rozmery. Účinnosť prekračuje tranzistory majú hodnoty 95%. Tranzistory MOSFET a IGBT majú jedno spoločné - majú okenice izolovaný, dôsledku toho - súvisiace regulačné parametre. koeficient záporný teplotný z týchto zariadení, ktoré umožňuje, aby takéto tranzistory, aby bol odolný proti skratu. K dnešnému dňu mosfety s normalizovanou času preťaženie hodnoty vytvorenej takmer všetky spoločnosti.

Ovládače pre riadenie

Vzhľadom k tomu, že je v riadiacom obvode žiadny prúd, v statickom režime, nie je možné použiť štandardné schému. To dáva väčší zmysel použiť špeciálny ovládač - integrovaný obvod. Mnoho spoločností vyrábať zariadenia, ktorá vám umožní spravovať jednotlivé výkonové tranzistory, rovnako ako mosty a pol míle (trojfázové a dvojfázové). Môžu vykonávať celý rad podporných funkcií - chráni proti nadprúdu alebo skratu, rovnako ako veľký pokles napätia v obvode vodiča MOSFET. Aký typ obvodu bude diskutované podrobnejšie nižšie. Je potrebné poznamenať, že pokles napätia na napájanie riadiaceho obvodu tranzistora - jedná sa o veľmi nebezpečný jav. Výkonný mosfety môže zmeniť na iný prevádzkový režim (lineárne), takže sa zlyhá. Crystal tranzistor prehreje a spáli.

režim porucha

Ovládače funkcií domáceho pomocníka - to je prúdovým chráničom. Je nutné sledovať, aký je výkonový tranzistor pracovať v jednom z režimov - skratu. Nadprúdu môže dôjsť z akéhokoľvek dôvodu, ale najčastejšie - obvod záťaže alebo na tele. Preto by ste mali správne implementovať riadenie MOSFET.

Preťaženie dochádza v dôsledku určitej funkcie obvodu. Možný výskyt prechodné alebo obráteného zotavenie prúdom polovodičové diódy tranzistory ramená. Odstránenie takého preťaženie nastane, spôsob obvodu. Použité reťazec tvoriaci dráhu (separátory), vykonáva v riadiacom obvode brány výberu rezistor je izolovaná od vysokého napätia a prúdu pneumatiky.

Vzhľadom k tomu, tranzistor sa zapne, keď dôjde k poruche v záťaži

Ak dôjde k poruche v zaťažení, prúd v primárnom okruhu je obmedzená na napätie v bráne a strmosť charakteristiky tranzistora. Napájací obvod má teda určitú kapacitu, takže vnútorný odpor samotného zdroja nemôže uplatniť svoj vplyv na skratový prúd. Potom, čo dôjde k prepínač, v tranzistora súčasnej kapacity postupne začne dôjsť, pretože existuje parazitné indukčnosť v primárnom okruhu. Táto skutočnosť je dôvodom, že existuje napätie dip.

falošne pozitívnych

Po prechode dokončenie do výkonového tranzistora je plne aplikuje napätie. To povedie k tomu, že väčšinu zo sily bude rozptýlená v polovodičovom kryštáli. Možno dospieť k záveru, že režim skrat je určite byť prerušené po určité časové obdobie. To by malo stačiť na odstránenie falošných poplachov. Typicky, doba sa pohybuje v rozmedzí 1 ... 10 mikrosekúnd. tranzistorové vlastnosti musia byť také, aby odolal preťaženia.

Načítať skrat, keď je tranzistor

Podobne ako v prípade diskutovaného vyššie, prúd je obmedzený vlastnosťami tranzistora. Rastie rýchlosťou, ktorá je určená na indukčnosti (parazitné). Predtým, než tento prúd dosiahne konštantný rovnovážnej hodnoty, bude kolektor napätie zvyšujú. Brána napätie sa zvyšuje v dôsledku účinku Miller.

Prúd sa zvyšuje kolektora, a to môže výrazne vyššie ako rovnovážnej hodnoty. Je je tento režim nielen to, že kanál MOSFET je vypnutý, ale tiež je možnosť, že obmedzenia napätia.

Napätie privedené na hradlo tranzistora je priamo závislá skratový prúd. Ale s poklesom napätia hradla polovodičového prvku je pomerne zaujímavý obraz. Saturačnej napätie sa zvyšuje a v dôsledku toho, straty vo vedení sa zvýši. Stabilita skratového tranzistora je úzko súvisí s strmosti jej vlastností.

RS a aktuálne faktor zosilnenie

Čím vyššia KU v mosfetov prúd, tým nižšia je saturačné napätie. Oni sú tiež schopné odolať krátkemu časovému preťaženiu. Na druhú stranu, polovodiče, ktoré sú odolnejšie voči skratu majú veľmi vysokú nasýtenia napätia. Straty majú tiež veľmi významné.

Čím väčšia je maximálna hodnota skratového prúdu má prierazný MOSFET než jednoduché bipolárneho tranzistoru. Zvyčajne je desaťkrát je menovitá hodnota prúdu (za predpokladu, že napätie hradla je prípustná). Väčšina výrobcov (európske a ázijské) produkuje tranzistorov, ktoré znesú také zaťaženie, a nie sú poškodené.

chrániť vodiča z high-bočné preťaženie

Existujú rôzne metódy pre Preťaženie prvky. S pomocou ovládačov od rôznych výrobcov môžu implementovať všetky ochranné funkcie, najefektívnejší spôsob. Ak je to nevyhnutné na preťaženie na zníženie napätia hradla. V tomto prípade uznania mimoriadnych Prevádzková doba zvyšuje.

To má za následok odstránenie falošných spúšťací obvody ochrany. Tu je návod, ako zistiť MOSFET: pokúsiť sa zmeniť kapacitu kondenzátora. Ak chcete zmeniť dobu odozvy k skratu, celý obvod pracuje správne. Obvod využíva niekoľko prvkov, ktoré majú určité povinnosti. Napríklad, spojený s vodičom, "ERR" vám umožní určiť analýzy preťaženiu časovo kondenzátor.

núdzová prevádzka

Tento časový interval je vyrobená konštantný prúd spínací obvod v primárnom okruhu. To dáva úbytok napätia na bráne polovodičového prvku. V tomto prípade, ak nie je zastavenie preťaženie, tranzistor sa vypne po 10 ms. Ochrana je po budú odstránené zo vstupného signálu zakázané. S týmto uzavretým ochranným trigger okruhu.

Keď je použitý, je potrebné venovať pozornosť ich dlhú dobu, prostredníctvom ktorého opätovného zapnutia tranzistora MOSFET. Aký druh zapínania a aké vlastnosti? Všimnite si, že táto doba by mala byť väčšia než tepelná časová konštanta (čas) polovodičového čipu, na ktorom je tranzistor vyrobený.

nevýhody okruhu

V obvode sú použité odpory, ktoré majú vysokú kapacitu, ale majú veľmi vysokú indukčnosť (parazitné, vďaka použitiu určitých materiálov a technológií). A pre dokonalé fungovanie systémov, je nutné, aby kontajner bol blízky nule. Rezistory používané na meranie pulzu prúdu musí spĺňať vyššie uvedenú podmienku. Na vrchole odporov strácajú obrovskú silu. A to má vplyv na účinnosť celého obvodu vodiča high-side.

Ale existujú spínacie obvody, ktoré znižujú straty výkonu. saturačnej napätie v každom prípade závisí na zberač prúdu. MOSFET (to je, popísané v článku) ukazuje tento vzťah, je možné povedať, lineárne vzhľadom k tomu, že z tranzistor odtokového prúdu nezávisí na odpore kanálu (aktívne). Ale výkonné IGBT tranzistory tento vzťah nie je lineárny, ale môžete ľahko zvoliť napätie, ktoré zodpovedá požadovanej prúdovej ochrany.

Ovládač Trojfázový mostík

V takých systémoch ako je použitý pre meranie odporu aktuálnu hodnotu. Ochrana proti prúdu sa určuje pomocou napäťového deliča. Širokú popularitu získal ovládač IR2130, ktoré poskytujú stabilnú funkciu obvodu pri napätiach až do 600 voltov. Obvod zahŕňa typ tranzistor riadený poľom, ktorého odtok je otvorený (slúži na indikáciu prítomnosti porúch). MOSFET namontovaný na doske pomocou tuhých prepojky v kvalitatívne izolácii z týchto dôvodov. To zahŕňa zosilňovač, ktorý vytvára určité referenčné a spätnoväzbová signály. S vodič je tvorené časom oneskorenia medzi spínacích tranzistorov spodné a horné ramená, aby sa zabránilo vzniku priechodného prúdu.

Všeobecne platí, že v závislosti na čase modifikácie 0,2 ms ... 2. IR2130 ovládač slúži na vykonávanie systému ochrany, neexistuje žiadna funkcia k obmedzenie maximálnej hodnoty napätia hradla v dobe skratu. Vo fáze vývoja, musí byť rameno obvody pripomenúť, že vypnutie mosta dochádza po 1 ms po začiatku skratu. V dôsledku toho sa prúd (najmä za prítomnosti aktívneho zaťaženia) je väčšia ako hodnota, ktorá bola vypočítaná. Ak chcete obnoviť režim ochrany a vrátiť sa do práce, mal by produkovať vypnutie vodiča alebo podaní svojej vstupy blokovacieho napätia.

Ovládače low-side

K výrobe riadiace tranzistory MOSFET dolného ramena, sú vysoko kvalitné čip firmy Motorola, napríklad MS33153. Tento ovládač je zvláštne, ako to môže byť úspešne použitý pre dva typy ochrany (napätie a prúd). K dispozícii je tiež funkcia, ktorá oddeľuje dva režimy - preťaženiu a skratu. Je možné dodať napätia (negatívna kontrola). Táto funkcia je užitočná pre prípady, kedy je nutné, aby riadiacich modulov s vysokou kapacitou a dostatočne vysokú brány poplatok. Režim ochrana IGBT je zakázaná (toto je najbližšia analógy mosfetov) potom, čo napájacie napätie klesne pod 11 voltov.