MOSFET - co to je? Strukturální a technologické vlastnosti

V tomto článku se dozvíte o tento prvek jako MOSFET. To znamená, že to, co vlastnosti, které se používají v moderní elektroniky, budou popsány níže. Najdete dva typy výkonových tranzistorů - MOSFET a IGBT. Jsou používány v pulzním vysoké výkonové měniče - invertory, napájecích zdrojů. Je třeba vzít v úvahu všechny vlastnosti těchto prvků.

základní informace o hotelu

Je třeba poznamenat, že IGBT a MOSFET tranzistory schopen poskytnout velmi vysoký výkon v závislosti na zatížení. Ve všech těchto zařízení se jeví jako velmi malé rozměry. Účinnost překračuje tranzistory mají hodnoty 95%. Tranzistory MOSFET a IGBT mají jedno společné - mají okenice izolovaný, důsledku toho - související regulační parametry. koeficient záporný teplotní z těchto zařízení, které umožňuje, aby takové tranzistory, aby byl odolný proti zkratu. K dnešnímu dni mosfety s normalizovanou času přetížení hodnoty vytvořené téměř všechny společnosti.

Ovladače pro řízení

Vzhledem k tomu, že je v řídicím obvodu žádný proud, ve statickém režimu, nelze použít standardní schéma. To dává větší smysl použít speciální ovladač - integrovaný obvod. Mnoho společností vyrábět zařízení, která vám umožní spravovat jednotlivé výkonové tranzistory, stejně jako mosty a půl míle (třífázové a dvoufázové). Mohou provádět celou řadu podpůrných funkcí - chrání proti nadproudu nebo zkratu, stejně jako velký pokles napětí v obvodu řidiče MOSFET. Jaký typ obvodu bude diskutováno podrobněji níže. Je třeba poznamenat, že pokles napětí na napájení řídícího obvodu tranzistoru - jedná se o velmi nebezpečný jev. Výkonný mosfety může změnit na jiný provozní režim (lineární), takže se nezdaří. Crystal tranzistor přehřeje a spálí.

režim porucha

Ovladače funkcí domácího pomocníka - to je proudovým chráničem. Je nutné sledovat, jaký je výkonový tranzistor pracovat v jednom z režimů - zkratu. Nadproudu může dojít z jakéhokoliv důvodu, ale nejčastější - obvod zátěže nebo na těle. Proto byste měli správně implementovat řízení mosfetami.

Přetížení dochází v důsledku určité funkce obvodu. Možný výskyt přechodné nebo obráceného zotavení proudem polovodičové diody tranzistory ramena. Odstranění takového přetížení nastane, způsob obvodu. Použité řetězec tvořící dráhu (separátory), provádí v řídicím obvodu brány výběru rezistor je izolována od vysokého napětí a proudu pneumatiky.

Vzhledem k tomu, tranzistor se zapne, když dojde k poruše v zátěži

Pokud dojde k poruše v zatížení, proud v primárním okruhu je omezena na napětí v bráně a strmost charakteristiky tranzistoru. Napájecí obvod má tedy určitou kapacitu, takže vnitřní odpor samotného zdroje nemůže uplatnit svůj vliv na zkratový proud. Poté, co dojde k přepínač, v tranzistoru současné kapacity postupně začne dojít, protože existuje parazitní indukčnost v primárním okruhu. Tato skutečnost je důvodem, že existuje napětí dip.

falešně pozitivních

Po přechodu dokončení do výkonového tranzistoru je plně aplikuje napětí. To povede k tomu, že většinu ze síly bude rozptýlena v polovodičovém krystalu. Lze dospět k závěru, že režim zkrat je určitě být přerušeno po určité časové období. To by mělo stačit k odstranění falešných poplachů. Typicky, doba se pohybuje v rozmezí 1 ... 10 mikrosekund. tranzistorové vlastnosti musí být takové, aby odolal přetížení.

Načíst zkrat, když je tranzistor

Podobně jako v případě diskutovaného výše, proud je omezen vlastnostmi tranzistoru. Roste rychlostí, která je určena k indukčnosti (parazitní). Předtím, než tento proud dosáhne konstantní rovnovážné hodnoty, bude kolektor napětí zvyšují. Brána napětí se zvyšuje v důsledku účinku Miller.

Proud se zvyšuje kolektoru, a to může výrazně vyšší než rovnovážné hodnoty. Je je tento režim nejen to, že kanál MOSFET je vypnutý, ale také je možnost, že omezení napětí.

Napětí přivedené na hradlo tranzistoru je přímo závislá zkratový proud. Ale s poklesem napětí hradla polovodičového prvku je poměrně zajímavý obraz. Saturační napětí se zvyšuje a v důsledku toho, ztráty ve vedení se zvýší. Stabilita zkratového tranzistoru je úzce souvisí s strmosti jejích vlastností.

RS a aktuální faktor zesílení

Čím vyšší KU v mosfetov proud, tím nižší je saturační napětí. Oni jsou také schopny odolat krátkému časovému přetížení. Na druhou stranu, polovodiče, které jsou odolnější vůči zkratu mají velmi vysokou nasycení napětí. Ztráty mají také velmi významné.

Čím větší je maximální hodnota zkratového proudu má průrazný MOSFET než jednoduché bipolárního tranzistoru. Obvykle je desetkrát je jmenovitá hodnota proudu (za předpokladu, že napětí hradla je přípustná). Většina výrobců (evropské a asijské) produkuje tranzistorů, které snesou takové zatížení, a nejsou poškozené.

chránit řidiče z high-boční přetížení

Existují různé metody pro Přetížení prvky. S pomocí ovladačů od různých výrobců mohou implementovat veškeré ochranné funkce, nejefektivnější způsob. Je-li to nezbytné k přetížení ke snížení napětí hradla. V tomto případě uznání mimořádných Provozní doba zvyšuje.

To má za následek odstranění falešných spouštěcí obvody ochrany. Zde je návod, jak zjistit MOSFET: pokusit se změnit kapacitu kondenzátoru. Chcete-li změnit dobu odezvy ke zkratu, celý obvod pracuje správně. Obvod využívá několik prvků, které mají určité povinnosti. Například, spojený s řidičem, „ERR“ vám umožní určit analýzy přetížení časově kondenzátor.

nouzový provoz

Tento časový interval je vyrobena konstantní proud spínací obvod v primárním okruhu. To dává úbytek napětí na bráně polovodičového prvku. V tomto případě, není-li zastavení přetížení, tranzistor se vypne po 10 ms. Ochrana je po budou odstraněny ze vstupního signálu zakázáno. S tímto uzavřeným ochranným trigger okruhu.

Když je použit, je třeba věnovat pozornost jejich dlouhou dobu, jehož prostřednictvím opětného zapnutí tranzistoru MOSFET. Jaký druh zapínání a jaké vlastnosti? Všimněte si, že tato doba by měla být větší než tepelná časová konstanta (čas) polovodičového čipu, na kterém je tranzistor vyroben.

Nevýhody okruhu

V obvodu jsou použity odpory, které mají vysokou kapacitu, ale mají velmi vysokou indukčnost (parazitní, díky použití určitých materiálů a technologií). A pro dokonalé fungování systémů, je nutné, aby kontejner byl blízký nule. Rezistory používané pro měření pulsu proudu musí splňovat výše uvedenou podmínku. Na vrcholu odporů ztrácejí obrovskou sílu. A to má vliv na účinnost celého obvodu řidiče high-side.

Ale existují spínací obvody, které snižují ztráty výkonu. saturační napětí v každém případě závisí na sběrač proudu. MOSFET (to je, popsáno v článku) ukazuje tento vztah, je možno říci, lineární vzhledem k tomu, že z tranzistor odtokového proudu nezávisí na odporu kanálu (aktivní). Ale výkonné IGBT tranzistory tento vztah není lineární, ale můžete snadno zvolit napětí, které odpovídá požadované proudové ochrany.

Ovladač Třífázový můstek

V takových systémech jak je použit pro měření odporu aktuální hodnotu. Ochrana proti proudu se určuje pomocí napěťového děliče. Širokou popularitu získal ovladač IR2130, které poskytují stabilní funkci obvodu při napětích až do 600 voltů. Obvod zahrnuje typ tranzistor řízený polem, jehož odtok je otevřen (slouží k indikaci přítomnosti poruch). MOSFET namontován na desce pomocí tuhých propojky v kvalitativní izolaci z těchto důvodů. To zahrnuje zesilovač, který vytváří určité referenční a zpětnovazební signály. S řidič je tvořeno časem prodlevy mezi spínacích tranzistorů spodní a horní ramena, aby se zabránilo vzniku průchozího proudu.

Obecně platí, že v závislosti na době modifikace 0,2 ms ... 2. IR2130 ovladač slouží k provádění systému ochrany, neexistuje žádná funkce k omezení maximální hodnoty napětí hradla v době zkratu. Ve fázi vývoje, musí být rameno obvody připomenout, že vypnutí mostu dochází po 1 ms po začátku zkratu. V důsledku toho se proud (zejména za přítomnosti aktivního zatížení) je větší než hodnota, která byla vypočtena. Chcete-li obnovit režim ochrany a vrátit se do práce, měl by produkovat vypnutí řidiče nebo podání své vstupy blokovacího napětí.

Ovladače low-side

K výrobě řídící tranzistory MOSFET dolního ramene, jsou vysoce kvalitní čip firmy Motorola, například MS33153. Tento ovladač je zvláštní, jak to může být úspěšně použit pro dva typy ochrany (napětí a proud). K dispozici je také funkce, která odděluje dva režimy - přetížení a zkratu. Je možné dodat napětí (negativní kontrola). Tato funkce je užitečná pro případy, kdy je nutné, aby řídicích modulů s vysokou kapacitou a dostatečně vysokou brány poplatek. Režim ochrana IGBT je zakázána (toto je nejbližší analogy mosfetov) poté, co napájecí napětí klesne pod 11 voltů.