MOSFET je trojsvorkové, napätím riadené, unipolárne zariadenie s vysokou vstupnou impedanciou, ktoré sú základnými komponentmi v rôznych elektronických obvodoch. Vo všeobecnosti sú tieto zariadenia rozdelené do dvoch typov vylepšení Mosfet & vyčerpanie Mosfet na základe toho, či majú kanály v predvolenom stave alebo nie. Opäť platí, že vylepšené MOSFETy sa klasifikujú na vylepšenie p kanála a MOSFET vylepšenia a vyčerpania n kanála sa klasifikujú na MOSFET s depléciou p kanála a n kanálové deplécie MOSFET. Takže tento článok pojednáva o jednom z typov MOSFETov MOSFET P kanál .
Čo je MOSFET P kanála?
Typ MOSFET, v ktorom je kanál zložený s väčšinou nosičov náboja ako diery, je známy ako MOSFET p kanála. Akonáhle je tento MOSFET aktivovaný, potom sa väčšina nosičov náboja, ako sú diery, bude pohybovať po kanáli. Tento MOSFET je na rozdiel od N kanálových MOSFET, pretože v N MOSFET sú väčšinou nosiče náboja elektróny. The Symboly MOSFET kanála P v režime vylepšenia a režime vyčerpania sú zobrazené nižšie.
MOSFET P-kanál obsahuje oblasť P-kanálu, ktorá je usporiadaná medzi dvoma terminálmi, ako je zdroj (S) a odtok (D) a telo je n-oblasť. Podobne ako N kanálový MOSFET, aj tento typ MOSFET obsahuje tri terminály, ako je zdroj, odtok a brána. V tomto prípade sú svorky zdroja aj odtoku silne dopované materiálmi typu p a typ substrátu použitý v tomto MOSFET je typu n.
Pracovné
Väčšina nosičov náboja v P-kanálových MOSFEToch sú otvory, kde tieto nosiče náboja majú nízku mobilitu v porovnaní s elektrónom používaným v N-kanálových MOSFEToch. Hlavný rozdiel medzi kanálom p a n kanálom MOSFET je v tom, že v kanáli p je na aktiváciu MOSFET potrebné záporné napätie z Vgs (svorka brány k zdroju), zatiaľ čo v kanáli n je potrebné kladné napätie VGS. Vďaka tomu je MOSFET typu P-Channel ideálnou voľbou pre prepínače na vysokej strane.
Kedykoľvek dáme záporné (-) napätie na hradlový terminál tohto MOSFETu, potom nosiče náboja dostupné pod vrstvou oxidu, ako sú elektróny, sú zatlačené do substrátu. Takže oblasť vyčerpania obsadená otvormi je spojená s donorovými atómami. Takže záporné (-) hradlové napätie pritiahne otvory z oblasti odtoku a zdroja p+ do oblasti kanála.
Viac informácií nájdete na tomto odkaze MOSFET ako prepínač
Typy MOSFET kanála P
Existujú dva typy MOSFETov s kanálom p, ktoré sú k dispozícii. Vylepšenie kanála P MOSFET a MOSFET s vyčerpaním P kanála.
Vylepšenie P-kanálu MOSFET
MOSFET s vylepšeným kanálom p je jednoducho navrhnutý s jemne dotovaným n-substrátom. Tu sú dva materiály typu p so silne dotovanými materiálmi oddelené cez dĺžku kanála ako „L“. Tenká vrstva oxidu kremičitého je nanesená na substráte, ktorý sa bežne nazýva dielektrická vrstva.
V tomto MOSFETe dva materiály typu P tvoria zdroj (S) a odtok (D) a hliník sa používa ako pokovovanie na dielektriku na vytvorenie terminálu brány (G). Tu sú zdroj MOSFET a telo jednoducho spojené s GND.
Keď sa na svorku brány (G) privedie záporné napätie, potom sa kladná koncentrácia nábojov usadí pod dielektrickou vrstvou v dôsledku kapacitného efektu. Elektróny dostupné na substráte n v dôsledku odpudivých síl sa budú pohybovať.
Keď je záporné napätie aplikované na odtokový terminál, potom záporné napätie v odtokovej oblasti klesá, rozdiel napätia medzi hradlom a odtokom sa znižuje, čím sa šírka vodivého kanála zmenšuje smerom k odtokovej oblasti a prúd sa dodáva zo zdroja do odtoku.
Kanál vytvorený v MOSFET poskytuje odpor toku prúdu zo zdroja do odtoku. Tu odpor kanála závisí hlavne od bočného pohľadu na kanál a opäť prierez tohto kanála závisí od záporného napätia aplikovaného na svorku brány. Tok prúdu zo zdroja do odtoku teda môže byť riadený napätím aplikovaným na svorku brány, takže MOSFET je známy ako napäťovo riadené zariadenie. Keď koncentrácia dier vytvorí kanál a tok prúdu cez kanál sa zlepší v dôsledku zvýšenia napätia v zápornom hradle, takže je to známe ako MOSFET P – Channel Enhancement.
Vyčerpanie P-kanálu MOSFET
Konštrukcia MOSFET s vyčerpaním p kanála je obrátená na MOSFET s vyčerpaním n kanála. Kanál v tomto MOSFET je vopred zostavený kvôli dostupným nečistotám typu p v ňom. Akonáhle je záporné (-) napätie aplikované na hradlový terminál, potom sa menšinové nosiče náboja, ako sú elektróny v type n, priťahujú smerom ku kanálu typu p. V tomto stave, akonáhle je odtok reverzne predpätý, potom zariadenie začne viesť, aj keď keď sa záporné napätie v odtoku zvýši, vedie to k vytvoreniu vrstvy vyčerpania.
Táto oblasť závisí hlavne od koncentrácie vrstvy vytvorenej v dôsledku otvorov. Šírka oblasti vrstvy vyčerpania ovplyvní hodnotu vodivosti kanála. Takže zmenami hodnôt napätia v regióne sa riadi tok prúdu. Nakoniec brána a odtok zostanú v zápornej polarite, zatiaľ čo zdroj zostane na hodnote „0“.
Ako používate P-Channel Mosfet?
Doplnkový spínací obvod MOSFET na ovládanie motora je znázornený nižšie. Tento spínací obvod používa dva MOSFETy, ako je kanál P a kanál N, na ovládanie motora v oboch smeroch. V tomto obvode sú tieto dva MOSFETy jednoducho spojené, aby vytvorili obojsmerný spínač pomocou dvojitého napájania cez motor zapojený medzi spoločný odber a referenčnú GND.
Akonáhle je vstupné napätie NÍZKE, P-kanál MOSFET zapojený do obvodu sa zapne a MOSFET kanála N sa vypne, pretože jeho brána k zdroju je negatívne zaujatá, v dôsledku čoho sa motor v obvode otáča jedným smerom. Tu je motor ovládaný pomocou napájacej lišty +VDD.
Podobne, keď je vstup VYSOKÝ, potom sa N-kanálový MOSFET zapne a zariadenie P-kanálu sa vypne, pretože jeho brána do zdroja je pozitívne ovplyvnená. Teraz sa motor otáča v opačnom smere, pretože svorkové napätie motora bolo obrátené, keď je napájaný cez napájaciu lištu -VDD.
Potom sa pre dopredný smer motora použije MOSFET typu P na prepnutie kladného napájania motora, zatiaľ čo v prípade spätného smeru sa na prepnutie záporného napájania motora použije N-kanálový MOSFET. motor.
- Keď sú oba MOSFETy vypnuté, motor prestane fungovať.
- Keď je MOSFET1 zapnutý, MOSFET2 je vypnutý, motor beží v smere dopredu.
- Keď je MOSFET1 vypnutý, MOSFET2 je zapnutý, motor beží v opačnom smere.
Ako testujete MOSFET P kanála?
Testovanie MOSFET kanála p možno vykonať pomocou digitálneho multimetra pomocou nasledujúcich krokov.
- Najprv musíte nastaviť multimeter na rozsah diód
- Umiestnite MOSFET na akýkoľvek drevený stôl tak, aby jeho potlačená strana smerovala k vám.
- Použitím sondy digitálneho multimetra, skratujte odtokové a hradlové svorky MOSFET, najskôr to umožní vybitie vnútornej kapacity zariadenia, takže je to veľmi potrebné pre proces testovania MOSFET.
- Teraz umiestnite červenú sondu multimetra na zdrojovú svorku a čiernu sondu na vypúšťaciu svorku.
- Na displeji multimetra sa zobrazí údaj o otvorenom okruhu.
- Potom, bez výmeny ČERVENEJ farebnej sondy zo zdroja MOSFET, odstráňte čiernu farebnú sondu z odtokovej svorky a na niekoľko sekúnd ju umiestnite na hradlovú svorku MOSFET a vložte ju späť na vypúšťaciu svorku MOSFET.
- V tomto čase multimeter zobrazí na displeji multimetra nízku hodnotu alebo hodnotu spojitosti.
- To je všetko, overí sa, že váš MOSFET je v poriadku a bez problémov. Akýkoľvek iný typ čítania bude špecifikovať chybný MOSFET.
Režimy zlyhania MOSFET kanála P
Zlyhanie MOSFET sa vyskytuje často zo zdanlivo nevysvetliteľných dôvodov, dokonca aj s dobrým dizajnom, najlepšími komponentmi a novým motorom. Vo všeobecnosti sú MOSFETy veľmi robustné – môžu však veľmi rýchlo zlyhať v dôsledku prekročenia hodnotenia. Tu vysvetlíme niektoré z hlavných spôsobov zlyhania MOSFET a ako sa im vyhnúť.
Je veľmi ťažké zistiť poruchy, ktoré sa vyskytli v rámci MOSFET, pretože si nie sme vedomí toho, čo presne spôsobilo poruchy. Tu sú uvedené niektoré režimy zlyhania, ktoré sa vyskytli v MOSFET, ako je nasledujúci.
- Vždy, keď sa cez MOSFET dodáva vysoký prúd, zahreje sa. Slabý odvod tepla môže tiež poškodiť MOSFET extrémnymi teplotami.
- Chybná batéria.
- Lavínové zlyhanie.
- Porucha dV/dt .
- Zablokovaný alebo zaseknutý motor.
- Rýchle zrýchlenie alebo spomalenie.
- Nadmerný rozptyl energie.
- Nadmerný prúd
- Zaťaženie so skratom
- Cudzie predmety.
Charakteristika
The Charakteristika MOSFET kanála P s sú diskutované nižšie.
- Tieto MOSFETy sú napäťovo riadené zariadenia.
- Tieto zariadenia majú vysoké hodnoty vstupnej impedancie.
- V P-kanáli je vodivosť kanála spôsobená zápornou polaritou na hradlovej svorke.
V porovnaní s n kanálom sú charakteristiky Mosfetu p kanála podobné, ale jediným rozdielom sú polarity, pretože hodnoty substrátov tu nie sú rovnaké.
Výhody
The výhody MOSFET kanála P zahŕňajú nasledujúce.
- Tento dizajn MOSFET je veľmi jednoduchý, takže je použiteľný tam, kde je obmedzený priestor, ako sú nízkonapäťové pohony a neizolované aplikácie POL.
- Toto je zjednodušená metóda pohonu brány v rámci miesta vysokého bočného spínača a často znižuje celkové náklady
- Účinnosť poskytovaná MOSFETmi je vyššia pri prevádzke pri nízkom napätí.
- V porovnaní s JFET majú MOSFET vysokú vstupnú impedanciu.
- Majú vysoký odpor odtoku kvôli menšiemu odporu kanálov.
- Tieto sú veľmi jednoduché na výrobu.
- Podporuje vysokorýchlostnú prevádzku v porovnaní s JFET.
The nevýhody MOSFET kanála P zahŕňajú nasledujúce.
- Tenká oxidová vrstva MOSFETu ho robí náchylným na poškodenie, keď je indukovaný elektrostatickými nábojmi.
- Tieto nie sú stabilné pri použití vysokého napätia.
Toto je prehľad p kanála MOSFET – funkčný , typy a ich aplikácie. Tu je otázka pre vás, čo je n kanál MOSFET?
