Rôzne typy tranzistorov s efektom poľa (FET) a pracovné princípy

Rôzne typy tranzistorov s efektom poľa (FET) a pracovné princípy
Klaster tranzistora s efektom poľa

Klaster tranzistora s efektom poľa



Tranzistor s efektom poľa alebo FET je tranzistor, kde je výstupný prúd riadený elektrickým poľom. FET sa niekedy nazýva unipolárny tranzistor, pretože zahŕňa prevádzku s jedným nosičom. Základné typy tranzistorov FET sú úplne odlišné od BJT základy tranzistora . FET je trojvodičové polovodičové zariadenie so zdrojovými, odtokovými a hradlovými svorkami.

Nosičmi náboja sú elektróny alebo otvory, ktoré prúdia zo zdroja a odtekajú aktívnym kanálom. Tento tok elektrónov zo zdroja do odtoku je riadený napätím privádzaným cez bránu a zdrojové svorky.






Typy tranzistorov FET

FET sú dva typy - JFET alebo MOSFET.

Spojenie FET

Spojovací FET

Spojovací FET



Tranzistor FET Junction je typ tranzistora s efektom poľa, ktorý je možné použiť ako elektricky ovládaný spínač. The elektrická energia preteká aktívnym kanálom medzi zdrojmi do odtokových terminálov. Aplikáciou reverzu predpätie na svorku brány , kanál je napätý, takže elektrický prúd je úplne vypnutý.

Križovatkový tranzistor FET je k dispozícii v dvoch polaritách, ktoré sú

N- kanál JFET


N kanál JFET

N kanál JFET

N kanál JFET sa skladá z tyče typu n, po stranách ktorej sú dotované dve vrstvy typu p. Kanál elektrónov predstavuje N kanál pre zariadenie. Na oboch koncoch N-kanálového zariadenia sú vytvorené dva ohmické kontakty, ktoré sú navzájom spojené a tvoria bránu.

Terminály zdroja a odtoku sa odoberajú z ostatných dvoch strán tyče. Potenciálny rozdiel medzi zdrojovým a odtokovým terminálom sa označuje ako Vdd a potenciálny rozdiel medzi zdrojovým a odtokovým terminálom sa označuje ako Vgs. Tok náboja je spôsobený tokom elektrónov zo zdroja do odtoku.

Kedykoľvek je na odtokové a zdrojové svorky privedené kladné napätie, elektróny prúdia zo zdroja „S“ do odtoku „D“, zatiaľ čo bežný odtokový prúd Id preteká odtokom do zdroja. Keď prístrojom preteká prúd, je v jednom stave.

Keď je na bránu pripojené napätie so zápornou polaritou, v kanáli sa vytvorí oblasť vyčerpania. Šírka kanálu sa zmenší, a tým sa zvýši odpor kanálu medzi zdrojom a odtokom. Pretože križovatka brány a zdroja je spätne predpätá a v prístroji neprúdi žiadny prúd, je vypnutý.

Takže v podstate, ak sa zvýši napätie privedené na svorku brány, zo zdroja bude do odtoku prúdiť menšie množstvo prúdu.

N-kanál JFET má väčšiu vodivosť ako P-kanál JFET. Takže N kanál JFET je efektívnejší vodič v porovnaní s P kanálom JFET.

P-kanál JFET

trzvp2106P kanál JFET sa skladá z tyče typu P, na ktorej dvoch stranách sú dotované vrstvy typu n. Terminál brány je tvorený spojením ohmických kontaktov na oboch stranách. Rovnako ako v prípade N kanálu JFET sú zdrojové a odtokové svorky odoberané z ostatných dvoch strán lišty. Medzi zdrojom a odtokovým terminálom je vytvorený kanál typu P, ktorý sa skladá z otvorov ako nosičov náboja.

P kanál JFET

P kanál JFET bar

Záporné napätie privedené na odtokovú a zdrojovú svorku zaisťuje tok prúdu zo zdroja do odtokovej svorky a zariadenie pracuje v ohmickej oblasti. Kladné napätie privedené na koncovú bránu zaisťuje zmenšenie šírky kanála, čím sa zvyšuje odpor kanálu. Pozitívnejšie je, že hradlové napätie je menšie ako prúd, ktorý preteká zariadením.

Charakteristika tranzistora FET spojovacieho kanálu p

Ďalej je uvedená charakteristická krivka tranzistora s efektom spojovacieho poľa kanálu p a rôzne režimy činnosti tranzistora.

Charakteristiky tranzistora FET s kanálom p

Charakteristiky tranzistora FET s kanálom p

Oblasť obmedzenia : Keď je napätie privedené na svorku brány dostatočne pozitívne pre kanál šírka musí byť minimálna , netečie žiadny prúd. To spôsobí, že zariadenie bude v odrezanej oblasti.

Ohmická oblasť : Prúd pretekajúci zariadením je lineárne úmerný použitému napätiu, kým sa nedosiahne priraďovacie napätie. V tejto oblasti vykazuje tranzistor určitý odpor voči toku prúdu.

Región sýtosti : Keď napätie odtokového zdroja dosiahne hodnotu takú, že prúd pretekajúci zariadením je konštantný s napätím odtokového zdroja a mení sa iba s napätím hradlového zdroja, zariadenie sa považuje za oblasť nasýtenia.

Rozdeliť región : Keď napätie zdroja odtoku dosiahne hodnotu, ktorá spôsobí rozpad oblasti vyčerpania, čo spôsobí náhle zvýšenie odtokového prúdu, zariadenie sa považuje za oblasť prerušenia. Táto oblasť rozpadu sa dosiahne skôr pre nižšiu hodnotu napätia odtokového zdroja, keď je napätie zdroja brány pozitívnejšie.

MOSFET tranzistor

MOSFET tranzistor

MOSFET tranzistor

MOSFET tranzistor, ako už jeho názov napovedá, je polovodičová tyč typu p (typu n) (s dvoma difúznymi oblasťami do neho silne dotovanými oblasťami typu n) s vrstvou oxidu kovu nanesenou na jeho povrchu a otvormi vyňatými z vrstvy za účelom vytvorenia zdroja. a odtokové svorky. Na vrstvu oxidu sa nanáša kovová vrstva, aby sa vytvoril koncový člen brány. Jednou zo základných aplikácií tranzistorov s efektom poľa je použitie a MOSFET ako prepínač.

Tento typ tranzistora FET má tri terminály, ktoré sú zdroj, odtok a hradlo. Napätie privádzané do svorky brány riadi tok prúdu zo zdroja do odtoku. Prítomnosť izolačnej vrstvy oxidu kovu vedie k tomu, že zariadenie má vysokú vstupnú impedanciu.

Typy tranzistorov MOSFET založené na prevádzkových režimoch

MOSFET tranzistor je najbežnejšie používaným typom tranzistora s efektom poľa. Prevádzka MOSFET sa dosahuje v dvoch režimoch, na základe ktorých sa klasifikujú tranzistory MOSFET. Prevádzka MOSFET v režime vylepšenia spočíva v postupnom vytváraní kanála, zatiaľ čo v režime vyčerpania MOSFET pozostáva z už rozptýleného kanála. Pokročilá aplikácia MOSFET je CMOS .

Vylepšený tranzistor MOSFET

Keď je na hradlový terminál MOSFET záporné napätie, nosiče alebo otvory nesúce kladný náboj sa hromadia viac v blízkosti oxidovej vrstvy. Od zdroja k odtokovému terminálu je vytvorený kanál.

Vylepšený tranzistor MOSFET

Vylepšený tranzistor MOSFET

Keď je napätie viac záporné, šírka kanála sa zvyšuje a prúd prúdi zo zdroja do odtokovej svorky. Pretože sa tok prúdu „zvyšuje“ s aplikovaným hradlovým napätím, toto zariadenie sa nazýva MOSFET typu Enhancement.

Tranzistor MOSFET v režime vyčerpania

MOSFET v režime vyčerpania pozostáva z kanála rozptýleného medzi odtokom do zdrojového terminálu. Ak chýba hradlové napätie, prúd prúdi zo zdroja do odtoku kvôli kanálu.

Tranzistor MOSFET v režime vyčerpania

Tranzistor MOSFET v režime vyčerpania

Keď je toto hradlové napätie záporné, v kanáli sa akumulujú kladné náboje.
To spôsobí vyčerpanú oblasť alebo oblasť imobilných nábojov v kanáli a zabráni toku prúdu. Pretože je teda tok prúdu ovplyvňovaný tvorbou oblasti vyčerpania, toto zariadenie sa nazýva MOSFET v režime vyčerpania.

Aplikácie zahŕňajúce MOSFET ako prepínač

Ovládanie rýchlosti BLDC motora

MOSFET sa môže použiť ako prepínač na prevádzku jednosmerného motora. Tu sa na spustenie MOSFET používa tranzistor. Signály PWM z mikrokontroléra sa používajú na zapnutie alebo vypnutie tranzistora.

Regulačná rýchlosť motora BLDC

Ovládanie rýchlosti BLDC motora

Výsledkom logicky nízkeho signálu z kolíka mikrokontroléra je prevádzka spojky OPTO, ktorá na svojom výstupe generuje vysoký logický signál. Tranzistor PNP je prerušený a podľa toho sa spustí MOSFET a zapne sa. Odtokové a zdrojové svorky sú skratované a prúd preteká do vinutí motora tak, že sa začne otáčať. Signály PWM zabezpečujú regulácia otáčok motora .

Vedenie radu LED diód:

Vedenie radu LED diód

Vedenie radu LED diód

Prevádzka MOSFET ako prepínač zahŕňa aplikáciu riadenia intenzity poľa LED. Tu sa na pohon MOSFET používa tranzistor poháňaný signálmi z externých zdrojov, ako je mikrokontrolér. Keď je tranzistor vypnutý, MOSFET dostane napájanie a je zapnutý, čo zaisťuje správne predpätie pre LED pole.

Prepínanie lampy pomocou MOSFET:

Prepínanie lampy pomocou MOSFET

Prepínanie lampy pomocou MOSFET

MOSFET možno použiť ako spínač na riadenie spínania žiaroviek. Aj tu sa MOSFET spúšťa pomocou tranzistorového spínača. Signály PWM z externého zdroja, ako je mikrokontrolér, sa používajú na riadenie vedenia tranzistora a podľa toho sa MOSFET zapína alebo vypína, čím riadi spínanie žiarovky.

Dúfame, že sme boli úspešní v poskytovaní najlepších vedomostí čitateľom o téme tranzistorov s efektom poľa. Boli by sme radi, keby čitatelia odpovedali na jednoduchú otázku - Čím sa líšia FET od BJT a prečo sa používajú viac komparatívne.

Odpovede a spätnú väzbu prosím uveďte v sekcii komentárov nižšie.

Fotoúvery

Klaster tranzistora s efektom poľa od alibaba
N kanál JFET od solarbotics
P kanál JFET bar o wikimedia
Krivka charakteristík JFET kanálu P podľa učenie o elektronike
MOSFET tranzistor o imimg
Vylepšenie tranzistora MOSFET o obvod dnes