MOSFET aqoonta aasaasiga ah iyo codsiga asalka ah

Sida sababta hab dhimistaMOSFET-yadaaan la isticmaalin, laguma talinayo in la gaadho gunteeda.

Labadan qaab-kobcinta MOSFET, NMOS ayaa inta badan la isticmaalaa. Sababta ayaa ah in iska caabintu ay yar tahay oo ay fududahay in la soo saaro. Sidaa darteed, NMOS waxaa guud ahaan loo adeegsadaa beddelidda sahayda korontada iyo codsiyada wadista baabuurta. Hordhaca soo socda, NMOS ayaa inta badan la isticmaalaa.

Waxa jira awood dulin ah oo u dhaxaysa saddexda biin ee MOSFET. Tani ma aha waxa aan u baahanahay, laakiin waxaa sababa xaddidaadda habka wax soo saarka. Jiritaanka awoodda dulinka ayaa ka dhigaysa mid aad u dhib badan marka la naqshadeynayo ama xulashada wareegga wadista, laakiin ma jirto si looga fogaado. Waxaan si faahfaahsan u soo bandhigi doonaa gadaal.

Waxaa jira diode dulin ah oo u dhexeeya qulqulka iyo isha. Tan waxaa lagu magacaabaa diode-ka jirka. Diode-kani aad buu muhiim u yahay marka la wado rarka wax-qabadka (sida matoorada). Jid ahaan, diode-ka jidhku waxa uu ku jiraa hal MOSFET oo inta badan lagama helo gudaha qalabka wareegga isku dhafan.

 

2. Sifooyinka socodsiinta MOSFET

Qabashada macneheedu waa u shaqaynta sida beddelka, taas oo u dhiganta furaha la xidhay.

Sifada NMOS waa in ay shidmi doonto marka Vgs uu ka weyn yahay qiime cayiman. Waxay ku habboon tahay in la isticmaalo marka isha la dejiyo (wadida-dhamaadka hoose), ilaa inta korantada albaabku gaadho 4V ama 10V.

Sifooyinka PMOS waa in ay shidmi doonto marka Vgs uu ka yaraado qiimo gaar ah, kaas oo ku habboon xaaladaha ay isha ku xiran tahay VCC (sare-sare). Si kastaba ha ahaatee, inkastooPMOSsi sahlan ayaa loogu isticmaali karaa darawal heersare ah, NMOS waxaa badanaa loo adeegsadaa darawalada ugu sarreeya sababtoo ah caabbinta weyn, qiimaha sarreeya, iyo noocyo yar oo beddel ah.

 

3. MOS beddelka tuubada luminta

Haddii ay tahay NMOS ama PMOS, waxaa jira iska caabin ah ka dib marka la shido, markaa hadda waxay ku baabbi'in doontaa tamarta caabbintan. Qaybtan tamarta la isticmaalo waxaa loo yaqaannaa luminta conduction. Doorashada MOSFET oo leh wax yar oo iska caabin ah waxay yaraynaysaa khasaaraha dabaysha. MOSFET-ta awoodda yar ee maanta iska caabbinta waxay guud ahaan ku dhowdahay tobanaan milyan, waxaana sidoo kale jira dhowr milyan.

Marka MOSFET la shido ama la damiyo, waa inaan isla markiiba la dhamaystirin. Korantada guud ahaan MOS waxay leedahay hannaan hoos u dhac, iyo socodka qulqulaya wuxuu leeyahay hannaan sii kordhaya. Inta lagu jiro muddadan, theMOSFETkhasaaraha waa sheyga danab iyo hadda, kaas oo loo yaqaan luminta beddelka. Caadi ahaan khasaaraha beddelaadku aad ayuu uga weyn yahay khasaaraha korantada, mar kasta oo inta jeer ee isbeddelku uu dhaqso badan yahayna, waa badanaysaa khasaaruhu.

Wax soo saarka danab iyo hadda la joogo waa mid aad u weyn, oo keenaya khasaare weyn. Gaabinta wakhtiga beddelka waxay yarayn kartaa khasaaraha inta lagu guda jiro habayn kasta; dhimista inta jeer ee beddelka waxay yarayn kartaa tirada furayaasha halbeeg kasta. Labada habba waxay yarayn karaan khasaaraha beddelka.

Qaabka mawjada marka MOSFET la shido. Waxaa la arki karaa in wax soo saarka danab iyo hadda la joogo waa mid aad u weyn, iyo khasaaraha ka dhashay sidoo kale waa mid aad u weyn. Yaraynta wakhtiga beddelka waxay yarayn kartaa khasaaraha inta lagu jiro habayn kasta; dhimista inta jeer ee beddelka waxay yarayn kartaa tirada furayaasha halbeeg kasta. Labada habba waxay yarayn karaan khasaaraha beddelka.

 

4. Darawal MOSFET

Marka la barbar dhigo laba-cirifoodka transistor-ka, waxaa guud ahaan la rumeysan yahay in aan hadda loo baahnayn si loo shido MOSFET, ilaa inta korantada GS ay ka sarreyso qiimo gaar ah. Tani way fududahay in la sameeyo, laakiin sidoo kale waxaan u baahanahay xawaare.

Waxaa laga arki karaa qaab dhismeedka MOSFET in uu jiro awood dulin ah oo u dhexeysa GS iyo GD, wadista MOSFET dhab ahaantii waa kharashka iyo dheecaanka capacitor. Ku dallacida capacitor-ku waxa ay u baahantahay hadda, sababtoo ah capacitor-ka waxa loo tixgalin karaa in uu yahay wareeg gaaban wakhtiga la dallacay, markaa wakhtigan degdega ahi waxa uu noqonayaa mid aad u wayn. Waxa ugu horreeya ee loo baahan yahay in fiiro gaar ah loo yeesho marka la dooranayo/nakhsheynayo darawalka MOSFET waa xaddiga degdegga ah ee wareegga gaaban ee degdegga ah ee uu bixin karo. ?

Waxa labaad ee in la xuso waa in NMOS, oo sida caadiga ah loo isticmaalo wadista-dhamaadka sare, u baahan tahay danab albaabka in uu ka weyn yahay danab isha marka la shido. Marka MOSFET-ka dhinac-sare uu shido, danabka isha laga keenaya waxa uu la mid yahay danab-biyoodka (VCC), markaa danabka albaabka ayaa 4V ama 10V ka weyn VCC wakhtigan. Haddii aad rabto inaad hesho koronto ka weyn VCC isla nidaamka, waxaad u baahan tahay kororsi gaar ah. Darawallo badan oo matoorrada ayaa leh bambooyin isku dhafan. Waa in la ogaadaa in capacitor dibadda ah oo habboon in la doorto si loo helo hadda gaaban gaaban oo ku filan MOSFET.

 

4V ama 10V ee aan kor ku soo sheegnay waa korontada shid ee MOSFET-yada inta badan la isticmaalo, iyo dabcan xad gaar ah ayaa loo baahan yahay in la ogolaado inta lagu jiro naqshadeynta. Kolka uu korontadu kor u kaco, waxa sii dheereeya xawliga wax-ka-qaadista, waxaana yaraanaya iska-caabbinta korantada. Hadda waxaa jira MOSFETs leh koronto yar yar oo loo isticmaalo meelo kala duwan, laakiin 12V hababka elektaroonigga ah ee baabuurta, guud ahaan 4V waa ku filan.

 

Wixii MOSFET wareegga darawalka iyo khasaarihiisa, fadlan tixraac Microchip's AN799 Ku-habboonka MOSFET Drivers iyo MOSFETs. Aad bay u faahfaahsan tahay, markaa wax badan ma qori doono.

 

Wax soo saarka danab iyo hadda hadda la joogo waa mid aad u weyn, taasoo keenta khasaare weyn. Yaraynta wakhtiga beddelka waxay yarayn kartaa khasaaraha inta lagu jiro habayn kasta; dhimista inta jeer ee beddelka waxay yarayn kartaa tirada furayaasha halbeeg kasta. Labada habba waxay yarayn karaan khasaaraha beddelka.

MOSFET waa nooc ka mid ah FET (ka kale waa JFET). Waxaa loo samayn karaa qaab wanaajinta ama hab-dhimis, P-channel ama N-channel, wadar ahaan 4 nooc. Si kastaba ha ahaatee, kaliya habka kobcinta N-channel MOSFET ayaa dhab ahaantii la isticmaalaa. iyo nooca P-channel MOSFET ee kobcinta, markaa NMOS ama PMOS waxay inta badan tixraacaan labadan nooc.

 

5. Wareegga codsiga MOSFET?

Sifada ugu muhiimsan MOSFET waa sifooyinkeeda beddelka wanaagsan, sidaa darteed waxaa si weyn loogu isticmaalaa wareegyada u baahan shiishadaha elektaroonigga ah, sida beddelka sahayda korontada iyo darawallada, iyo sidoo kale iftiinka iftiinka.

 

Wadayaasha MOSFET ee maanta waxay leeyihiin dhowr shuruudood oo gaar ah:

1. Codsiga danab yar

Marka la isticmaalayo koronto 5V ah, haddii qaab-dhismeedka totem-dhaqameedka loo isticmaalo wakhtigan, maadaama transistor-ku uu leeyahay hoos u dhac ku saabsan 0.7V, tamarta kama dambaysta ah ee dhabta ah ee lagu dabaqay albaabka waa 4.3V oo keliya. Waqtigaan, waxaan dooraneynaa awoodda albaabka magaca

Waxaa jirta khatar gaar ah marka la isticmaalayo 4.5V MOSFET. Dhibaato isku mid ah ayaa sidoo kale dhacda marka la isticmaalayo 3V ama sahayda kale ee korantada yar.

2. Codsiga danabka ballaaran

Korontada wax soo gelinta ma aha qiime go'an, waxay ku beddeli doontaa waqti ama arrimo kale. Isbeddelkani waxa uu keenaa in korantada wadista ee ay bixiso wareegga PWM ee MOSFET ay noqoto mid aan degganayn.

Si MOSFET-yada looga dhigo mid badbaado leh oo hoos yimaada danabka albaabka sare, MOSFETs badan ayaa leh nidaamiyayaal danab ku dhex dhisan si ay si xoog ah u xaddidaan baaxadda danabka albaabka. Xaaladdan oo kale, marka korantada darawalnimada ee la bixiyay ay ka badato danabka tuubbada maareeyayaasha danab, waxay keeni doontaa isticmaalka koronto taagan.

Isla mar ahaantaana, haddii aad si fudud u isticmaasho mabda'a qaybinta danabka iska caabinta si aad u yarayso danabka albaabka, MOSFET waxay si fiican u shaqayn doontaa marka korantada wax-soo-gelinta ahi ay aad u sarreyso, laakiin marka korantada wax-gelinta la yareeyo, korantada albaabka ayaa noqon doonta mid aan ku filnayn, taasoo keenaysa. korantada aan dhamaystirnayn, taas oo kordhinaysa isticmaalka tamarta.

3. Codsiga labada danab

Wareegyada kontoroolka qaarkood, qaybta macquulka ah waxay isticmaashaa 5V ama 3.3V danab dhijitaal ah oo caadi ah, halka qaybta korantadu ay isticmaasho danab 12V ama xitaa ka sarreeya. Labada danab waxay ku xidhan yihiin dhul ay wadaagaan.

Tani waxay kor u qaadaysaa shuruuda ah in la isticmaalo wareegga si ay dhinaca hoose ee korantada u maamusho MOSFET ee dhinaca sare ee korantada. Isla mar ahaantaana, MOSFET ee dhinaca korantada sare waxay sidoo kale wajihi doontaa dhibaatooyinka lagu sheegay 1 iyo 2.

Saddexdan xaaladood, qaab dhismeedka tiirka totemku ma buuxin karo shuruudaha wax soo saarka, qaar badan oo ka mid ah darawallada MOSFET ee ICs uma muuqdaan inay ku jiraan dhismayaasha xaddidaya danabka albaabka.

 

Markaa waxaan u qaabeeyey wareeg guud si aan saddexdan baahiyood u daboolo.

?

Wareegga darawalka ee NMOS

Halkan waxaan kaliya ku samayn doonaa falanqayn sahlan oo ku saabsan wareegga darawalka NMOS:

Vl iyo Vh waa sahayda korontada ee dhamaadka-hoose iyo dhamaadka-sare siday u kala horreeyaan. Labada danab waxay noqon karaan isku mid, laakiin Vl waa inuusan dhaafin Vh.

Q1 iyo Q2 waxay sameeyaan tiirarka totem-ka rogan si loo gaaro go'doon iyadoo la hubinayo in labada tuubbo ee darawalka Q3 iyo Q4 aysan shidin isku mar.

R2 iyo R3 waxay bixiyaan tixraaca korantada PWM. Beddelidda tixraacan, wareegga waxaa lagu shaqeyn karaa meel ay mawjada calaamadda PWM tahay mid aad u kacsan.

Q3 iyo Q4 waxaa loo isticmaalaa in lagu bixiyo hadda. Marka la shido, Q3 iyo Q4 waxay leeyihiin kaliya hoos u dhaca danab ee Vce marka loo eego Vh iyo GND. Hoos u dhaca danabku inta badan waa 0.3V, kaas oo aad uga hooseeya Vce ee 0.7V.

R5 iyo R6 waa resistors jawaab celin, oo loo isticmaalo in lagu muunado danabka albaabka. Korantada la muunadeeyay waxay dhalisaa jawaab celin taban oo xooggan oo ku aaddan saldhigyada Q1 iyo Q2 illaa Q5, sidaas darteed xaddididda korantada albaabka qiime xaddidan. Qiimahan waxa lagu hagaajin karaa R5 iyo R6.

Ugu dambeyntii, R1 waxay bixisaa xadka hadda ee Q3 iyo Q4, iyo R4 waxay bixisaa xadka albaabka hadda MOSFET, kaas oo ah xadka Barafka Q3 iyo Q4. Haddii loo baahdo, acceleration capacitor waxa lagu xidhi karaa is barbar R4.

Wareeggani wuxuu bixiyaa sifooyinka soo socda:

1. Isticmaal danab dhinaca hoose ah iyo PWM si aad MOSFET-ga sare u kaxayso.

2. Isticmaal calaamad yar oo weyn oo PWM ah si aad MOSFET u wado sharuudaha danabka albaabka sare.

3. Xadka ugu sarreeya ee danab albaabka

4. Gelida iyo soo saarida xadka hadda jira

5. Isticmaalka iska caabiyeyaasha ku habboon, isticmaalka tamarta aad u hooseeya ayaa lagu gaari karaa.

6. Calaamadaha PWM waa la rogay. NMOS uma baahna sifadan waxaana lagu xalin karaa iyadoo la hor marinayo beddelka.

Marka la naqshadeynayo aaladaha la qaadi karo iyo alaabada wireless-ka, hagaajinta waxqabadka badeecada iyo kordhinta nolosha batteriga waa laba arrimood oo naqshadeeyayaashu u baahan yihiin inay la kulmaan. Beddelayaasha DC-DC waxay leeyihiin faa'iidooyinka waxtarka sare leh, wax soo saarka weyn ee hadda jira, iyo hadda quescent hooseeya, taas oo ka dhigaysa inay aad ugu habboon yihiin tamarta qalabka la qaadi karo. Waqtigan xaadirka ah, isbeddellada ugu muhiimsan ee horumarinta tikniyoolajiyadda naqshadaynta beddelka DC-DC waa: (1) Farsamooyinka soo noqnoqda ee sarreeya: Marka isbeddelku kordho, cabbirka beddelka beddelka sidoo kale waa la dhimay, cufnaanta awoodda ayaa sidoo kale si weyn u kordheysa. iyo jawaabta firfircoon waa la wanaajiyey. . Inta jeer ee beddelka beddelayaasha awoodda yar ee DC-DC waxay kor ugu kici doonaan heerka megahertz. (2) Farsamada korantada wax soo saarka hooseeya: Iyadoo horumarinta joogtada ah ee tiknoolajiyada wax soo saarka semiconductor, korantada hawlgalka ee microprocessors iyo qalabka elektaroonigga ah ee la qaadi karo ayaa sii yaraanaya oo hoos u dhacaya, taas oo u baahan mustaqbalka DC-DC beddelayaasha si ay u bixiyaan danab wax soo saar hooseeya si ay ula qabsadaan microprocessors. shuruudaha soo-saareyaasha iyo aaladaha elegtarooniga ah ee la qaadi karo.

Horumarinta tignoolajiyadaani waxay soo bandhigtay shuruudo sare oo loogu talagalay naqshadaynta wareegyada qalabka korontada. Ugu horreyntii, maaddaama inta jeer ee isbeddelku uu sii kordhayo, shuruudaha sare ayaa la dhigayaa waxqabadka walxaha beddelka. Isla mar ahaantaana, wareegyada wadista walxaha beddelka ee u dhigma waa in la bixiyaa si loo hubiyo in walxaha beddelka ahi ay si caadi ah u shaqeeyaan beddelidda soo noqnoqoshada ilaa MHz. Marka labaad, aaladaha elektiroonigga ah ee la qaadan karo ee ku shaqeeya baytariga, korantada shaqada ee wareegga waa yar tahay (qaadashada baytariyada lithium tusaale ahaan, korantada shaqadu waa 2.5 ~ 3.6V), sidaa darteed, tamarta shaqada ee chip-korontadu waa yar tahay.

 

MOSFET waxay leedahay iska caabin aad u hooseeya waxayna isticmaashaa tamar yar. MOSFET waxaa inta badan loo isticmaalaa daaran koronto ah oo hadda caan ku ah chips-yada waxtarka sare leh ee DC-DC. Si kastaba ha ahaatee, iyadoo ay ugu wacan tahay awoodda dulin ee weyn ee MOSFET, awoodda albaabka ee tuubooyinka beddelka ee NMOS ayaa guud ahaan aad u sarreeya sida tobanaan picofarad. Tani waxay soo bandhigaysaa shuruudo sare oo loogu talagalay naqshadeynta inta jeer ee shaqeynta sare ee DC-DC beddelka wareegga wareegga wadista.

Naqshadaynta korantada yar ee ULSI, waxaa jira noocyo kala duwan oo ah CMOS iyo wareegyada macquulka ah ee BiCMOS iyadoo la adeegsanayo qaababka kor u qaadista bootstrap iyo wadista wareegyada sida culeysyo waaweyn oo awood leh. Wareegyadani waxay si caadi ah ugu shaqayn karaan koronto ka hoosaysa 1V, waxayna ku shaqayn karaan inta jeer ee tobanaan megahertz ama xataa boqolaal megahertz oo leh awood culayskeedu yahay 1 ilaa 2pF. Maqaalkani wuxuu isticmaalaa wareegga kor u qaadista bootstrap si uu u naqshadeeyo wareegga wadista oo leh awood weyn oo culeyska culeyska kaas oo ku habboon korantada hooseeya, kor u qaadista soo noqnoqoshada sare ee DC-DC. Wareegga waxaa loo qaabeeyey iyadoo lagu saleynayo habka Samsung AHP615 BiCMOS waxaana lagu xaqiijiyay jilitaanka Hspice. Marka korantada sahaydu ay tahay 1.5V iyo awoodda culeysku uu yahay 60pF, inta jeer ee shaqeyntu waxay gaari kartaa in ka badan 5MHz.

?

MOSFET sifooyinka beddelka

?

1. Sifooyinka taagan

Cunsurka beddelka ahaan, MOSFET waxay sidoo kale ka shaqeysaa laba gobol: off ama shid. Maadaama MOSFET ay tahay qayb korantada lagu xakameeyo, xaaladdeeda shaqadeeda waxaa inta badan go'aamiya korantada isha-albaabka uGS.

 

Tilmaamaha shaqadu waa sida soo socota:

※ uGS＜Daar- danab UT: MOSFET waxay ka shaqeysaa aagga go'ay, isha-biyoodka iDS ee hadda jira asal ahaan waa 0, korantada wax-soo-saarka uDS≈UDD, MOSFET-na waxay ku jirtaa xaalad "off".

※ uGS>Daar danab UT: MOSFET waxay ka shaqeysaa gobolka korantada, isha-biyoodka hadda iDS=UDD/(RD+rDS). Waxaa ka mid ah, rDS waa caabbinta isha-biyoodka marka MOSFET la shido. Korantada wax soo saarka UDS=UDD?rDS/(RD+rDS),haddii rDS＜RD, uDS≈0V, MOSFET waxay ku jirtaa xaalad "on".

2. Sifooyin firfircoon

MOSFET waxa kale oo ay leedahay hab-raac kala-guur ah marka ay shid iyo daminta dawladaha, laakiin sifooyinkeeda firfircoon inta badan waxa ay ku xidhan yihiin wakhtiga loo baahan yahay in lagu dallaco oo lagu sii daayo awoodda khaldan ee la xidhiidha wareegga, iyo ururinta kharashka iyo soo daynta marka tuubada lafteedu ay shiddo oo damiso. Waqtiga kala-baxa waa mid aad u yar.

Marka korantada wax gelinta ui ay ka badasho sare ilaa hoose oo MOSFET ay ka beddesho gobolka oo ay u beddesho gobolka ka baxsan, sahayda korontadu UDD waxay ku dalacaysaa awooda qaloocan ee CL iyada oo loo marayo RD, iyo wakhtiga dallacaadda joogtada ah τ1=RDCL. Sidaa darteed, korantada wax-soo-saarka uo waxay u baahan tahay inay maraan dib u dhac gaar ah ka hor inta aan laga beddelin heerka hoose ilaa heer sare; Marka korantada wax gelinta ui ay ka badasho mid hoose ilaa sare isla markaana MOSFET ay ka beddesho gobolka ka baxsan una guurto gobolka saaran, qarashka ku baxa awooda baadida ah ee CL wuxuu dhex maraa rDS Discharge wuxuu ku yimaadaa waqti dheecaan joogto ah τ2≈rDSCL. Waxaa la arki karaa in korantada wax soo saarka ee Uo ay sidoo kale u baahan tahay dib u dhac gaar ah ka hor inta aysan u gudbin heer hoose. Laakiin sababta oo ah rDS aad ayey uga yar tahay RD, wakhtiga beddelka laga bilaabo goynta ilaa taqasusku wuu ka gaaban yahay wakhtiga beddelka ka-qaadista ilaa jarista.

Maadaama rDS-ka iska caabinta isha ee MOSFET marka la shido uu aad uga weyn yahay iska caabinta rCES ee transistor-ka, iyo iska caabinta biya-baxa dibadda RD ayaa sidoo kale ka weyn iska caabinta aruuriyaha RC ee transistor-ka, waqtiga dallacaadda iyo soo daynta MOSFET waa dheer tahay, samaynta MOSFET Xawaaraha beddelku wuu ka hooseeyaa kan transistor-ka. Si kastaba ha ahaatee, wareegyada CMOS, maadaama wareegga dallacaadda iyo wareegga dalladu ay labaduba yihiin wareegyada iska caabbinta hooseeya, hababka dallacaadda iyo dallacadu waa kuwo aad u dhaqso badan, taasoo keentay xawaare sare oo beddelka wareegga CMOS.