۰
هیچ محصولی در سبد خرید وجود ندارد.
ماسفت ترانزیستوری است که از افکت میدانی استفاده می کند. MOSFET مخفف Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor است که دارای یک گیت است. برای سادگی، می‌توانید این گیت را مانند یک شیر آب، طوری تصور کنید که شیر را در خلاف جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخانید، آب شروع به خروج از شیر می‌کند، شما آن را در جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخانید و آب از شیر متوقف می‌شود. به طور مشابه، ولتاژ گیت هدایت دستگاه را تعیین می کند. بسته به ولتاژ گیت می‌توانیم رسانایی را تغییر دهیم و بنابراین می‌توانیم از آن به عنوان کلید یا تقویت‌کننده مانند ترانزیستور به عنوان کلید یا تقویت‌کننده استفاده کنیم . از زمان ظهور ماسفت برقی در دهه 1980، سوئیچینگ برق سریعتر و کارآمدتر شده است. تقریباً همه منابع سوئیچینگ مدرن از نوعی ماسفت قدرت به عنوان عناصر سوئیچینگ خود استفاده می کنند. ماسفت ها به دلیل تلفات رسانایی کم، تلفات سوئیچینگ کم ترجیح داده می شوند و از آنجایی که گیت ماسفت از خازن ساخته شده است دارای جریان گیت DC صفر است. بنابراین، در این مقاله در مورد روش های مختلف روشن و خاموش کردن ماسفت صحبت می کنیم و در پایان به چند نمونه عملی که نشان می دهد چگونه ماسفت تاثیر می گذارد خواهیم پرداخت.
ویژگی های اساسی IRF3205
مانند ترانزیستور اتصال دوقطبی یا BJT ، ماسفت یک دستگاه سه پایانه است، سه پایانه آن GATE، DRAIN و SOURCE است که گیت هدایت بین پایانه های تخلیه و درین را سورس می کند.
از نظر فنی، یک FET ذاتاً دو طرفه است، اما نحوه ساخت ماسفت های قدرت در سطح سیلیکونی، یک دیود ضد موازی پارازیتی را بین درین و منبع اضافه می کند، که باعث می شود ماسفت در هنگام معکوس شدن ولتاژ آن، هدایت شود، در اکثر نمادهای شماتیک ماسفت قدرت، دیود پارازیتی را نشان دادخ می شود.
ماسفت را می توان به عنوان یک مقاومت متغیر کنترل شده با ولتاژ در نظر گرفت ، درست مانند ترانزیستور BJT که می تواند یک منبع جریان کنترل شده با جریان در نظر گرفته شود . با این حال، مانند BJT، این ویژگی خطی نیست، یعنی مقاومت به صورت خطی با ولتاژ گیت اعمال شده کاهش نمی‌یابد، همانطور که در شکل زیر از دیتاشیت IRF3205 محبوب نشان داده شده است، در حالی که ما در مورد مقاومت داخلی صحبت می‌کنیم. نقش کلیدی در مورد مقاومت داخلی دارد.
در بیشتر موارد، این مهم نیست، زیرا ماسفت های قدرتی برای استفاده در برنامه های سوئیچینگ در نظر گرفته شده اند، اگرچه استفاده خطی نیز امکان پذیر است. هنگام استفاده از ماسفت به عنوان سوئیچ چند نکته مهم وجود دارد.
ولتاژ شکست تخلیه به منبع و جریان تخلیه:
این بستگی به کاربرد دارد – ماسفت‌های قدرت با درجه‌بندی خرابی کمتر از 20 ولت و حداکثر 1200 ولت و جریان‌هایی از میلی‌آمپر تا کیلو آمپر، برای شش دهه کامل در دسترس هستند.
ولتاژ آستانه گیت:
این ولتاژ شبیه ولتاژ بیس-امیتر یک BJT معمولی است، اما در ماسفت‌ها، این ولتاژ به وضوح مشخص نیست. در حالی که یک ماسفت ممکن است با ولتاژ نسبتاً پایین روشن شود، تنها قادر به حمل جریان کامل در یک ولتاژ منبع گیت مشخص است. این چیزی است که باید مراقب آن بود زیرا اکثر ماسفت ها در 10 ولت GS مشخص شده اند . ماسفت های سطح منطقی موجود هستند که جریان کامل 4.5 ولت را مشخص می کنند.
ظرفیت ورودی:
از آنجایی که گیت به طور الکتریکی از مسیر رسانا از درین به سورس جدا شده است، خازن کوچکی را تشکیل می دهد که هر بار که ماسفت روشن و خاموش می شود باید شارژ و تخلیه شود. برای ماسفت های قدرت، این ظرفیت می تواند از صدها پیکوفاراد تا ده ها نانوفاراد متغیر باشد.
ماسفت های کانال N وقتی روشن می شوند که ولتاژ گیت چند ولت بالاتر از سورس باشد، رتبه بندی این ولتاژها در برگه داده ذکر شده است و ولتاژ درین-سورس با ولتاژ مثبت مشخص شده است. جریان به داخل درین و از سورس خارج می شود. ماسفت های کانال P زمانی روشن می شوند که گیت چند ولت زیر سورس باشد و ولتاژ درین-سورس منفی باشد. جریان به سورس و خارج از درین جریان می یابد.
مدار سوئیچینگ ماسفت ساده
در شکل زیر ساده ترین پیکربندی برای هر دو ماسفت کانال N و P نشان داده شده است.
گیت های ماسفت به سرعت از ولتاژ منبع تغذیه شارژ می شوند و آنها را روشن می کنند. اما اگر گیت پس از روشن کردن ماسفت قطع بماند چه؟ هنگامی که منبع از اتصال به گیت خارج شد، ماسفت همچنان روشن می ماند!
درست مانند یک خازن معمولی، گیت شارژ خود را نگه می دارد تا زمانی که قطع شود یا از طریق جریان نشتی بسیار کوچک گیت نشت کند، برای خلاص شدن از شر این شارژ، گیت باید تخلیه شود. این کار را می توان با اتصال گیت به ترمینال سورس انجام داد. اما اگر گیت توسط مدار درایور شناور بماند چه؟ اگر بارهای سرگردان به اندازه ای در گیت جمع شوند که ولتاژ گیت را فراتر از آستانه ببرند، ماسفت به طور ناخواسته روشن می شود که می تواند به مدار پایین دست آسیب برساند. به همین دلیل، گذاشتن یک مقاومت pull down بین گیت و سورس معمول است که هر زمان که ولتاژ گیت برداشته شود، شارژ را از گیت حذف می کند. تمرین خوبی است که بدون توجه به نوع درایور، یک مقاومت بالا و پایین بین دریچه ماسفت قرار دهید. 10K مقدار خوبی است.
مدار حفاظت و درایو گیت ماسفت
گیت ماسفت بسیار حساس است زیرا لایه اکسیدی عایق دروازه از کانال بسیار نازک است. اکثر ماسفت های قدرت دارای ولتاژ نامی منبع گیت تنها ± 20 ولت هستند! به همین دلیل، یک دیود زنر در اتصال به گیت یک احتیاط خوب است.
از آنجایی که خازن گیت همراه با اندوکتانس لیدها می تواند منجر به زنگ زدن در هنگام سوئیچینگ شود که با افزودن یک مقاومت کوچک (حدود 10Ω) به صورت سری به گیت کاهش می یابد. مدار گیت نهایی ماسفت مانند شکل زیر است.
گیت ماسفت معمولاً هیچ جریانی نمی کشد (به غیر از جریان نشتی کوچک)، اما هنگامی که در برنامه های سوئیچینگ استفاده می شود که باید به سرعت روشن و خاموش شود، ظرفیت گیت باید به سرعت شارژ و تخلیه شود. این مقداری جریان می‌گیرد و در این موارد به یک درایور گیت نیاز است که می‌تواند به شکل یک مدار گسسته، یک آی‌سی درایو گیت یا یک ترانسفورماتور درایو گیت باشد .
ما یک ماسفت ساده به عنوان مدار سوئیچ ساخته‌ایم تا نشان دهیم که چگونه ماسفت کانال N (سمت چپ) و ماسفت کانال P (سمت راست) را می‌توان سوئیچ کرد.
خلاصه
ماسفت یک دستگاه چهار ترمینالی است که ترمینال چهارم یک بستر است که پایه سیلیکونی رسانای واقعی است که بقیه ترانزیستور روی آن ساخته شده است. این ترمینال معمولاً به منفی ترین ریل مدار (برای ماسفت های کانال N و بالعکس برای ماسفت های کانال P) متصل می شود تا در عملکرد عادی اختلال ایجاد نکند. برای ماسفت های قدرت، فرض بر این است که سورس منفی ترین ترمینال است (از آنجایی که ماسفت های کانال N بیشتر برای سمت پایین استفاده می شوند، بار را به زمین سوئیچ می کنند) بنابراین پین زیرلایه به سورس متصل می شود. یک دیود پارازیتی هم لازم است. اگر پین زیرلایه شکسته شود، اتصال آن به منفی ترین ریل اطمینان حاصل می کند که دیود پارازیتی در عملکرد عادی هرگز به سمت جلو بایاس نمی شود.
