emner:
- MOS transistor generelt
- MOS transistor som switch
- MOS transistor karakteristik
MOS transistor generelt:
MOSFET (dette er forkortelsen af Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) bruges i mange mikrocontrollere. MOSFET'en kan bedst sammenlignes med en almindelig transistor, fordi både FET'en og transistoren har tre forbindelser og derfor er i stand til at styre strømme. Forskellen på FET'en og den almindelige transistor er, at FET'en kun behøver en spænding for at skifte, mens transistoren har brug for strøm. FET'en styres derfor uden energi, hvilket gavner minimal varmeudvikling i en mikrocontroller.
Billedet viser en MOSFET. De tre ben er "port", "dræn" og "kilde" forbindelser.
MOS transistor som switch:
Med N-MOS transistoren skal porten blive positiv for at tænde FET. P-MOS-transistoren er endnu ikke beskrevet på denne side.
Den venstre forbindelse bliver til port (g) kaldes, den øverste hedder afløb (d) og den nederste bliver den kilde(r) kaldes.
Hvis en positiv spænding påføres porten, skabes en stor koncentration af elektroner direkte under portisoleringen under påvirkning af det elektriske felt. Dette skaber en n-kanal mellem drænet og kilden, som muliggør direkte ledning mellem drænet og kilden. Pilen i symbolet angiver retningen af elektronstrømmen. Med n-MOS peger pilen mod kanalen.
Porten kaldes også styreelektroden. Sammenlignet med den normale transistor ligner afløbet mest kollektoren og kilden til emitteren. Normalt er ingen ledning mulig mellem drænet og kilden, fordi der er en np-pn crossover mellem dem. Dette kan sammenlignes med to dioder, hvor katoden rører hinanden.
Diagrammet viser et batteri, switch, LED og MOSFET. Når kontakten er lukket, er der en spænding på porten. Dette skaber en ledning mellem drænet og kilden, hvilket får en strøm til at flyde. Fordi der løber en strøm gennem modstanden og LED'en, vil LED'en lyse.
I dette eksempel styres porten af den manuelt betjente kontakt. I virkeligheden styres porten af en ECU. Afløbet er forbundet med den negative tilslutning af en aktuator; i diagrammet er LED'en aktuatoren. Kilden er forbundet til batteriets jord.
MOS transistor karakteristik:
Ligesom den almindelige transistor har MOSFET også en egenskab. Karakteristikken kan bruges til at bestemme, hvad spændingen på porten skal være for at styre aktuatoren med MOSFET.
Billedet nedenfor viser et diagram til venstre med en 5 Watt lampe, som styres af MOSFET. Den karakteristiske kurve for MOSFET er vist til højre. Strømmen gennem afløbet kan ses på den lodrette akse (Y-aksen) af den karakteristiske kurve. Spændingsforskellen mellem drænet og kilden kan aflæses på den vandrette akse (X-aksen).
Hvis transistoren leder, fordi ECU'en forsyner porten med en forsyningsspænding, vil der flyde en strøm, og lampen vil lyse. Spændingen målt med voltmeteret i denne situation er 12 volt. Med 5 Watt lampen løber en strøm på 0,42 Ampere (420 mA) gennem afløbet.
Nu hvor spændingen på 12 volt og strømmen på 420 mA er kendt, kan disse to skæringspunkter indtastes i karakteristikken. Der kan trækkes en linje mellem disse to punkter. Dette er skattelinjen. Denne belastningslinje kan bruges til at bestemme, hvad minimumsspændingen på porten skal være, for at MOSFET'en kan lede. For at sikre, at MOSFET er fuldt styret, er spændingen på porten altid sat højere end nødvendigt. Overvej faktoren 1,5 Ibk for den normale transistor.
Den karakteristiske kurve viser, at den ideelle spænding på porten er 5,5 volt. Jo højere strømmen er gennem afløbet, jo højere skal spændingen på porten være for at MOSFET kan lede.
Relateret side:
