Emner:
- MOS transistor generelt
- MOS transistor som bryter
- MOS-transistorkarakteristikk
MOS transistor generelt:
MOSFET (dette er forkortelsen for Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) brukes i mange mikrokontrollere. MOSFET kan best sammenlignes med en vanlig transistor, fordi både FET og transistoren har tre koblinger og er derfor i stand til å styre strømmer. Forskjellen mellom FET og den vanlige transistoren er at FET kun trenger en spenning for å bytte, mens transistoren trenger strøm. FET styres derfor uten energi, noe som gir minimal varmeutvikling i en mikrokontroller.
Bildet viser en MOSFET. De tre bena er "port", "avløp" og "kilde"-forbindelser.
MOS-transistor som bryter:
Med N-MOS-transistoren må porten bli positiv for å slå på FET. P-MOS-transistoren er ennå ikke beskrevet på denne siden.
Den venstre forbindelsen blir port (g) kalt, den øverste heter avløp (d) og den nederste blir den kilde(r) kalt.
Hvis en positiv spenning påføres porten, skapes en stor konsentrasjon av elektroner direkte under portisolasjonen under påvirkning av det elektriske feltet. Dette skaper en n-kanal mellom avløpet og kilden, som muliggjør direkte ledning mellom avløpet og kilden. Pilen i symbolet indikerer retningen for elektronstrømmen. Med n-MOS peker pilen mot kanalen.
Porten kalles også kontrollelektroden. Sammenlignet med den vanlige transistoren er dreneringen mest lik kollektoren og kilden til emitteren. Normalt er ingen ledning mulig mellom avløpet og kilden, fordi det er en np-pn crossover mellom dem. Dette kan sammenlignes med to dioder hvor katoden berører hverandre.
Diagrammet viser et batteri, bryter, LED og MOSFET. Når bryteren er lukket, er det en spenning på porten. Dette skaper en ledning mellom avløpet og kilden, og får en strøm til å flyte. Fordi det går en strøm gjennom motstanden og LED-en, vil LED-en lyse opp.
I dette eksemplet styres porten av den manuelt betjente bryteren. I virkeligheten styres porten av en ECU. Avløpet er koblet til den negative tilkoblingen til en aktuator; i diagrammet er LED aktuatoren. Kilden er koblet til batteriets jord.
MOS-transistorkarakteristikk:
Akkurat som den vanlige transistoren har MOSFET også en karakteristikk. Karakteristikken kan brukes til å bestemme hva spenningen på porten må være for å styre aktuatoren med MOSFET.
Bildet nedenfor viser et diagram til venstre med en 5 Watt lampe, som styres av MOSFET. Den karakteristiske kurven til MOSFET er vist til høyre. Strømmen gjennom avløpet kan sees på den vertikale aksen (Y-aksen) til den karakteristiske kurven. Spenningsforskjellen mellom avløpet og kilden kan avleses på den horisontale aksen (X-aksen).
Hvis transistoren leder fordi ECU'en forsyner porten med en forsyningsspenning, vil det flyte en strøm og lampen vil lyse. Spenningen målt med voltmeteret i denne situasjonen er 12 volt. Med 5 Watt-lampen flyter en strøm på 0,42 Ampere (420 mA) gjennom avløpet.
Nå som spenningen på 12 volt og strømmen på 420 mA er kjent, kan disse to skjæringspunktene legges inn i karakteristikken. Det kan trekkes en linje mellom disse to punktene. Dette er skattelinjen. Denne lastlinjen kan brukes til å bestemme hva minimumsspenningen på porten må være for at MOSFET skal lede. For å sikre at MOSFET er fullt kontrollert, er spenningen på porten alltid større enn nødvendig. Tenk på faktoren 1,5 Ibk for den normale transistoren.
Karakteristikken viser at den ideelle spenningen på porten er 5,5 volt. Jo høyere strømmen er gjennom avløpet, desto høyere må spenningen på porten være for at MOSFET skal lede.
Relatert side:
