Przedmioty:
- Ogólnie tranzystor MOS
- Tranzystor MOS jako przełącznik
- Charakterystyka tranzystora MOS
Informacje ogólne dotyczące tranzystora MOS:
MOSFET (jest to skrót od Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) jest stosowany w wielu mikrokontrolerach. MOSFET można najlepiej porównać do zwykłego tranzystora, ponieważ zarówno FET, jak i tranzystor mają trzy połączenia i dlatego są w stanie kontrolować prądy. Różnica między FET a zwykłym tranzystorem polega na tym, że FET potrzebuje tylko napięcia do przełączenia, podczas gdy tranzystor potrzebuje prądu. Dlatego FET jest sterowany bez energii, co zapewnia minimalny wzrost ciepła w mikrokontrolerze.
Zdjęcie przedstawia MOSFET. Trzy nogi to połączenia „bramy”, „drenu” i „źródła”.
Tranzystor MOS jako przełącznik:
W przypadku tranzystora N-MOS bramka musi być dodatnia, aby włączyć FET. Tranzystor P-MOS nie jest jeszcze opisany na tej stronie.
Lewe połączenie staje się brama (g) nazywany, górny nazywa się odpływ (d) a dolny staje się źródło(a) o nazwie
Jeśli do bramki zostanie przyłożone napięcie dodatnie, bezpośrednio pod izolacją bramki pod wpływem pola elektrycznego powstaje duża koncentracja elektronów. Tworzy to kanał n pomiędzy drenem a źródłem, który umożliwia bezpośrednie przewodzenie pomiędzy drenem a źródłem. Strzałka w symbolu wskazuje kierunek przepływu elektronów. W przypadku n-MOS strzałka wskazuje kanał.
Bramka nazywana jest także elektrodą sterującą. W porównaniu ze zwykłym tranzystorem dren jest najbardziej podobny do kolektora, a źródło do emitera. Zwykle nie jest możliwe przewodzenie pomiędzy drenem a źródłem, ponieważ pomiędzy nimi występuje skrzyżowanie np-pn. Można to porównać do dwóch diod, których katody stykają się ze sobą.
Schemat przedstawia baterię, przełącznik, diodę LED i MOSFET. Gdy wyłącznik jest zamknięty, na bramce występuje napięcie. Tworzy to przewodzenie pomiędzy drenem a źródłem, powodując przepływ prądu. Ponieważ przez rezystor i diodę LED przepływa prąd, dioda LED zaświeci się.
W tym przykładzie brama jest sterowana za pomocą ręcznego przełącznika. W rzeczywistości bramą steruje ECU. Odpływ jest podłączony do ujemnego przyłącza siłownika; na schemacie dioda LED oznacza element wykonawczy. Źródło jest podłączone do masy akumulatora.
Charakterystyka tranzystora MOS:
Podobnie jak zwykły tranzystor, MOSFET również ma swoją charakterystykę. Na podstawie tej charakterystyki można określić, jakie napięcie musi być na bramce, aby sterować siłownikiem za pomocą MOSFET-u.
Poniższy obrazek przedstawia schemat po lewej stronie z lampą o mocy 5 W, sterowaną przez MOSFET. Krzywą charakterystyczną MOSFET-u pokazano po prawej stronie. Prąd płynący przez dren można zobaczyć na osi pionowej (oś Y) krzywej charakterystycznej. Różnicę napięcia pomiędzy drenem a źródłem można odczytać na osi poziomej (oś X).
Jeśli tranzystor przewodzi, ponieważ ECU zasila bramkę napięciem zasilania, będzie płynął prąd i lampka się zaświeci. Napięcie zmierzone woltomierzem w tej sytuacji wynosi 12 woltów. W przypadku lampy 5-watowej przez odpływ przepływa prąd o natężeniu 0,42 ampera (420 mA).
Teraz, gdy znane jest napięcie 12 woltów i prąd 420 mA, te dwa punkty przecięcia można wprowadzić do charakterystyki. Pomiędzy tymi dwoma punktami można narysować linię. To jest linia podatkowa. Tę linię obciążenia można wykorzystać do określenia minimalnego napięcia na bramce, aby MOSFET mógł przewodzić. Aby zapewnić pełną kontrolę MOSFET-u, napięcie na bramce jest zawsze większe niż to konieczne. Rozważ współczynnik 1,5 Ibk dla normalnego tranzystora.
Krzywa charakterystyczna pokazuje, że idealne napięcie na bramce wynosi 5,5 wolta. Im wyższy prąd płynący przez dren, tym wyższe musi być napięcie na bramce, aby MOSFET mógł przewodzić.
Powiązana strona:
