Шта је МОСФЕТ: његова конструкција, врсте и начин рада

МОСФЕТ је у основи транзистор који користи ефекат поља. МОСФЕТ је скраћеница од Транзистор са ефектом металног оксида који има капија. Напон на капији одређује проводљивост уређаја. У зависности од овог напона на капији можемо променити проводљивост и тако га можемо користити као прекидач или као појачало као што користимо транзистор као прекидач или као појачало.

Биполарни спојни транзистор или БЈТ има базу, емитер и колектор, док МОСФЕТ има капију, одвод и везу са извором. Осим конфигурације пина, БЈТ-у је потребна струја за рад, а МОСФЕТ-у напон.

МОСФЕТ пружа врло високу улазну импедансу и врло је лако пристрасно. Дакле, за линеарно мало појачало, МОСФЕТ је одличан избор. Линеарно појачање се дешава када преусмеримо МОСФЕТ у подручје засићења које је централно фиксирана К тачка.

На слици испод приказана је основна унутрашња конструкција МОСФЕТ-ова Н-канала. МОСФЕТ има три везе Драин, Гате и Соурце. Не постоји директна веза између капије и канала. Електрода капије је електрично изолована и из тог разлога се понекад назива ИГФЕТ или транзистор са изолованим пољским ефектом.

Ево слике широко популарног МОСФЕТ-а ИРФ530Н.

Врсте МОСФЕТ-ова

На основу режима рада, на располагању су две различите врсте МОСФЕТ-ова. Ова два типа даље имају два подтипа

1. Тип исцрпљења МОСФЕТ или МОСФЕТ са режимом исцрпљивања

• Н-канални МОСФЕТ или НМОС
• П-Цханнел МОСФЕТ или ПМОС

1. Тип побољшања МОСФЕТ или МОСФЕТ са режимом побољшања

• Н-канални МОСФЕТ или НМОС
• П-Цханнел МОСФЕТ или ПМОС

Тип исцрпљивања МОСФЕТ

Тип исцрпљивања МОСФЕТ-а је нормално УКЉУЧЕН на нултом напону од кабела до извора. Ако је МОСФЕТ МОСФЕТ типа Н са осиромашеним каналом, постојаће одређени прагови напона који су потребни да би се уређај искључио. На пример, МОСФЕТ за исцрпљивање Н-канала са граничним напоном од -3В или -5В, капија МОСФЕТ-а треба повући негативних -3В или -5В да би се уређај искључио. Овај праг напона биће негативан за Н канал, а позитиван у случају П канала. Овај тип МОСФЕТ-а се обично користи у логичким круговима.

Тип побољшања МОСФЕТ

У МОСФЕТ-овима типа побољшања, уређај остаје ИСКЉУЧЕН при нултом напону мрежне мреже. Да бисмо укључили МОСФЕТ, морамо обезбедити минимални напон од извора до напона (Вгс праг напона). Али, одводна струја је веома поуздана од овог напона капија-извор, ако се Вгс повећа, одводна струја се такође повећава на исти начин. МОСФЕТ-ови типа побољшања идеални су за конструкцију круга појачала. Такође, слично као и МОСФЕТ за осиромашење, такође има подтипове НМОС и ПМОС.

Карактеристике и криве МОСФЕТ-а

Пружајући стабилан напон преко одвода до извора, можемо разумети ИВ криву МОСФЕТ-а. Као што је горе речено, одводна струја је веома поуздана од Вгс, напона од улаза до извора. Ако варирамо Вгс, одводна струја ће такође варирати.

Погледајмо ИВ криву МОСФЕТ-а.

На горњој слици можемо видети ИВ нагиб Н-каналног МОСФЕТ-а, одводна струја је 0 када је Вгс напон испод прага напона, а за то време МОСФЕТ је у режиму прекида. Након тога, када напон капија-извор почне да расте, одводна струја се такође повећава.

Погледајмо практични пример ИВ криве ИРФ530 МОСФЕТ-а,

Крива која показује да када је Вгс 4,5В, максимална одводна струја ИРФ530 износи 1А на 25 степени Ц. Али када повећамо Вгс на 5В, одводна струја је скоро 2А, и на крају на 6В Вгс, може пружити 10А одводне струје.

ДЦ пристраност МОСФЕТ-а и појачање заједничког извора

Е, сад је време да се МОСФЕТ користи као линеарно појачало. Није тежак посао ако одредимо како да пристрасимо МОСФЕТ-у и користимо га у савршеном оперативном региону.

МОСФЕТ- ови раде у три начина рада: охмички, засићење и тачка искључења. Регија засићења која се назива и Линеарна регија. Овде управљамо МОСФЕТ-ом у подручју засићења, он пружа савршену К-тачку.

Ако пружимо мали сигнал (који варира у времену) и применимо једносмерну пристрасност на капији или улазу, онда у правој ситуацији МОСФЕТ пружа линеарно појачање.

На горњој слици, мали синусоидни сигнал (В _гс) се примењује на МОСФЕТ капију, што резултира флуктуацијом одводне струје синхроно са примењеним синусоидним улазом. За мали сигнал В _гс, можемо повући праву линију из К тачке која има нагиб од г _м = дИ _д / дВгс.

Нагиб се види на горњој слици. Ово је нагиб проводљивости. То је важан параметар за фактор појачања. У овом тренутку амплитуда одводне струје је

ߡ Ид = гм к ߡ Вгс

Сада, ако погледамо шему дату горе, одводни отпорник Р _д може да контролише одводну струју као и одводни напон користећи једначину

Вдс = Вдд - И _д к Рд (као В = И к Р)

Излазни сигнал наизменичне струје биће ߡ Вдс = -ߡ Ид к Рд = -г _м к ߡ Вгс к Рд

Сада по једначинама добитак ће бити

Појачано појачање напона = -г _м к Рд

Дакле, укупни добитак МОСФЕТ појачала је веома поуздан у зависности од проводљивости и одводног отпорника.

Основна конструкција појачала заједничког извора са једним МОСФЕТ-ом

Да би се направило једноставно појачало са заједничким извором помоћу Н-каналног МОСФЕТ-а, важно је постићи услов једносмерне пристрасности. Да би служио сврси, направљен је генерички делилац напона помоћу два једноставна отпора: Р1 и Р2. Још два отпорника су такође потребна као одводни отпорник и отпорник извора.

Да бисмо одредили вредност потребан нам је корак по корак израчунавања.

МОСФЕТ је опремљен високом улазном импедансом, тако да у радном стању нема протока струје у запорном прикључку.

Сада, ако погледамо уређај, открићемо да постоје три отпорника повезана са ВДД (без отпорних отпорника). Три отпорника су Рд, МОСФЕТ-ов унутрашњи отпор и Рс. Дакле, ако применимо Кирцхофф-ов закон напона, тада су напони на та три отпорника једнаки ВДД.

Сада према закону ома, ако се вишеструко тренутни са отпором ћемо добити напон као В = И к Р. Дакле, овде је струја дрејна или ја _Год. Дакле, напон на Рд је В = И _Д к Рд, исто важи и за Рс, јер је струја иста И _Д, па је напон на Рс Вс = И _Д к Рс. За МОСФЕТ, напон је В _ДС или напон одвода до извора.

Сада према КВЛ, ВДД = И _Д к Рд + В _ДС + И _Д к Рс ВДД = И _Д (Рд + Рс) + В _ДС (Рд + Рс) = В _ДД - В _ДС / И _Д

Можемо даље оценити као

Рд = (В _ДД - В _ДС / И _Д) - Р _С Рс могу се израчунати као Рс = В _С / И _Д

Вредности друга два отпорника могу се одредити формулом В _Г = В _ДД (Р2 / Р1 + Р2)

Ако немате вредност, можете је добити из формуле В _Г = В _ГС + В _С

Срећом, максималне вредности могу бити доступне из МОСФЕТ листа са подацима. На основу спецификације можемо направити склоп.

Два спојна кондензатора користе се за компензацију граничних фреквенција и за блокирање једносмерне струје која долази са улаза или долази до коначног излаза. Вредности можемо једноставно добити проналажењем еквивалентног отпора деливача једносмерне пристрасности, а затим одабиром жељене граничне фреквенције. Формула ће бити

Ц = 1 / 2πф Захтев

За дизајн појачала велике снаге, претходно смо направили појачало снаге од 50 вати користећи два МОСФЕТ-а као Пусх-пулл конфигурацију, следите везу за практичну примену.