Nguyên lý làm việc của mosfet

      5

Ở bài viết trước chúng ta đã tìm hiểu chi tiết về transistor BJT là gì. Bài viết hôm nay bọn họ sẽ tìm về một loại linh kiện rất phổ biến khác đó là MOSFET (FET). Vậy FET là gì? MOSFET là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân loại, sơ vật dụng mạch vận dụng của MOSFET ra sau chúng ta sẽ cùng tò mò nhé.

Bạn đang xem: Nguyên lý làm việc của mosfet


1. Fet là gì? Mosfet là gì?

FET (Field-effect transistor) là transistor cảm giác trường. FET gồm 2 một số loại là MOSFET với JFET, trong thực tiễn MOSFET được sử dụng thoáng rộng hơn. Trong bài viết này chỉ tập trung tìm hiểu cụ thể về MOSFET. Vì vậy MOSFET là gì?

*

Mosfet (Fet) là gì

MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) là các loại transistor có khả năng đóng ngắt nhanh và tổn hao bởi đóng ngắt thấp. Không giống với transistor BJT có cổng điều khiển và tinh chỉnh bằng cái điện, MOSFET được điều khiển bằng năng lượng điện áp.

MOSFET yên cầu công suất tiêu thụ ở mạch cổng kích thấp, vận tốc kích đóng nhanh và tổn hao bởi vì đóng ngắt thấp. Mặc dù nhiên, MOSFET bao gồm điện trở lúc dẫn điện lớn. Do đó, năng suất tổn hao khi dẫn điện béo làm nó ko thể cải cách và phát triển thành linh phụ kiện công suất lớn. Được sử dụng nhiều trong các ứng dụng công suất bé dại (vài kW)

2. Cấu tạo và nguyên lý buổi giao lưu của mosfet

– cấu tạo của MOSFET

Linh khiếu nại MOSFET hoàn toàn có thể có cấu trúc pnp cùng npn. Hình bên dưới mô tả cấu tạo của MOSFET một số loại npn. Thân lớp sắt kẽm kim loại mạch cổng và những mối n+ và phường có lớp năng lượng điện môi silicon oxid SiO. Điểm thuận lợi cơ bạn dạng của MOSFET là kĩ năng điều khiển kích đóng ngắt linh kiện bằng xung điện áp làm việc mạch cổng.

*

Cấu tạo ra của MOSFET là gì

– Nguyên lý hoạt động vui chơi của MOSFET

Khi điện áp dương để lên trên giữa cổng G cùng Source, tác dụng của năng lượng điện trường (FET) sẽ kéo các electron trường đoản cú lớp n+ vào lớp p. Tạo đk hình thành một kênh nối ngay sát cổng nhất, cho phép dòng năng lượng điện từ rất drain tới rất Source.

3. Đặc tính của Mosfet là gì

3.1 Đặc tính của Mosfet

Đặc tính V-A của linh kiện MOSFET loại n được vẽ như hình bên dưới, tất cả dạng tương tự như với tính năng V-A của BJT. Điểm biệt lập là tham số điều khiển và tinh chỉnh là điện áp kích UGS cầm cho mẫu điện kích IBE.

*

Đặc tính V-A của MOSFET

Để MOSFET nghỉ ngơi trạng thái đóng, đòi hỏi điện áp cổng tác dụng liên tục, điện áp UGS để MOSFET dẫn hoàn toàn thường từ bỏ 10-15V. Điện áp điều khiển và tinh chỉnh tối đa ± 20V (tùy theo loại), tuy vậy thông thường rất có thể dùng áp mang đến 5V để tinh chỉnh được nó.

Dòng điện lấn sân vào mạch cổng điều khiển không xứng đáng kể, trừ khi mạch ngơi nghỉ trạng thái vượt độ, đóng góp hoặc ngắt dòng. Lúc đó mở ra dòng phóng cùng nạp của tụ của mạch cổng.

Thời gian đóng ngắt vô cùng nhỏ, khoảng tầm vài ns đến hàng ngàn ns dựa vào vào linh kiện. Điện trở trong của MOSFET khi dẫn điện RON đổi khác phụ thuộc vào kĩ năng chịu áp của linh kiện. Vì chưng đó, linh kiện MOSFET thường có định nút áp thấp tương xứng với trở kháng trong nhỏ dại và tổn hao ít.

Tuy nhiên, vận tốc đóng ngắt nhanh, tổn hao tạo nên thấp. Bởi vì đó, cùng với định nấc áp từ bỏ 300-400V MOSFET tỏ ra ưu thế so với BJT nghỉ ngơi tần số vài ba chục kHz.

MOSFET có thể sử dụng tới cả điện áp 1000V, chiếc điện vài chục Ampe. Hay với khoảng điện áp vài trăm Volt với mẫu điện có thể chấp nhận được khoảng 100A.

3.2 Các thông số đặc trưng của Mosfet

Tên

Điện áp định mức béo nhất

Dòng trung bình định mức

RON

Qg sệt trưng

IRFZ48

60V

50A

0.018 Ω

110nC

IRF510

100V

5.6A

0.54 Ω

8.3nC

IRF540

100V

28A

0.077 Ω

72nC

APT10M25BNR

100V

75A

0.025 Ω

171nC

IRF740

400V

10A

0.55 Ω

63nC

MTM15N40E

400V

15A

0.3 Ω

110nC

APT5025BN

500V

23A

0.25 Ω

83nC

APT1001RBNR

1000V

11A

1.0 Ω

150nC

Trong đó Qg là lượng năng lượng điện được nạp với phóng từ năng lượng điện dung sinh hoạt ngõ vào khi thực hiện kích đóng và ngắt transistor. Năng suất tổn hao mạch cổng dựa vào vào đại lượng Qg theo hệ thức: PG = Qg.UGS.fS; trong những số đó fS là tần số đóng góp ngắt transistor.

Tham khảo Datasheet Mosfet kênh N IRF540

4. Phân nhiều loại Mosfet

Có 2 các loại MOSFET thông dụng: là MOSFET kênh N với kênh P

*

Phân nhiều loại MOSFET là gì

– MOSFET kênh N: Điện áp tinh chỉnh mở MOSFET là UGS > 0, loại điện đang đi tự D xuống S.

Sơ thứ mạch chất vấn MOSFET kênh N được trình bày như hình mặt dưới.

*

Sơ vật dụng mạch tìm kiếm hiểu hoạt động mosfet kênh N

 Mạch kích sử dụng Diode Zener 12V để cố định và thắt chặt nguồn điện áp 12V, điện trở R1 hạn chiếc cho Zener. Khi biến chuyển trở RV1 biến hóa giá trị trường đoản cú 0 – 10k thì điện áp sống UGS sẽ chuyển đổi từ 0 – 12V. Cùng qua mô rộp ta thấy được:

+ Khi năng lượng điện áp kích UGS > 4V thì MOSFET bước đầu dẫn.

+ Khi năng lượng điện áp UGS>10V thì năng lượng điện áp UDS = 0,25V không chuyển đổi (MOSFET dẫn bão hòa).

Video mô bỏng mạch:

– MOSFET kênh P: Điện áp điều khiển và tinh chỉnh mở MOSFET là UGS

Sơ đồ gia dụng mạch soát sổ MOSFET kênh phường được vẽ như hình bên dưới.

*

Sơ thiết bị mạch tra cứu hiểu vận động Mosfet kênh P

Tương tự như mạch kích MOSFET kênh N, sử dụng diode Zener 12V để tạo nguồn năng lượng điện áp 12V. Khi phát triển thành trở RV1 thay đổi giá trị từ bỏ 10K – 0 Ohm thì năng lượng điện áp UGS = -USG chuyển đổi từ 0 – 12V. Qua mô rộp ta thấy được:

+ Khi điện áp USG > 4V thì MOSFET kênh P ban đầu dẫn.

+ Khi năng lượng điện áp USG > 10V thì MOSFET dẫn bão hòa.

Video mô rộp mạch:

5. Một số mạch áp dụng mosfet

5.1 Mạch điều khiển và tinh chỉnh mosfet bằng công tắc

Mạch dễ dàng sử dụng công tắc điều khiển và tinh chỉnh MOSFET, thông qua đó điều khiển một đèn điện một chiều tất cả điện áp cao. Phần năng suất sử dụng năng lượng điện áp DC 50V và phần điều khiển sử dụng năng lượng điện áp DC 12V.

+ Khi công tắc nguồn mở: năng lượng điện trở kéo xuống R1 vẫn kéo điện áp UGS về 0V, cho nên vì vậy MOSFET ko dẫn điện.

*

Công tắc mở, đèn tắt

+ Khi công tắc đóng: năng lượng điện áp UGS = 12V, kích MOSFET dẫn bão hòa như một công tắc đóng, yêu cầu đèn sáng.

Xem thêm: U19 Việt Nam Vs U19 Jordan, U19 Việt Nam Khó Mơ World Cup, Tag: U19 Việt Nam Vs U19 Jordan

*

Công tắc đóng, đèn sáng

5.2 Điều khiển mosfet bởi mạch đệm transistor npn

Mạch bên dưới điều khiển MOSFET bởi mạch đệm sử dụng thêm transistor npn. Transistor đóng vai trò như một công tắc y như ở mạch trên.

*

Điều khiển mosfet sử dụng mạch đệm transistor

+ lúc áp điều khiển U1 ở mức thấp thì transistor q.2 mở, điện áp UGS = 12V cho nên kích dẫn MOSFT.

+ khi áp tinh chỉnh và điều khiển U1 tại mức cao thì transistor q.2 đóng, điện áp UGS = 0V, MOSFET ko dẫn điện.

Ưu điểm của mạch này là mạch xung điều khiển có điện áp nút cao chỉ từ 3.3V xuất xắc 5V, ngõ ra tương xứng cho các loại vi tinh chỉnh và điều khiển hiện nay.

Nhược điểm là không cân xứng cho vận dụng ở tần số quá cao, vì tụ ký kết sinh bên phía trong MOSFET sẽ làm cho chậm tài năng đóng ngắt của MOSFET. Để xử lý vấn đề này bọn họ sẽ mày mò mạch áp dụng tiếp theo.

5.3 Điều khiển mosfet dùng mạch đệm totem-pole

Sơ vật dụng mạch cải thiện sử dụng cấu trúc totem-pole tất cả 2 transistor NPN cùng PNP.

*

Điều khiển MOSFET dùng mạch đệm totem-pole

+ Khi năng lượng điện áp kích U1 ở tại mức cao quận 2 dẫn và q.3 khóa có tác dụng MOSFET dẫn.

+ Khi bộc lộ điện áp U1 ở tại mức thấp thì q2 ngắt, những điện tích của tụ ký sinh trên mạch cổng được phóng thích, đồng thời quận 3 dẫn. Kéo điện áp UGS cấp tốc về 0V, vì thế MOSFET không dẫn.

Ưu điểm của mạch này là đáp ứng nhu cầu được tín hiệu có tần số cao, tuy vậy mạch khá phức tạp.

Do đặc điểm nhạy cảm của những loại vi điều khiển, nên người ta thường thực hiện opto để giải pháp ly mạch điều khiển và tinh chỉnh và mạch công suất.

5.4 Mạch điều khiển MOSFET gồm cách ly

Mạch bên dưới sử dụng opto PC817 để biện pháp ly phần mạch điều khiển và tinh chỉnh và mạch công suất. Mạch phát xung hoàn toàn có thể sử dụng vi điều khiển, hay các mạch phát xung PWM. Ở phía trên tôi sẽ sử dụng mạch IC555.

*

Sơ trang bị mạch điều khiển MOSFET tất cả cách ly

Nguyên lý mạch năng lượng điện như sau:

+ Khi điện áp ngỏ ra của mạch IC555 tại mức thấp, Led opto vẫn sáng và có tác dụng transistor trong opto dẫn điện. Làm cho kích dẫn Q3, ngắt Q2, điện áp UGS = 0V phải MOSFET ko dẫn điện.

+ Khi năng lượng điện áp ngỏ ra của mạch IC555 tại mức cao, Led opto tắt đề nghị transistor phía bên trong opto mở. Điện áp 12V thông qua điện trở R1 có tác dụng kích dẫn transistor Q2, kéo theo MOSFET dẫn điện.

Mạch mô rộp trên phần mềm Proteus

Mạch điều khiển này còn có một điểm yếu là ko thể đảo điều được hộp động cơ một chiều. Vì chưng đó so với ứng dụng cần hòn đảo chiều bạn ta thực hiện mạch mong H.

5.5 Mạch ước H áp dụng 4 mosfet kênh N

Nguyên lý điều khiển vận tốc động cơ bằng mạch mong H sử dụng MOSFET là điều khiển và tinh chỉnh kích dẫn từng cặp MOSFET để biến hóa chiều mẫu điện chạy trong đụng cơ.

+ mang sử khi q.1 và q4 cùng dẫn thì bộ động cơ quay theo hướng thuận.

+ Khi q.2 và q3 cùng dẫn thì bộ động cơ quay theo chiều ngược lại.

*

Mạch ước H thực hiện 4 Mosfet kênh N

Lưu ý:

+ nhị MOSFET ở và một cột (Q1 với Q2, quận 3 và Q4) không được dẫn thuộc lúc vì sẽ gây ra ngắn mạch.

+ Để MOSFET dẫn trọn vẹn thì phải bảo vệ điện áp kích UGS của từng MOSFET trường đoản cú 12-18V.

+ Ta thấy ở nhì MOSFET q.1 và q.3 điện áp rất S luôn thay đổi, để ổn định điện áp kích UGS fan ta sẽ áp dụng mạch Bootstrap. Vào mạch này tôi sẽ cần sử dụng IC lái IR2103 để tinh chỉnh kích dẫn những MOSFET.

Chi máu về mạch mong H áp dụng MOSFET tôi đã trình bài bác rất cụ thể trong nội dung bài viết dưới phía trên các chúng ta có thể tải về để tham khảo.