MOSFET fahalalana fototra fototra sy fampiharana

Raha ny antony depletion modeMOSFETstsy ampiasaina, tsy soso-kevitra ny ho any amin'ny farany ambany.

Ho an'ireo MOSFET roa fampivoarana-modely ireo, ny NMOS dia matetika ampiasaina. Ny antony dia ny on-resistance dia kely sy mora ny fanamboarana. Noho izany, ny NMOS dia matetika ampiasaina amin'ny famatsiana herinaratra sy ny fampiharana fiara. Amin'ity fampidirana manaraka ity, ny NMOS dia matetika ampiasaina.

Misy capacitance parasy eo anelanelan'ny tsimatra telo amin'ny MOSFET. Tsy izany no ilaintsika, fa vokatry ny famerana ny fizotran'ny famokarana. Ny fisian'ny capacitance parasitika dia mahatonga azy io ho sarotra kokoa rehefa mamolavola na misafidy ny fiara fitaterana, saingy tsy misy fomba hisorohana izany. Hampahafantatra izany amin’ny antsipiriany isika any aoriana.

Misy diode parasitika eo anelanelan'ny tatatra sy ny loharano. Antsoina hoe body diode izany. Tena zava-dehibe io diode io rehefa mitondra entana inductive (toy ny motera). Raha ny marina, ny diode vatana dia tsy misy afa-tsy amin'ny MOSFET tokana ary matetika dia tsy hita ao anaty chip circuit integrated.

 

2. MOSFET conduction toetra

Ny conducting dia midika ho toy ny switch, izay mitovy amin'ny switch mihidy.

Ny toetran'ny NMOS dia ny hirehitra rehefa lehibe noho ny sanda iray ny Vgs. Mety amin'ny fampiasana rehefa miorim-paka ny loharano (drive ambany), raha toa ka mahatratra 4V na 10V ny vavahady.

Ny toetran'ny PMOS dia ny hirehitra rehefa Vgs latsaky ny sanda iray, izay mety amin'ny toe-javatra izay ny loharano dia mifandray amin'ny VCC (high-end drive). Na izany aza, na izany azaPMOSazo ampiasaina mora ho toy ny mpamily avo lenta, ny NMOS dia matetika ampiasaina amin'ny mpamily avo lenta noho ny fanoherana lehibe, ny vidiny lafo ary ny karazana fanoloana vitsivitsy.

 

3. MOS switch fantsona fahaverezan'ny

Na NMOS na PMOS, dia misy ny on-resistance aorian'ny famelomana azy, noho izany dia handany angovo amin'ity fanoherana ity ny courant. Io ampahany amin'ny angovo lany io dia antsoina hoe fahaverezan'ny conduction. Ny fisafidianana MOSFET miaraka amin'ny fanoherana kely dia hampihena ny fahaverezan'ny conduction. Amin'ny ankapobeny dia manodidina ny am-polony milliohms ny MOSFET amin'izao fotoana izao, ary misy koa ny milionera maromaro.

Rehefa velomina sy vonoina ny MOSFET dia tsy tokony ho vita eo no ho eo. Ny voltase manerana ny MOS dia manana dingana mihena, ary ny zotra mikoriana dia mihamitombo. Nandritra io vanim-potoana io, nyNy vidin'ny MOSFETNy fatiantoka dia vokatry ny voltora sy ny ankehitriny, izay antsoina hoe fatiantoka switching. Amin'ny ankapobeny, ny fatiantoka amin'ny famadihana dia lehibe lavitra noho ny fatiantoka amin'ny fampitaovana, ary ny haingana kokoa ny fatran'ny fanodinana no lehibe kokoa ny fatiantoka.

Ny vokatry ny voltora sy ny ankehitriny amin'ny fotoana ny conduction dia tena lehibe, miteraka fahavoazana lehibe. Ny fanafohezana ny fotoana fanokafana dia mety hampihena ny fatiantoka mandritra ny conduction tsirairay; Ny fampihenana ny fatran'ny fifandimbiasana dia mety hampihena ny isan'ny switch isan'ora. Ireo fomba roa ireo dia afaka mampihena ny fatiantoka amin'ny fifandimbiasana.

Ny onjam-peo rehefa mandeha ny MOSFET. Hita fa ny vokatry ny voltora sy ny ankehitriny amin'ny fotoana ny conduction dia tena lehibe, ary ny fatiantoka nateraky ny lehibe ihany koa. Ny fampihenana ny fotoana fanodinana dia mety hampihena ny fatiantoka mandritra ny conduction tsirairay; Ny fampihenana ny fatran'ny fifandimbiasana dia mety hampihena ny isan'ny switch isan'ora. Ireo fomba roa ireo dia afaka mampihena ny fatiantoka amin'ny fifandimbiasana.

 

4. Mpamily MOSFET

Raha ampitahaina amin'ny transistor bipolar, dia inoana fa tsy misy courant tokony hamelomana MOSFET, raha toa ka ambony noho ny sandany ny volt GS. Mora ny manao izany, saingy mila haingana koa isika.

Hita ao amin'ny firafitry ny MOSFET fa misy capacitance parasitika eo amin'ny GS sy GD, ary ny fiaran'ny MOSFET dia ny fiampangana sy ny famoahana ny capacitor. Ny famandrihana ny capacitor dia mitaky courant, satria ny capacitor dia azo raisina ho toy ny short circuit amin'ny fotoana fiampangana, ka ny ankehitriny dia ho somary lehibe. Ny zavatra voalohany tokony hotandremana rehefa mifidy / mamolavola mpamily MOSFET dia ny habetsaky ny zotra fohy fohy azony omena azy. ny

Ny zavatra faharoa tokony homarihina dia ny NMOS, izay matetika ampiasaina amin'ny fiara fitaterana avo lenta, dia mila ny voltase vavahady ho lehibe kokoa noho ny voltora loharano rehefa mihodina. Rehefa mandeha ny MOSFET avo lenta, dia mitovy amin'ny volkano tatatra (VCC) ny loharano loharano, ka 4V na 10V lehibe kokoa noho ny VCC ny vavahady amin'izao fotoana izao. Raha te-hahazo voly lehibe kokoa noho ny VCC amin'ny rafitra mitovy ianao, dia mila circuit boost manokana. Maro amin'ireo mpamily fiara no nampiditra paompy fiampangana. Marihina fa tokony hofantenana ny capacitor ivelany mifanaraka amin'izany mba hahazoana cours short circuit ampy hitondrana ny MOSFET.

 

Ny 4V na 10V voalaza etsy ambony dia ny voltase mihodina amin'ny MOSFET fampiasa matetika, ary mazava ho azy fa mila avela ny sisiny sasany mandritra ny famolavolana. Ary ny avo kokoa ny volt, ny haingana ny conduction hafainganam-pandeha sy ny kely ny conduction fanoherana. Ankehitriny dia misy MOSFETs miaraka amin'ny volavolan-tsolika kely kokoa ampiasaina amin'ny sehatra samihafa, fa amin'ny rafitra elektronika fiara 12V, amin'ny ankapobeny dia ampy ny fampitaovana 4V.

 

Ho an'ny faritra mpamily MOSFET sy ny fatiantoka, azafady jereo ny Microchip's AN799 Matching MOSFET Drivers amin'ny MOSFETs. Tena be pitsiny ilay izy, ka tsy hanoratra intsony aho.

 

Ny vokatry ny voltora sy ny ankehitriny amin'ny fotoana ny conduction dia tena lehibe, miteraka fahavoazana lehibe. Ny fampihenana ny fotoana fanodinana dia mety hampihena ny fatiantoka mandritra ny conduction tsirairay; Ny fampihenana ny fatran'ny fifandimbiasana dia mety hampihena ny isan'ny switch isan'ora. Ireo fomba roa ireo dia afaka mampihena ny fatiantoka amin'ny fifandimbiasana.

MOSFET dia karazana FET (ny iray hafa dia JFET). Izy io dia azo atao amin'ny fomba fanatsarana na fomba fanalefahana, P-channel na N-channel, misy karazany 4. Na izany aza, MOSFET N-channel fampivoarana ihany no tena ampiasaina. ary MOSFET karazana P-fantsona fanatsarana, ka ny NMOS na ny PMOS matetika dia manondro ireo karazany roa ireo.

 

5. MOSFET application circuit?

Ny toetra manan-danja indrindra amin'ny MOSFET dia ny toetrany mifamadika tsara, noho izany dia ampiasaina betsaka amin'ny faritra izay mitaky fametahana elektronika, toy ny famatsiana herinaratra sy ny maotera, ary koa ny fanitsakitsahana ny jiro.

 

Manana fepetra manokana maromaro ny mpamily MOSFET ankehitriny:

1. Fampiharana malefaka ambany

Rehefa mampiasa famatsiana herinaratra 5V, raha rafitra totem pole nentim-paharazana no ampiasaina amin'izao fotoana izao, satria ny transistor dia manana fihenam-bidy eo amin'ny 0.7V eo ho eo, dia 4.3V ihany ny voltase farany ampiharina amin'ny vavahady. Amin'izao fotoana izao, misafidy ny fahefana vavahady nominal isika

Misy loza mety hitranga rehefa mampiasa MOSFET 4.5V. Mitranga koa ny olana mitovy amin'izany rehefa mampiasa 3V na famatsiana herinaratra ambany hafa.

2. Fampiharana malefaka midadasika

Ny voltase fampidirana dia tsy sanda raikitra, hiova miaraka amin'ny fotoana na anton-javatra hafa. Io fiovana io dia mahatonga ny voltase mitondra fiara omen'ny circuit PWM amin'ny MOSFET ho tsy milamina.

Mba hahatonga ny MOSFET ho azo antoka amin'ny alàlan'ny voltora avo vavahady, maro ny MOSFET no manana mpanelanelana malefaka ao anatiny mba hamerana an-keriny ny amplitude ny voltase vavahady. Amin'ity tranga ity, rehefa mihoatra ny boltsan'ny fantsom-pandrefesana malefaka ny volavolan-tsarimihetsika nomena, dia hiteraka fanjifana herinaratra lehibe izany.

Amin'izay fotoana izay ihany koa, raha mampiasa fotsiny ny fitsipiky ny fizarazarana malefaka amin'ny resistor ianao mba hampihenana ny volavolan'ny vavahady, dia hiasa tsara ny MOSFET rehefa avo lenta ny fidirana, fa rehefa mihena ny volavolan-tsolika dia tsy ho ampy ny vavahady, ka miteraka conduction tsy feno, ka mampitombo ny fanjifana herinaratra.

3. Fampiharana roa tonta

Any amin'ny faritra fanaraha-maso sasany, ny ampahany lojika dia mampiasa 5V na 3.3V tariby nomerika mahazatra, raha ny ampahany amin'ny herinaratra dia mampiasa 12V na ambony kokoa. Ampifandraisina amin'ny tany iraisana ny voltora roa.

Izany dia manangana fepetra amin'ny fampiasana faritra iray mba hahafahan'ny faritra ambany-voltage afaka mifehy tsara ny MOSFET amin'ny lafiny avo lenta. Mandritra izany fotoana izany, ny MOSFET amin'ny lafiny avo lenta dia hiatrika ireo olana voalaza ao amin'ny 1 sy 2.

Amin'ireo tranga telo ireo dia tsy mahafeno ny fepetra takian'ny vokatra ny firafitry ny totem, ary maro amin'ireo IC mpamily MOSFET eny ivelan'ny talantalana no toa tsy tafiditra ao anatin'izany ny rafitra famerana ny voltase vavahady.

 

Noho izany dia nanamboatra faritra somary ankapobeny aho mba hanomezana ireo filana telo ireo.

ny

Circuit de driver ho an'ny NMOS

Eto aho dia hanao famakafakana tsotra momba ny circuit driver NMOS:

Vl sy Vh no famatsiana herinaratra ambany sy avo lenta. Mety hitovy ny voltase roa, fa tsy tokony hihoatra ny Vh ny Vl.

Q1 sy Q2 dia manangana totem mivadika mba hahazoana fitokanana ary manome antoka fa tsy mandeha miaraka ny fantsona roa Q3 sy Q4.

R2 sy R3 dia manome ny reference PWM voltage. Amin'ny alàlan'ny fanovana io fanondroana io, ny faritra dia azo ampiasaina amin'ny toerana misy ny onjam-peo PWM somary mitsambikina.

Q3 sy Q4 dia ampiasaina mba hanomezana fiara ankehitriny. Rehefa alefa, ny Q3 sy ny Q4 dia tsy misy afa-tsy latsaka ambany indrindra amin'ny Vce raha oharina amin'ny Vh sy GND. Matetika 0.3V eo ho eo ihany io fidinan'ny voltase io, izay ambany lavitra noho ny Vce an'ny 0.7V.

R5 sy R6 dia resistors fanehoan-kevitra, ampiasaina mba hanandrana ny vavahady malefaka. Ny voltase santionany dia miteraka fanehoan-kevitra ratsy mahery vaika amin'ny fototry ny Q1 sy Q2 hatramin'ny Q5, ka mametra ny voltase vavahady amin'ny sanda voafetra. Ity sanda ity dia azo ovaina amin'ny alàlan'ny R5 sy R6.

Farany, ny R1 dia manome ny fetra amin'izao fotoana izao ho an'ny Q3 sy Q4, ary ny R4 dia manome ny fetran'ny vavahady ho an'ny MOSFET, izay fetran'ny Ice of Q3 sy Q4. Raha ilaina dia azo ampifandraisina amin'ny R4 ny capacitor acceleration.

Ity circuit ity dia manome ireto endri-javatra manaraka ireto:

1. Mampiasà voltase ambany sy PWM mba hitondrana ny MOSFET avo lenta.

2. Mampiasà famantarana PWM amplitude kely mba handroahana MOSFET miaraka amin'ny fepetra takian'ny vavahady avo.

3. Fehezan'ny faran'ny vavahady

4. Input sy Output fetra amin'izao fotoana izao

5. Amin'ny fampiasana resistors mety, dia azo tratrarina ny fanjifana herinaratra ambany dia ambany.

6. Mivadika ny famantarana PWM. Tsy mila an'io endri-javatra io ny NMOS ary azo vahana amin'ny fametrahana inverter eo anoloana.

Rehefa mamolavola fitaovana entin-tanana sy vokatra tsy misy tariby, ny fanatsarana ny fahombiazan'ny vokatra sy ny fanitarana ny fiainan'ny bateria dia olana roa tsy maintsy atrehin'ny mpamorona. Ny mpanova DC-DC dia manana tombony amin'ny fahombiazana avo lenta, amin'izao fotoana izao amin'ny famoahana lehibe, ary amin'ny quiescent ambany, ka mahatonga azy ireo ho mety tsara amin'ny fampandehanana fitaovana azo entina. Amin'izao fotoana izao, ny tena fironana eo amin'ny fampandrosoana ny DC-DC converter famolavolana teknolojia dia: (1) High-frequency teknolojia: Rehefa mitombo ny mifamadika matetika, ny haben'ny mpanova dia nihena ihany koa, ny hery hakitroky koa nitombo be, ary hatsaraina ny valiny mavitrika. . Hiakatra amin'ny haavon'ny megahertz ny fatran'ny fiovan'ny mpanova DC-DC ambany. (2) Low Output Teknolojia Volavolan'ny Vola: Miaraka amin'ny fampandrosoana mitohy ny Semiconductor Teknolojia famokarana, ny miasa malefaka ny microprocessors sy ny fitaovana elektrônika portable dia miha-midina hatrany, izay mitaky ny ho avy DC-DC converters mba hanome ambany output malefaka mba hampifanaraka ny microprocessors. fepetra takiana ho an'ny processeur sy fitaovana elektronika azo entina.

Ny fampivoarana ireo teknolojia ireo dia nametraka fepetra ambony kokoa ho an'ny famolavolana ny circuit chips. Voalohany indrindra, satria mitombo hatrany ny fatran'ny switching, dia apetraka ny fepetra avo lenta amin'ny fampandehanana ireo singa mifamadika. Amin'izay fotoana izay ihany koa dia tsy maintsy omena ny fizaran-drivotra mandeha amin'ny singa mifamadika mifanaraka amin'izany mba hahazoana antoka fa miasa ara-dalàna ny singa mifamadika amin'ny hafainganam-pandehan'ny MHz. Faharoa, ho an'ny fitaovana elektrônika portable mandeha amin'ny batterie dia ambany ny voltase miasa amin'ny circuit (maka ny bateria lithium ho ohatra, ny voltase miasa dia 2.5 ~ 3.6V), noho izany dia ambany ny voltase miasa amin'ny chip.

 

MOSFET dia ambany dia ambany ny fanoherana ary mandany angovo ambany. Ny MOSFET dia matetika ampiasaina ho toy ny fametahana herinaratra amin'ny chips DC-DC malaza amin'izao fotoana izao. Na izany aza, noho ny capacitance parasitika lehibe an'ny MOSFET, ny capacitance vavahadin'ny fantsona NMOS switching dia amin'ny ankapobeny dia avo toy ny picofarads am-polony. Izany dia mametraka fepetra ambony kokoa ho an'ny famolavolana ny fampandehanana avo DC-DC mpanova mpanova fantsona fantsona fiara.

Ao amin'ny famolavolana ULSI ambany-volte, dia misy karazana lozika CMOS sy BiCMOS mampiasa rafitra fanamafisana bootstrap sy fizaran-tany mitondra fiara ho entana capacitive lehibe. Ireo fizaran-tany ireo dia afaka miasa ara-dalàna miaraka amin'ny voltase famatsiana herinaratra ambany noho ny 1V, ary afaka miasa amin'ny matetika megahertz am-polony na megahertz an-jatony aza miaraka amin'ny capacitance entana 1 hatramin'ny 2pF. Ity lahatsoratra ity dia mampiasa circuit boost bootstrap mba hamolavola circuit drive miaraka amin'ny fahafaha-mitondra capacitance enta-mavesatra izay mety amin'ny mpanova DC-DC. Ny fizaran-tany dia natao mifototra amin'ny dingana Samsung AHP615 BiCMOS ary nohamarinin'ny Hspice simulation. Rehefa 1.5V ny famatsiana herinaratra ary ny capacitance entana dia 60pF, dia mety hahatratra mihoatra ny 5MHz ny fatran'ny asa.

ny

Ireo singa mifandraika amin'ny MOSFET

ny

1. Toetra static

Amin'ny maha-singa mifamadika azy dia miasa amin'ny fanjakana roa ihany koa ny MOSFET: miala na mandeha. Satria ny MOSFET dia singa mifehy ny voly, ny toetry ny fiasan'izy ireo dia voafaritra indrindra amin'ny alàlan'ny uGS uGS.

 

Ny toetra miasa dia toy izao manaraka izao:

※ uGS＜volt-on-on UT: MOSFET dia miasa amin'ny faritra tapaka, ny iDS loharanon-drano dia 0 amin'ny ankapobeny, uDS≈UDD ny volan'ny famoahana, ary ny MOSFET dia ao amin'ny fanjakana "off".

※ uGS>Vonjeo UT: MOSFET miasa ao amin'ny faritra conduction, drain-source current iDS=UDD/(RD+rDS). Anisan'izany, ny rDS dia ny fanoherana loharanon-drano rehefa mandeha ny MOSFET. Ny voltase mivoaka UDS=UDD?rDS/(RD+rDS), raha rDS＜＜RD, uDS≈0V, ny MOSFET dia ao amin'ny fanjakana "on".

2. Toetra mavitrika

MOSFET koa dia manana dingan'ny tetezamita rehefa mifamadika eo amin'ny on sy off states, fa ny toetra mavitrika indrindra dia miankina amin'ny fotoana takiana amin'ny fiampangana sy famoahana ny capacitance mania mifandray amin'ny faritra, ary ny fanangonam-bola sy ny fivoahana rehefa mandeha sy miala ny fantsona. Tena kely ny fotoana fanaparitahana.

Rehefa miova avy amin'ny avo ho ambany ny volt input ui ary ny MOSFET dia miova avy amin'ny fanjakana mandeha mankany amin'ny fanjakana tsy mety, ny UDD famatsiana herinaratra dia manefa ny capacitance CL amin'ny alàlan'ny RD, ary ny fotoana famandrihana tsy tapaka τ1 = RDCL. Noho izany, mila mandalo fahatarana alohan'ny hiova avy amin'ny haavo ambany mankany amin'ny avo lenta ny voltase mivoaka; rehefa miova avy amin'ny ambany mankany ambony ny volt input ui ary ny MOSFET dia miova avy amin'ny fanjakana tsy mandeha mankany amin'ny fanjakana, ny fiampangana ny capacitance CL dia mandalo amin'ny rDS Discharge dia mitranga miaraka amin'ny fotoana fivoahana tsy tapaka τ2≈rDSCL. Hita fa mila fahatarana sasany ihany koa ny Volavolan'ny famoahana Uo alohan'ny hifindrany amin'ny ambaratonga ambany. Saingy satria ny rDS dia kely kokoa noho ny RD, ny fotoana fiovam-po avy amin'ny fanapahana mankany amin'ny fampitaovana dia fohy kokoa noho ny fotoana fiovam-po avy amin'ny fampitaovana mankany amin'ny fanapahana.

Satria ny rDS-loharano fanoherana rDS an'ny MOSFET rehefa mihodina dia lehibe kokoa noho ny fanoherana saturation rCES an'ny transistor, ary ny fanoherana ny tatatra ivelany RD dia lehibe kokoa noho ny fanoherana RC an'ny transistor, ny fotoana fiampangana sy famoahana. ny MOSFET dia lava kokoa, ka mahatonga ny MOSFET Ny hafainganam-pandehan'ny switch dia ambany noho ny an'ny transistor. Na izany aza, ao amin'ny CMOS circuits, satria ny charging circuit sy ny discharging circuits dia samy manana fanoherana ambany, ny famandrihana sy ny famoahana dia somary haingana, ka miteraka hafainganam-pandeha ambony ho an'ny circuit CMOS.