Силовой ключ на IRF520 MOSFET

400 тг

97 в наличии

Количество

Артикул: 1012008 Категория: Полевые | MOSFET

• Описание
• Характеристики
• Габариты

Простой драйвер на основе MOSFET транзистора IRF520N позволяет получить ШИМ до 24В, используется для светодиодных фонарей, двигателей постоянного тока, помп.

Управлять силовым ключем можно с помощью Arduino или другого микроконтроллера, при подаче на вход ключа высокого уровня от 5 В, он откроется и включит нагрузку. При токе нагрузки более 1 ампера нужен радиатор для транзистора. Практическое измерение нескольких экземпляров этого MOSFET модуля показало, что ключ открывается при подаче сигнала управления на затвор от 3,4 Вольт.

Если управляющий сигнал ниже 5 Вольт, то нужно использовать другой ключ, работающий от низкого постоянного напряжения (от 3 Вольт).

Для управления мощной нагрузкой переменного тока можно использовать твердотельное реле. А для коммутации маломощной нагрузки постоянного и переменного тока можно применить обычное реле.

---

Подключение

• V+ — плюсовой контакт подключения нагрузки постоянного тока
• V- — минусовой контакт подключения нагрузки постояннго тока
• Vin — «+» контакт, сюда подключить питание для нагрузки (от 0 до 24 В)
• GND — «-» контакт питания для нагрузки
• SIG — плюсовой контакт для подключения управляющего сигнала (например с Arduino)
• Vcc — не используется
• GND — минусовой контакт для подключения управляющего сигнала

---

Документация IRF520

Характеристики

Рабочее напряжение	3. 5 – 5 В
Выходное напряжение	0 – 24 В
Выходной ток нагрузки	до 5 А (при токе выше 1 А требуется охлаждение)

Вес	5 г
Размеры	33 x 24 мм

Возможно Вас также заинтересует…

• Транзистор MOSFET IRF740 (n-канал)

  280 тг В корзину

• Транзистор MOSFET IRF540N (n-канал)

  270 тг В корзину

• Транзистор MOSFET F3205 (n-канал)

  280 тг В корзину

Вы просматриваете: Силовой ключ на IRF520 MOSFET
400 тг 97 в наличииВ корзину

Уведомить о поступлении Как только товар станет доступен для заказа, мы Вам сразу сообщим. Для этого укажите корректный адрес электронной почты, на который впоследствии придет уведомление

E-mail Вводимые данные конфиденциальны. Ваш E-mail будет использован только для уведомления Вас о доступности выбранных товаров.

Простой способ управления ключами COOlSIC MOSFET

В статье описан легко воспроизводимый способ определения чувствительности карбидокремниевых MOSFET, и  представлены результаты испытаний дискретных COOlSIC MOSFET.

Введение

Включение транзисторов, обусловленное ёмкостью Миллера, часто считается недостатком современных карбидокремниевых (SiC) MOSFET. Во избежание этого эффекта схемы управления затвором для преобразователей с жесткой коммутацией, как правило, реализуются с использованием отрицательных напряжений выключения затвора. Но так ли следует управлять транзисторами COOlSIC MOSFET?

Ключевым условием успешной реализации схем с управляющим затвором является корректный выбор уровня напряжения затвора. Технология COOlSIC MOSFET от компании infineon предусматривает выбор напряжения включения затвора в пределах между 18 и 15 В так, чтобы ключ имел наибольшую токонесущую способность или устойчивость к короткому замыканию, соответственно. С другой стороны, уровень напряжения выключения затвора должен только отвечать за безопасное отключение устройства. Компания infineon предоставляет возможность использовать дискретные MOSFET при 0 В с простой схемой управления затвором.

Паразитный эффект включения

Нежелательное включение полупроводникового ключа происходит из-за индуктивной или ёмкостной обратной связи (ос) с затвором. Как правило, у SiC MOSFET ёмкостная ОС возникает из-за ёмкости Миллера (см. рис. 1). Внутренний диод ключа S2 в нижнем плече проводит ток нагрузки I_l, пока не замкнется ключ S1. После коммутации этого тока в ключ S1 начинает возрастать напряжение сток–исток ключа S2. На данном этапе вследствие увеличения потенциала стока растет напряжение затвора ключа S2, что обусловлено наличием ёмкости Миллера C_GD. В свою очередь, резистор в цепи затвора на стадии выключения препятствует этому повышению. Если величина этого сопротивления недостаточно мала, напряжение может превысить пороговый уровень, что приведет к одновременному замыканию ключей, появлению сквозного тока и росту коммутационных потерь.

Рис. 1. Влияние ёмкости Миллера C_GD при выключении внутреннего диода

Разумеется, риск одновременного замыкания ключей и тяжесть его последствий зависят от конкретных условий эксплуатации и измерительного оборудования. наиболее критичными показателями являются высокое напряжение шины постоянного тока, резкий рост напряжения и высокая температура перехода. Из-за них не только возрастает напряжение затвора, но и снижается пороговый уровень. к основным факторам, оказывающим влияние на оборудование, относятся нежелательная паразитная ёмкость платы, параллельная ёмкости C

GD, внешний конденсатор, параллельный C_GS, напряжение выключения затвора  сопротивление в цепи затвора ключа при отключении.

Измерительная схема

Чтобы определить чувствительность к паразитному эффекту включения, разработчики часто используют характеристику заряда затвора полупроводникового ключа из технического описания. однако оно не позволяет сделать корректные выводы относительно конкретного приложения. Главным недостатком является то, что характеристика заряда затвора является в большей степени статической, тогда как паразитное включение относится к чисто динамическим эффектам. специализированные испытания по определению чувствительности выполняются для оценки паразитного эффекта включения 1200-В/45-мОм COOlSIC MOSFET в 3- и 4-выводных корпусах TO-247 в условиях эксплуатации конкретного приложения. Все тесты выполняются при нулевом напряжении затвора разомкнутого ключа.

Оценочная плата с полумостовой конфигурацией реализована в соответствии со схемой на рисунке 2. В ней ключ в нижнем плече является испытуемым устройством, а ключ в верхнем плече работает в качестве генератора сигналов dv/dt. При включении транзистора в верхнем плече рост напряжения сток–исток ключа в нижнем плече приводит к изменению напряжения затвора dv

DS/dt. При этом, чем меньше сопротивление в цепи затвора ключа в разомкнутом состоянии, тем меньше шанс паразитного включения. Цель этого эксперимента – определить критическую величину сопротивления в цепи затвора разомкнутого ключа для рассматриваемого сценария испытания. При этом критичном сопротивлении в цепи затвора величина Q*_RR увеличивается на 10% относительно значения при нулевом сопротивлении. Q*_RR обозначает сумму трех зарядов: заряда обратного восстановления внутреннего диода; ёмкостного заряда полупроводников, элементов топологии и пассивных компонентов; заряда, возникающего из-за паразитного эффекта включения. Пороговый уровень 10% достаточно велик, чтобы получить надежные результаты измерений, но сравнительно мал для большинства приложений (см. рис. 3). Испытания осуществляются при разных температурах, токовых нагрузках и разной скорости нарастания напряжения. Эта скорость регулируется с помощью сопротивления R _Gon ключа S1 в верхнем плече.

Рис. 2. Измерительная схема для снятия характеристик: ключ S1 в верхнем плече работает как генератор сигналов dv/dt, а ключ S2 является испытуемым устройством.

Цель измерения – установить максимальную величину сопротивления в цепи затвора разомкнутого ключа S2, при которой еще удается избежать паразитного включения

Рис. 3. Характеристики 1200-В/45-мОм COOlSIC MOSFET при 100°C с разными значениями сопротивления в цепи затвора разомкнутого ключа R_Goff. Величина Q*_RR больше на 10% (оранжевая кривая, 12 Ом) и на 40% (красная кривая, 22 Ом) по сравнению с исходным сигналом (черным цветом, 0 Ом)

Результаты измерений

Тестирование при нулевом нагрузочном токе означает, что внутренний диод испытуемого устройства не является прямосмещенным до переходного процесса при коммутации. Поскольку восстановления диода не наблюдается, переходный процесс обусловлен только перезарядом ёмкостей транзисторной структуры. В таких условиях напряжения, наведенные на паразитные индуктивности, не играют существенной роли. таким образом, у корпуса TO-247 и 4-выводного корпуса TO-247 – одинаковые характеристики.

Результаты измерений при напряжении 800 В и токе представлены на рисунке 4. Хорошо видно, что для предотвращения эффекта включения из-за паразитной ёмкости величина R_Goff должна быть тем ниже, чем больше dv_DS/dt и выше температура. Заметим, что нулевого напряжения затвора разомкнутого ключа достаточно, чтобы избежать нежелательного отпирания даже при 50 В/нс и температуре 175°C. Если нельзя выбрать достаточно малое сопротивление R_Goff, применяются драйверы затвора с активным ограничением эффекта Миллера, например 1EDC30i12MH.

При более высоких уровнях нагрузки происходит жесткая коммутация между внутренним диодом ключа S2 и ключом S1. Из-за обратного восстановления диода и индуцированного напряжения ситуация немного усложняется. По сути, необходимо учитывать три следующих эффекта:
1. Процесс восстановления внутреннего диода уменьшает среднюю скорость dv_DS/dt и препятствует включению, обусловленному паразитной ёмкостью.
2. Из-за колебательных процессов между индуктивностью коммутационной петли и выходной ёмкостью устройства локально возрастает величина dv_DS/dt.
3. При использовании стандартного корпуса TO-247 отрицательная обратная связь через общий вывод истока ключа S2 уменьшает напряжение затвора, в результате чего возрастает устойчивость к паразитному эффекту включения.

Очевидно, что вклад каждого из трех перечисленных факторов зависит от аппаратной реализации измерительной установки. например, при использовании оценочной платы во всех трех описанных в статье тестах наиболее критичными являются условия эксплуатации, при которых температура равна 175°C, а ток – 0 A. Таким образом, заштрихованная область, в которой отсутствует включение из-за паразитной ёмкости, на рисунке 4 соответствует результатам измерения при токе 40 А. И в этом случае не важно, какой корпус использовался, – TO-247 или 4-выводной TO-247.

Рис. 4. Зависимость критичных значений сопротивления в цепи затвора от dv_DS/dt 1200-В/45-мОм CoolSiC MOSFET. Точки измерения получены при напряжении 800 В и токе 0 А; напряжение затвора разомкнутого ключа – 0 В. Пунктирные линии соответствуют расчетным значениям

Высокоскоростные коммутационные приложения

Как видно из рисунка 3, трудно отличить друг от друга ток, протекающий при одновременном замыкании ключей, от тока обратного восстановления внутреннего диода. Оба эффекта замедляют или сглаживают изменение напряжения в переходном процессе и способствуют увеличению коммутационных потерь энергии не только в диоде, но и в ключе. в приложениях, в которых требуются высокие скорости переключения, включение из-за паразитной ёмкости ограничивает эффективность решений, как и в случае выбора неподходящего антипараллельного диода.

На рисунке 5 показаны минимальные уровни коммутационных потерь при включении разных карбидокремниевых MOSFET при управляющем напряжении затвора 18/0 В. Диапазон номинальных значений сопротивления открытого канала испытуемых устройств составляет 60–80 мОм, сопротивление в цепи затвора – 4,7 Ом. Для сравнения на рисунке также показаны коммутационные потери COOlSIC MOSFET с управляющим напряжением 18/–5 В.

Хотя не все устройства поддерживают высокие скорости коммутации при таких параметрах управления, результаты свидетельствуют о высокой устойчивости COOlSIC MOSFET к включению, обусловленному паразитной ёмкостью.

Рис. 5. Минимальные уровни коммутационных потерь при включении разных 1200-В SiC MOSFET при 800 В, 15 A и 150°C

Выводы

Мы рассмотрели простой способ определения чувствительности силовых полупроводниковых ключей к замыканию, вызванному ёмкостью Миллера. Результаты испытаний для дискретных COOlSIC MOSFET, работающих при напряжении шины постоянного тока 800 В и коммутационной скорости 50 В/нс, показывают, что нулевое напряжение управления затвора для отключения транзистора в схеме высокоскоростного двухуровневого преобразователя является допустимым. Для трехуровневых схем, где переключаемое напряжение составляет всего половину напряжения шины постоянного тока, ситуация упрощается в еще большей мере. В таких случаях COOlSIC MOSFET фактически избавлены от ёмкостного включения независимо от величины сопротивления в цепи затвора.

Компания infineon предлагает разработчикам силовой электроники для управления дискретными MOSFET выбирать нулевое напряжение затвора в приложениях с хорошо проработанной топологией печатной платы и минимальной ёмкостью затвор–сток. Благодаря такому решению упрощается конструкция драйвера затвора; при этом эффективность изделия не ухудшается.

Литература

1. K. Sobe et al. Characterization of the parasitic turn-on behavior of discrete COOlSIC MOSFETs. PCIM Europe 2019. Nuremberg. Germany. May 2018.
2. T. Basler et al. Practical Aspects and Body Diode Robustness of a 1200 V SiC Trench MOSFET. PCIM Europe 2018. Nuremberg. Germany. June 2018.
3. Infineon AN-2006–01. Driving IGBTs with unipolar gate voltage. Application Note. December 2005.
4. S. Jahdi et al. Investigation of parasitic turn-ON in silicon IGBT and Silicon Carbide MOSFET devices: A technology evaluation. ECCE-Europe 2015. Geneva. Switzerland. September 2015.
5. Infineon AN-2017–44. 1200V Highspeed3 IGBT in TO-247PLUS Evaluation Board. Application Note (rev. 1). November 2017.

Авторы:

КЛАУС СОБИ (KLAUS SOBE)

Опубликовано в журнале «Электронные Компоненты», №5-2020.

Руководство по покупке

MOSFET — Что такое MOSFET?

PMOS Logic

Как упоминалось ранее, интеграция полевого МОП-транзистора обеспечивает более высокий уровень эффективности схемы по сравнению с биполярными транзисторами. P-канальные МОП-транзисторы могут использоваться с логикой PMOS для реализации цифровых схем и логических элементов.

Логика NMOS

Логика NMOS аналогична логике PMOS, за исключением того, что N-канальные полевые МОП-транзисторы применяются к логическим элементам и соответствующим цифровым схемам. Как правило, N-канальные МОП-транзисторы могут быть меньше, чем P-канальные МОП-транзисторы, что делает их более привлекательными в определенных ситуациях. Однако логика NMOS постоянно потребляет энергию, а логика PMOS — нет.

КМОП-логика

Комплементарная логика металл-оксид-полупроводник (КМОП) — это технология, используемая для производства интегральных схем. Такие схемы присутствуют в ряде электрических компонентов и, как известно, генерируют электроэнергию. Как P-, так и N-канальные МОП-транзисторы используются в сочетании с подключенными затворами и стоками для снижения энергопотребления и избыточного тепловыделения.

МОП-транзисторы с режимом истощения

МОП-транзисторы с режимом истощения относятся к менее распространенным типам МОП-транзисторов. Они имеют низкое сопротивление канала, при этом канал считается включенным. При установке в состояние отсутствия питания эти переключатели будут работать в соответствии со своей конструкцией. Сопротивление канала будет линейным, с малыми искажениями во всем диапазоне амплитуд сигнала.

МДПТ

Все МОП-транзисторы являются МДПТ (полевыми транзисторами с металлическим изолятором и полупроводником), но не все МОП-транзисторы являются МОП-транзисторами. Диалектический изолятор затвора, используемый в этом типе компонента, представляет собой диоксид кремния в полевом МОП-транзисторе, однако можно использовать и альтернативные материалы. Диалектика затвора расположена под электродом затвора и над каналом MISFET.

МОП-транзисторы с плавающим затвором (FGMOS)

МОП-транзистор с плавающим затвором имеет затвор с электронной изоляцией. Это приводит к созданию плавающего узла в постоянном токе вместе с рядом вторичных входов затвора, расположенных над плавающим затвором. Среди различных других применений FGMOS обычно используется в качестве ячейки памяти с плавающим затвором.

Мощные полевые МОП-транзисторы

Силовые полевые МОП-транзисторы имеют вертикальную, а не плоскую структуру. Это позволяет транзистору одновременно поддерживать высокое запирающее напряжение и большой ток. Номинальное напряжение транзистора напрямую соответствует легированию и толщине N-эпитаксиального слоя, а номинальный ток зависит от ширины канала. Существует также прямая связь между площадью компонента и уровнем тока, который может поддерживать этот тип устройства. Мощный полевой МОП-транзистор обеспечивает низкую функциональность привода затвора, высокую скорость переключения и расширенные возможности параллельного подключения.

DMOS

Эти полупроводники на основе оксидов металлов с двойной диффузией бывают поперечными и вертикальными. Большинство мощных полевых МОП-транзисторов построено с использованием этой технологии.

МОП-конденсаторы

Конденсатор этого типа имеет структуру МОП-транзистора, при этом МОП-конденсатор окружен двойными P-N переходами. Обычно он используется в качестве конденсатора для хранения чипа памяти и поддержки устройства с зарядовой связью (ПЗС) в технологии датчика изображения.

TFT

Тонкопленочный транзистор (TFT) — это уникальный тип MOSFET. Создание этой разновидности предполагает нанесение тонких полупроводниковых пленок в сочетании с диалектическим слоем и металлическими контактами на несущую подложку. Можно использовать ряд полупроводниковых материалов, наиболее распространенным из которых является силикон. Их можно сделать полностью прозрачными, и они используются в производстве видеопанелей.

Биполярные МОП-транзисторы

BiCMOS — это интегральная схема, состоящая из транзисторов BJT и CMOS на одном кристалле. Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) имеет те же функции, что и MOSFET и биполярный переходной транзистор (BJT).

МОП-датчики

Ряд МОП-датчиков был разработан для точного измерения физических, химических, биологических параметров и параметров окружающей среды. Примеры включают полевой транзистор с открытым затвором (OGFET), ионно-чувствительный полевой транзистор (ISFET), полевой транзистор с датчиком газа, транзистор потока заряда (CFT) и полевой транзистор с модифицированным ферментом. Обычно используемые датчики, используемые для цифровых изображений, включают устройство с парой зарядов (CCD) и датчик с активными пикселями (датчик CMOS).

Полевые транзисторы с несколькими затворами

Двухзатворный полевой МОП-транзистор имеет тетродную конфигурацию, при этом уровень тока контролируется двумя затворами. Обычно он используется для устройств со слабым сигналом в радиочастотных приложениях, которые требуют снижения потерь усиления, связанных с эффектом Миллера. Этот эффект возникает при замене отдельных транзисторов в каскодной конфигурации.

RHBD

Транзистор закрытой компоновки (ELT) довольно часто используется для создания устройства с радиационной стойкостью (RHBD). Затвор MOSFET обычно окружает сток, расположенный близко к центру ELT. В этом случае исток MOSFET окружает затвор. H-затвор — это еще один тип полевого МОП-транзистора, который обеспечивает минимальную утечку излучения.

Анализ MOSFET в качестве переключателя с принципиальной схемой, пример

В этом руководстве мы узнаем о работе MOSFET в качестве переключателя. В учебнике по МОП-транзисторам мы рассмотрели основы МОП-транзистора, его типы, структуру, а также несколько вариантов применения МОП-транзистора.

Одним из важных применений MOSFET в области силовой электроники является то, что его можно настроить как простой аналоговый переключатель. С помощью таких аналоговых переключателей цифровые системы могут управлять потоком сигналов в аналоговых цепях.

[адсенс1]

Прежде чем вдаваться в подробности того, как МОП-транзистор действует как переключатель, позвольте мне рассказать вам об основах МОП-транзистора, его рабочих областях, внутренней структуре и т. д. Для получения дополнительной информации о МОП-транзисторах прочитайте Учебное пособие по МОП-транзисторам.

Краткое описание

Введение в полевой МОП-транзистор

МОП-транзистор или металлооксидно-полупроводниковый полевой транзистор, в отличие от транзистора с биполярным переходом (БЮТ), является униполярным устройством в том смысле, что он использует только основные носители в проводимости.

Это тип полевого транзистора с изолированным от канала затвором (поэтому его иногда называют полевым транзистором с изолированным затвором или IGFET), а напряжение на выводе затвора определяет проводимость.

Говоря о выводах, МОП-транзистор обычно представляет собой устройство с тремя выводами: затвор (G), исток (S) и сток (D) (даже несмотря на то, что есть четвертый вывод, называемый подложкой или корпусом, он обычно не используется). либо на входе, либо на выходе).

[адсенс2]

МОП-транзистор Символ

МОП-транзистор можно разделить на МОП-транзистор с улучшенным типом и МОП-транзистор с истощением. Каждый из этих типов далее делится на N-канальный MOSFET и P-канальный MOSFET.

Символы для каждого из этих типов МОП-транзисторов показаны на изображении ниже.

Основное различие между MOSFET режима расширения и MOSFET режима истощения заключается в том, что в режиме истощения канал уже сформирован, т. е. он действует как нормально замкнутый (NC) переключатель, а в случае режима расширения канал не формируется. изначально т. е. нормально разомкнутый (НО) переключатель.

Структура полевого МОП-транзистора

Структура полевого МОП-транзистора варьируется в зависимости от области применения, т. е. полевые МОП-транзисторы в технологии интегральных схем имеют довольно поперечную структуру, в то время как структура силовых МОП-транзисторов представляет собой скорее вертикальный канал. Независимо от приложения, полевой МОП-транзистор имеет в основном три вывода, а именно: затвор, сток и исток.

Если мы рассмотрим N-канальный МОП-транзистор, то и исток, и сток состоят из n-типа, которые находятся на подложке P-типа.

Работа МОП-транзистора

Теперь попробуем понять, как работает n-Channel Enhancement Mode MOSFET. Чтобы проводить ток стока, должен быть канал между стоком и истоком MOSFET.

Канал создается, когда напряжение между выводами затвора и истока V _GS превышает пороговое напряжение V _TH .

Когда V _GS > V _TH , говорят, что устройство находится в области триода (или постоянного сопротивления) или области насыщения в зависимости от напряжения на клеммах стока и истока V _ДС .

Для любого V _GS , если V _DS < V _GS – V _TH , то устройство находится в области триода (также известной как область постоянного сопротивления или линейная область). Если V _DS > V _GS – V _TH , то прибор входит в область насыщения.

Когда V _GS < V _TH , устройство находится в выключенном состоянии. Ток затвора в обеих областях работы очень меньше (почти равен нулю). Следовательно, MOSFET известен как устройство, управляемое напряжением.

Кривая характеристик полевого МОП-транзистора

На изображении ниже показана кривая характеристик полевого МОП-транзистора в трех рабочих областях. Он изображает ток стока I _D в зависимости от напряжения сток-исток V _DS для заданного напряжения затвор-исток V _GS .

MOSFET Области работы

Основываясь на вышеупомянутой работе MOSFET, можно сделать вывод, что у MOSFET есть три области работы. Это:

• Зона отсечки
• Линейная (или триодная) область
• Область насыщения

МОП-транзистор работает в области отсечки, когда V _GS < V _TH . В этой области полевой МОП-транзистор находится в выключенном состоянии, поскольку между стоком и истоком нет индуцированного канала.

Для индуцируемого канала и работы МОП-транзистора либо в линейной области, либо в области насыщения V _GS > V _TH .

Напряжение смещения затвора – стока В _GD определяет, находится ли полевой МОП-транзистор в линейной области или в области насыщения. В обеих этих областях полевой МОП-транзистор находится во включенном состоянии, но разница заключается в линейной области, канал является непрерывным, а ток стока пропорционален сопротивлению канала.

Приближаясь к области насыщения, так как V _DS > V _GS – V _TH , канал пережимается, т.е. расширяется, что приводит к постоянному току стока.

Коммутация в электронике

Коммутация полупроводников в электронной схеме является одним из важных аспектов. Полупроводниковые устройства, такие как BJT или MOSFET, обычно работают как переключатели, т. Е. Они находятся либо в состоянии ON, либо в состоянии OFF.

Характеристики идеального переключателя

Чтобы полупроводниковый прибор, такой как полевой МОП-транзистор, действовал как идеальный переключатель, он должен иметь следующие характеристики:

• Во включенном состоянии не должно быть никаких ограничений на величину тока, который он может пропускать.
• В состоянии ВЫКЛ не должно быть никаких ограничений напряжения блокировки.
• Когда устройство находится во включенном состоянии, падение напряжения должно быть нулевым.
• Сопротивление в состоянии ВЫКЛ должно быть бесконечным.
• Скорость работы устройства не имеет ограничений.

Практические характеристики переключателя

Но мир не идеален, и он применим даже к нашим полупроводниковым переключателям. В практической ситуации полупроводниковое устройство, такое как полевой МОП-транзистор, имеет следующие характеристики.

• Во включенном состоянии возможности регулирования мощности ограничены, т. е. ограничен ток проводимости. Напряжение блокировки в выключенном состоянии также ограничено.
• Конечное время включения и выключения, ограничивающее скорость переключения. Максимальная рабочая частота также ограничена.
• Когда устройство включено, сопротивление во включенном состоянии будет ограничено, что приведет к падению напряжения в прямом направлении. Также будет иметь место конечное сопротивление в выключенном состоянии, что приведет к обратному току утечки.
• Практический переключатель испытывает потери мощности во включенном состоянии, выключенном состоянии, а также во время переходного состояния (из включенного в выключенное или из выключенного во включенное).

Работа МОП-транзистора в качестве переключателя

Если вы понимаете работу МОП-транзистора и области его действия, вы, вероятно, догадались, как МОП-транзистор работает в качестве переключателя. Мы поймем работу MOSFET в качестве переключателя, рассмотрев простую схему.

Это простая схема, в которой полевой МОП-транзистор N-Channel Enhancement включит или выключит свет. Чтобы использовать MOSFET в качестве переключателя, он должен работать в области отсечки и линейной (или триодной) области.

Предположим, что устройство изначально выключено. Напряжение на затворе и истоке, т. е. V _GS , становится соответственно положительным (технически говоря, V _GS > V _TH ), полевой МОП-транзистор входит в линейную область, и переключатель находится в положении ON. Это заставляет Свет включиться.

Если входное напряжение затвора равно 0 В (или технически < V _TH ), полевой МОП-транзистор переходит в состояние отсечки и выключается. Это, в свою очередь, приведет к выключению света.

Пример MOSFET в качестве переключателя

Рассмотрим ситуацию, когда вы хотите управлять светодиодом мощностью 12 Вт (12 В при 1 А) с помощью микроконтроллера. При нажатии на кнопку, подключенную к микроконтроллеру, должен загореться светодиод. При повторном нажатии той же кнопки светодиод должен погаснуть.

Очевидно, что напрямую управлять светодиодом с помощью микроконтроллера нельзя. Вам нужно устройство, которое перекинет мост между микроконтроллером и светодиодом.

Это устройство должно принимать управляющий сигнал от микроконтроллера (обычно напряжение этого сигнала находится в рабочем диапазоне напряжения микроконтроллера, например 5В) и подавать питание на светодиод, в данном случае от источника 12В .

Я собираюсь использовать МОП-транзистор. Настройка вышеупомянутого сценария показана на следующей схеме.

 

Когда логическая 1 (при условии, что микроконтроллер 5 В, логическая 1 = 5 В, а логический 0 = 0 В) подается на затвор MOSFET, он включается и позволяет протекать току стока. В результате загорается светодиод.

Аналогично, когда на затвор MOSFET подается логический 0, он выключается и, в свою очередь, выключает светодиод.

Таким образом, вы можете осуществлять цифровое управление мощным устройством с комбинацией микроконтроллера и полевого МОП-транзистора.

Важное примечание

Важным фактором, который следует учитывать, является рассеиваемая мощность MOSFET. Рассмотрим полевой МОП-транзистор с сопротивлением сток-исток 0,1 Ом. В приведенном выше случае, т. Е. Светодиод мощностью 12 Вт, питаемый от источника питания 12 В, приведет к току стока 1 А.

Следовательно, мощность, рассеиваемая МОП-транзистором, равна P = I ² * R = 1 * 0,1 = 0,1 Вт.

Кажется, что это низкое значение, но если вы управляете двигателем, используя тот же полевой МОП-транзистор, ситуация немного отличается. Пусковой ток (также называемый пусковым током) двигателя будет очень высоким.

Таким образом, даже при RDS 0,1 Ом мощность, рассеиваемая при пуске двигателя, все равно будет значительно высокой, что может привести к тепловой перегрузке.