Устраняем заблуждения относительно внутреннего диода MOSFET
Проектировщики мощных импульсных цепей на основе полупроводниковых приборов с широкой запрещенной зоной часто допускают ошибки, связанные с режимом переключения транзисторов, которые потом дорого им обходятся.
Порой нам приходится сталкиваться с неприятной для самолюбия правдой о собственных познаниях в области силовой электроники. Поэтому автору этой статьи хотелось бы попросить читателей попытаться хотя бы на время стать полностью самокритичными!
У вас неверные представления о внутреннем диоде в мощных полевых транзисторах? Вы не одиноки в этом среди множества остальных специалистов. У любого из нас есть похожие истории о том, с чего начиналась эта путаница.
MOSFET обладают весьма полезным свойством, которое заключается в том, что когда VGS = 0, транзистор все еще проводит ток в обратном направлении. Происходит это из-за образования между истоком и стоком транзистора паразитного диода, называемого также внутренним диодом (body diode).
Работая с силовой электроникой, мы обнаруживаем, что MOSFET могут пропускать ток в обратном направлении через внутренний диод, а у IGBT такой возможности нет (из-за отсутствия подобного диода).
В англоязычной литературе этот эффект уже привыкли называть просто «body diode». И все было прекрасно на протяжении десятилетий, пока не появились полупроводниковые приборы с расширенной запрещенной зоной. Благодаря измененной полупроводниковой топологии у некоторых из них нет паразитных диодов. Но они по-прежнему имеют то же самое полезное свойство, что и MOSFET: они обладают проводимостью в обратном направлении, когда VGS = 0. В частности, этим свойством отличаются GaN-транзисторы типа E-HEMT (High Electron Mobility Transistor).
Вот после этого и возникла путаница.
Я и мои коллеги неоднократно встречались с инженерами, которые предполагают, что поскольку GaN-приборы не имеют паразитных диодов, то они не проводят ток в обратном направлении. Мы неоднократно обсуждали эту тему, беседы велись в подобном ключе:
Инженер: Таким образом, у GaN-транзисторов нет паразитного диода?
Я: Да, верно.
Инженер: Значит, они не могут проводить ток в обратном направлении при отсутствии управляющего напряжения между затвором и истоком? Поэтому мне нужно добавить в схему встречно-параллельный диод?
Я: Это не совсем так.
Инженер оставался в недоумении.
Пришло время обновить используемые в данном случае понятия, чтобы правильно ссылаться на канал обратной проводимости, понимая, почему для этого не нужны внутренние body-диоды, и даже оценить преимущества, которые обеспечивают GaN-транзисторы, не имеющие таких диодов.
Что же на самом деле происходит
Внутри GaN E-HEMT есть так называемый вторичный канал двумерного электронного газа (2DEG), сформированный на гетероэпитаксиальной структуре AlGaN/GaN. Он обеспечивает чрезвычайно высокую плотность заряда и подвижность носителей. Для работы в режиме обогащения затвор, по сути, обедняет 2DEG под этим электродом при нулевом или отрицательном смещении. Положительное смещение на затворе притягивает электроны в обедненную область и открывает канал 2DEG.
При прямой проводимости (первый квадрант на рисунке 1) такое поведение во многом напоминает MOSFET, но с улучшенными характеристиками переключения.
В третьем квадранте (когда VGS = 0, а VDS отрицательное) устройство ведет себя не так, как MOSFET. Проще говоря, отрицательное смещение на выводе стока создает градиент напряжения в канале полупроводникового устройства. Это, в свою очередь, приводит к тому, что обедненная область под затвором имеет отрицательный электрический потенциал относительно электрода затвора. Другими словами, сток GaN HEMT будет вести себя как исток, а исток будет действовать как сток. Как только разность потенциалов между затвором и каналом превышает пороговое напряжение (VTH_GD), транзистор включается. Этот эффект иногда называют «самокоммутацией» (self-commutation). Поскольку транзистор проводит ток I через резистивный канал Ron, падение напряжения D вычисляется по формуле 1:
D = VTH_GD + IRon (1)
Если транзистор выключен с отрицательным напряжением, сток должен быть более отрицательным, прежде чем возникнет самокоммутация, а общее падение напряжения DT будет вычисляться по формуле 2:
DT= VTH_GD+ (-VGS) + IRon (2)
Рис.
1. На диаграмме из указаний GaN Systems по применению GN001 показаны графики IR для различных значений VGS
Теперь займемся поиском истины. Стоит отметить, что закреплению ошибочного представления о канале обратной проводимости способствовали сами производители GaN-транзисторов.
Многие годы они использовали два основных подхода для объяснения характеристик своих изделий при нулевом обратном смещении VGS. Во-первых, некоторые производители просто продолжали пользоваться термином «body diode». Они объясняли это тем, что GaN-транзисторы имеют некий магический диод с нулевым QRR (заряд обратного восстановления диода) и необычайно высоким падением напряжения. Это не истина, но скорее удобная фикция, позволяющая разработчикам почти всегда создавать удачные схемные решения.
Во-вторых, некоторые производители публикуют подробную документацию с характеристиками своих полупроводниковых приборов, ожидая, что инженеры внимательно прочитают эти руководства, осознают возможные ошибки и способы их устранения, прежде чем рассматривать технологию.
Это достойный одобрения подход, хотя он и упускает из виду тот факт, что инженеры — такие же люди, которым трудно изменить прочно укоренившиеся привычки.
Как и следовало ожидать, результатом этих подходов стала дезориентация пользователей. До сих пор специалисты технической поддержки из компании GaN Systems встречают схемы заказных проектов, где к нашим транзисторам подключают встречно-параллельные диоды.
Преимущества при отсутствии внутреннего диода
В конце концов, обратная проводимость при отсутствии внутреннего диода имеет некоторые реальные преимущества.
Во-первых, отсутствие этого диода означает отсутствие QRR (заряда для обратного восстановления диода), что делает GaN-транзистор пригодным для мощной полумостовой схемы коммутации. Это, в свою очередь, означает отсутствие дополнительных проблем с жесткой коммутацией из-за обратного восстановления диода, что приводит к гораздо более высоким потерям на переключение.
К тому же отсутствие в GaN-транзисторах эффекта обратного восстановления позволяет использовать новые высокоэффективные схемные решения, такие как PFC (управление коэффициентом мощности) с безмостовым выходным каскадом на двух транзисторах.
Во-вторых, как видно из рисунка 2, при отсутствии этого диода нет всплеска шума при его включении. Все это упрощает разработку цепей защиты от ЭМП и повышает быстродействие схемы, что особенно полезно в компактных конструкциях, где и преобразование мощности, и обработка сигнала выполняются на одной и той же небольшой печатной плате.
Наконец, есть преимущества в ограничениях dv/dt и надежности. MOSFET имеют механизм отказа, вызываемый быстрым нарастанием напряжения на встроенном в MOSFET диоде (dv/dt). Пока этот диод находится в состоянии обратного восстановления, на нем увеличивается напряжение «сток-исток». Такое поведение может вызвать ложное включение внутреннего паразитного биполярного NPN транзистора, что в итоге разрушает структуру MOSFET.
Рис. 2. Осциллограммы сигналов переключения типичного MOSFET и E-HEMT иллюстрируют некоторые различия в поведении при включении, вызываемые встроенным диодом
В действительности, при отсутствии встроенного диода имеется только один недостаток: повышенное падение обратного напряжения (рисунок 3). В GaN E-HEMT падение обратного напряжения включает пороговое напряжение и напряжение на резистивном элементе, возникающее из сопротивления канала. Падение напряжения в GaN E-HEMT, рассчитанном на 650 В, может достигать 3 В при протекании больших токов. Это больше чем эквивалентное падение в MOSFET. Такое повышенное обратное напряжение может снизить эффективность типичной полумостовой схемы за счет увеличенных потерь при переключении («мертвое время»).
Правда, эти потери можно понизить, сократив длительность паузы между переключениями. Режим ускоренного переключения GaN E-HEMT обычно упрощает задачу сокращения паузы между открытым и закрытым состояниями ключей. Кроме того, есть такие корпусные решения от компании GaN Systems как GaNPx, они отличаются малой паразитной индуктивностью, что обеспечивает крутые фронты переключающих импульсов с сокращенным мертвым временем.
Рис. 3. Различия между обратной проводимостью в MOSFET и GaN-HEMT
Как правило, выигрыш в эффективности усиления при реализации GaN-схем получают от сокращения мертвого времени, что значительно перевешивает потери от повышенного обратного напряжения. Сегодня такое повышение эффективности реализовать проще, поскольку драйверы и контроллеры нового поколения все чаще поддерживают сокращение мертвого времени.
Также стоит отметить, что короткое мертвое время выгодно и по другим причинам. Например, в аудиоусилителях класса D укороченное мертвое время приводит к снижению гармонических искажений и повышению качества звука.
Есть немало учебных пособий, способных помочь тем, кто хочет избавиться от ошибочных представлений о роли встроенных диодов и намерен создавать оптимизированные по эффективности и стоимости схемы. Понимание особенностей поведения встроенного диода и четкое представление рабочих режимов GaN-устройств помогают устранить путаницу в голове, по крайней мере, до тех пор, пока очередная эволюция в сфере силовой электроники не приведет к появлению новой терминологии.
Источник: https://www.eeworldonline.com
Литература:
- Design/High side driver considerations
- Recommended GaN driver/controller ICs
- Design examples
Паразитный диод — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Паразитный диод в этом случае полностью исключен, поэтому потери его восстановления мы не учитываем. [1]
| Сквозной ток в синхронной схеме. [2] |
Очевидно, что паразитный диод полевого транзистора не является элементом со специально подбираемыми свойствами. Это означает, что трудно ожидать от него высоких коммутационных качеств. В то же время диоды Шоттки проектируются таким образом, чтобы максимально снизить потери обратного восстановления. Поэтому уменьшить потери в процессе выключения паразитного диода можно, подключив параллельно синхронному транзистору диод Шоттки, как показано на рис.
Мы уже хорошо знаем, что при изготовлении полевых транзисторов в их структуре обязательно появляется паразитный диод сток-исток, который не находит практического применения, а зачастую просто мешает нормальному функционированию схем. Кроме того, высоковольтные транзисторы MOSFET всегда имеют большое сопротивление в открытом состоянии, что, конечно, затрудняет их массовое использование при напряжениях UCH 300 В. [4]
Из главы, посвященной элементной базе силовой электроники, мы знаем, что в своем составе транзистор MOSFET имеет паразитный диод. В схеме синхронного выпрямителя этот паразитный диод оказывается включенным в том же направлении, что и диод Шоттки. Вдобавок ко всему получается, что полевой транзистор должен работать в этой схеме при отрицательных токах и напряжениях. Проведенные авторами статьи исследования показали, что в условиях отрицательных токов и напряжений характеристики MOSFET, применяемого в качестве синхронного элемента, даже лучше, чем в условиях положительных токов и напряжений.
Из описания модели следует, что она представляет собой нелинейную двумерную модель транзистора, которая учитывает такие явления, как эффект Эрли, высокие уровни инжекции, модуляцию сопротивлений базы и коллектора, паразитные диоды эмиттера и коллектора, расположенные в пассивной зоне транзистора. В то же время структура модели достаточна компактна и удобна для применения в универсальных машинных программах. [6]
Из главы, посвященной элементной базе силовой электроники, мы знаем, что в своем составе транзистор MOSFET имеет паразитный диод. В схеме синхронного выпрямителя этот паразитный диод оказывается включенным в том же направлении, что и диод Шоттки. Вдобавок ко всему получается, что полевой транзистор должен работать в этой схеме при отрицательных токах и напряжениях. Проведенные авторами статьи исследования показали, что в условиях отрицательных токов и напряжений характеристики MOSFET, применяемого в качестве синхронного элемента, даже лучше, чем в условиях положительных токов и напряжений.
| Характеристика вход-выход ТТЛ элемента.| ТТЛ элемент. [8] |
Так как вся ИС изготовляется с помощью процессов диффузии на общей кремниевой подложке, то коллекторная область каждого из транзисторов образует по отношению к подложке обратносмещенный диод. Наиболее заметное влияние на внешние характеристики ТТЛ ИС оказывают
Направление тока коллектора меняется на противоположное при том же направлении тока базы. Если ток базы задается от идеального генератора тока и отсутствует паразитный диод Дк. [10]
| Расчетные схемы элемента ДТЛ-типа для. [11] |
При выходных напряжениях, меньших — 1 3 В, обе выходные характеристики элемента сливаются в одну прямую линию.
Положительные и отрицательные выбросы в цифровых сигналах, управляющих АЦП, кроме возможного повреждения устройства, могут привести к сбоям при передаче информации. Например, отрицательного выброса величиной 0 3 В ниже уровня земли на тактирующем входе АЦП достаточно, чтобы открылись паразитные диоды
| Модель трехслойного паразитного транзистора.| Модель паразитного диода. [14] |
При расчете ИМС можно не учитывать влияние всех особенностей транзисторной структуры, поэтому удается существенно упростить ее модель.
Так, например, в большинстве случаев путем введения примеси золота удается настолько уменьшить коэффициенты переноса неосновных носителей для паразитных транзисторов, что активным действием этих транзисторов можно пренебречь, учитывая только влияние емкости подложки. Паразитные диоды также можно исключить ( так как они обычно смещены в обратном направлении), оставив только зарядные емкости этих диодов. При указанных допущениях решающей становится модель активной области базы, коллектор которой шунтируется паразитной емкостью подложки. Эту модель тоже можно упростить, исключив из нее диоды, учитывающие влияние токов основных носителей.
[15]
Страницы: 1 2
Использование диода Шоттки очень велико, но вы не сможете использовать правильное
Теги: Диод шоттки
Диод шотткиЭто самое базовое схемотехническое устройство, которое часто используют все, но вы, возможно, не сможете использовать его правильно, и вы не сможете использовать его хорошо.
Например, всем известно, что интерфейсная часть, как правило, нуждается в защите от электростатического разряда. Фактически, диоды Шоттки T чрезвычайно важны для защиты от электростатического разряда. Для высокоскоростных устройств, таких как интерфейсы USB3.0 и HDMI, особое внимание следует уделить емкости соединения на диоде Шоттки. Параметры, как правило, выбирают несколько п.ф. в зависимости от скорости сигнала.Если значение емкости слишком велико, схема не будет работать должным образом, но для общего низкоскоростного интерфейса или контакта источника питания вы можете выбрать большое значение паразитной емкости.Диод шотткиПоскольку это дешевле, стоимость управления спецификацией также является важной обязанностью инженера.Производительная емкость в техническом паспорте показана на рисунке 1 ниже.
В практическом проектировании диоды Шоттки часто используются при преобразовании напряжения переменного тока в цепи напряжения постоянного тока, а также часто используются в качестве цепей регулятора напряжения, ограничивающих цепей и цепей свободного хода. Для анализа выбирается несколько общих и важных токов.
1. Он играет роль свободного хода в индуктивности импульсного источника питания и индуктивных нагрузках, таких как реле.Эта функция очень практична.
На рисунке 5 переключатель A и переключатель B реализованы с использованием переключателей PFET и NFET, соответственно, образуя синхронный стабилизатор напряжения. Термин «синхронный» указывает на использование полевого транзистора в качестве переключателя на нижней стороне. Регуляторы Бака, которые используют диоды Шоттки вместо переключателей нижней стороны, называются «асинхронными» (или асинхронными) типами. При работе с малой мощностью синхронный стабилизатор напряжения более эффективен, поскольку падение напряжения на полевом транзисторе ниже, чем у диода Шоттки, что в основном определяется Rds (вкл). Однако когда ток индуктора достигает нуля, а нижний полевой транзистор не отключается, эффективность синхронного преобразователя при малой нагрузке снижается, а дополнительная схема управления увеличивает сложность и стоимость ИС.
Диоды Шоттки могут использоваться в качестве диодов свободного хода. PN-переход Шоттки является особым, что делает его очень малой емкостью перехода и малым запасом заряда, поэтому этот переход имеет очень высокую скорость переключения и может использоваться для высокой скорости. зажим. Особенность диодов Шоттки в том, что скорость переключения очень высокая, а время обратного восстановления особенно мало. Следовательно, выпрямительный диод низкого напряжения и большого тока переключающего диода может быть изготовлен.
2. Выпрямительный диод Шоттки
использованиеДиод шотткиОднонаправленная проводимость может преобразовывать переменный ток с переменными направлениями в пульсирующий постоянный ток в одном направлении.
3、Диод шотткиАналоговое моделирование потока
Часто сравнивается напряжение с давлением воды для моделирования, и функция диода Шоттки также может быть смоделирована аналогично потоку воды.
Относительный ток диода Шоттки подобен одностороннему клапану.Например, в прямом смещении на следующем рисунке, если напряжение смещения превышает пороговое напряжение, клапан будет открываться, и поток воды может течь плавно, для обратного смещения: Клапан не открывается и вода не течет.
Интеллектуальная рекомендация
Caused by: org.springframework.beans.factory.BeanCreationException: Could not autowire field
1 Описание ошибки повествование 2 Причина ошибки Анализ информации, напечатанной консоли. Юнит Единый Тест. Существует только интерфейс DAO, который не записывает его; метод вызова интерфейса DAO при …
Запрос на расширение метода аннотации Mybatis
Расширяйте сложные методы запросов на основе кода, автоматически сгенерированного генератором Во-первых, используйте аннотацию @SelectProvider Аннотация @SelectProvider используется для генерации опер…
Linux использует функцию разбиения awk для удаления части поля в файле
Вот файл следующим образом: Мне нужно удалить предыдущую полосу, поэтому давайте проанализируем идею использования оболочки для решения проблемы.
Команды grep и sed извлекаются для всей строки содержи…
Научите, как использовать расширенный текстовый редактор Baidu Ueditor и загружать изображения / файлы вне проекта (пользовательский путь загрузки ueditor)
очертание UEditor — это веб-редактор WYSIWYG с расширенным набором текстовых файлов, разработанный веб-интерфейсом отдела исследований и разработок Baidu. Он легкий, настраиваемый и ориентирован на ра…
Исследование схемы CDN на ресурсах Magento
Благодаря пониманию Magento было обнаружено, что файлы ресурсов Magento в основном распространяются в трех папках: media, js и skin. В папку media в основном входят ресурсы, относящиеся ко всем редакт…
Вам также может понравиться
Используйте LocalCheckPoint, чтобы ускорить итеративную расчет искры (линия разрыва)
Расчет искры и итерации Spark -это вычислительная структура на основе линии. Он записывает все операции с момента загрузки через линию, чтобы Spark мог легко реализовать ленивое выполнение.
С другой с…
Установите двойные версии JDK1.8 и JDK11 в Mac и переключайтесь произвольно
Сначала загрузите установочные пакеты JDK8 и JDK11 с официального сайта и откройте bash после установки. Вы можете видеть, что две версии успешно установлены Затем отредактируйте переменную среды Тепе…
Класс упаковки MySQLDB от Python (Transfer)
От: http://blog.csdn.net/serverxp/article/details/6958459 …
Python поднимается в логотип и вправо от информации домашней страницы Baidu
Следующий код реализован в ноутбуке Jupyter Результат:…
uva12325 сундук с сокровищами
Классификационные методы перечисления, мы можем использовать различные методы перечисления в зависимости от размера диапазона S1 и S2. 1. Если значение N / s2 (N / s1) небольшое, укажите количество s2…
|
Навигация: Главная Случайная страница Обратная связь ТОП Интересно знать Избранные Топ: Оснащения врачебно-сестринской бригады. Теоретическая значимость работы: Описание теоретической значимости (ценности) результатов исследования должно присутствовать во введении… Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного… Интересное: Влияние предпринимательской среды на эффективное функционирование предприятия: Предпринимательская среда – это совокупность внешних и внутренних факторов, оказывающих влияние на функционирование фирмы… Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны… Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории… Дисциплины: Автоматизация Антропология Археология Архитектура Аудит Биология Бухгалтерия Военная наука Генетика География Геология Демография Журналистика Зоология Иностранные языки Информатика Искусство История Кинематография Компьютеризация Кораблестроение Кулинария Культура Лексикология Лингвистика Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлургия Метрология Механика Музыкология Науковедение Образование Охрана Труда Педагогика Политология Правоотношение Предпринимательство Приборостроение Программирование Производство Промышленность Психология Радиосвязь Религия Риторика Социология Спорт Стандартизация Статистика Строительство Теология Технологии Торговля Транспорт Фармакология Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Черчение Экология Экономика Электроника Энергетика Юриспруденция |
⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 13Следующая ⇒ Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ, TTL) — разновидность цифровых логических микросхем, построенных на основе биполярных транзисторов и резисторов. Билет 21 Диод Шоттки. Диод Шоттки — полупроводниковый диод с малым падением напряжения при прямом включении. Назван в честь немецкого физика Вальтера Шоттки. Диоды Шоттки используют переход металл-полупроводник в качестве барьера Шоттки (вместо p-n перехода, как у обычных диодов). Допустимое обратное напряжение промышленно выпускаемых диодов Шоттки ограничено 1200 В (CSD05120 и аналоги), на практике большинство диодов Шоттки применяется в низковольтных цепях при обратном напряжении порядка единиц и нескольких десятков вольт. Условное обозначение диода Шоттки ВАХ Диода Шоттки Полевые транзисторы с управляющим р-n переходом. Полевой транзистор с управляющим p-n переходом — это полевой транзистор, затвор которого изолирован (то есть отделён в электрическом отношении) от канала p-n переходом, смещённым в обратном направлении. Такой транзистор имеет два невыпрямляющих контакта к области, по которой проходит управляемый ток основных носителей заряда, и один или два управляющих электронно-дырочных перехода, смещённых в обратном направлении. Электрод, из которого в канал входят основные носители заряда, называют истоком (Source). Электрод, через который из канала уходят основные носители заряда, называют стоком (Drain). Электрод, служащий для регулирования поперечного сечения канала, называют затвором (Gate). От биполярного транзистора полевой транзистор отличается, во-первых, принципом действия: в биполярном транзисторе управление выходным сигналом производится входным током, а в полевом транзисторе — входным напряжением или электрическим полем. Технология изготовления пленочных ИС. Пленочными микросхемами или тонкопленочными схемами называются схемы, получаемые в результате последовательного изготовления на одной подложке радиокомпонентов и соединительных проводников, представляющих собой пленки из резисторных, диэлектрических, полупроводниковых и других материалов, толщиной от нескольких сотых до десятых долей микрона. Пленочная технология используется для получения всех пассивных радиокомпонентов схемы (резисторов, конденсаторов и др.). Пленочные микросхемы, в которых наряду с пассивными пленочными радиокомпонентами используются навесные (дискретные) активные полупроводниковые приборы, получили название гибридных пленочных микросхем. Такие схемы, как правило, состоят из подложки, рабочих радиокомпонентов, выводов и корпуса.
Билет ⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒ Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни. Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства… Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)… Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого… |
Название транзисторно-транзисторный возникло из-за того, что транзисторы используются как для выполнения логических функций (например, И, ИЛИ), так и для усиления выходного сигнала . Простейший базовый элемент ТТЛ выполняет логическую операцию И-НЕ, в принципе повторяет структуру ДТЛ микросхем и в то же время за счёт использования многоэмиттерного транзистора, объединяет свойства диода и транзисторного усилителя что позволяет увеличить быстродействие, снизить потребляемую мощность и усовершенствовать технологию изготовления микросхемы.
..Как сделать простую защиту от переполюсовки – неправильного, перепутанного подключения плюса и минуса источника питания « ЭлектроХобби
Бывают случаи, когда приходится подключать источник питания постоянного тока к тому или иному электронному устройству не через разъемы, а напрямую проводами. Если разъем питания изначально имеет строго определенную полярность, которую можно изменить только лишь перепаиванием проводов. То в случае подключения питания к нагрузке проводами с крокодилами или всевозможными зажимами легко можно случайно перепутать полярность подключения. И вместо минуса на схему подать плюс, а вместо плюса минус.
Естественно, в большинстве случаев электронное устройство после такого неправильного подключения скорей всего выйдет из строя (если в нем изначально отсутствует защита).
Чтобы обезопасить свои электронные схемы, устройства, приборы от переполюсовки (перепутанной полярности питания) можно собрать простую схему защиты, которая представлена ниже на рисунке.
Схема защиты содержит всего один полевой МОП транзистор. Данный вариант схемы может работать с напряжением от 5 до 20 вольт. Данное ограничение по напряжению связано с особенностями характеристик полевых МОП транзисторов с изолированным затвором. А именно, как известно, подобные полевики имеют среднее пороговое напряжение своего открытия именно величину 4 вольта (напряжение, что прикладывается между затвором и истоком). Если напряжение меньше 4 вольт, то полевик будет закрыт. Если больше 4 вольт, полевик уже вполне способен через свой канал исток-сток проводить электрический ток. Следовательно, чтобы изначально при правильной полярности транзистор четко нам на своем выходе выдавал напряжение, минимальным рабочим напряжением мы будем считать 5 вольт.
Верхним пределом по напряжению для данной схемы можно считать величину 20 вольт. Поскольку именно такое напряжение считается пределом безопасного напряжения, прикладываемое к управляющим выводам транзистора. Если напряжение между затвором и истоком будет более 20 вольт, то уже появляется большая вероятность пробоя полевого транзистора и выхода его из строя. В таких случаях можно дополнить имеющуюся схему и увеличить предел максимального безопасного напряжения управления. Рисунок доработанной схемы представлен ниже.
Тут мы просто принудительно ограничиваем величину управляющего напряжения полевого транзистора обычным параметрическим стабилизатором, собранного на стабилитроне и резисторе. То есть, допустим мы стабилитрон в схеме поставим на 12 вольт. При этом, как мы знаем, при работе напряжение на стабилитроне не поднимется выше напряжения стабилизации. Все лишнее напряжение будет уже оседать на резисторе R1. Следовательно, если мы даже и превысим порог в 20 вольт, то с 12 вольтовым стабилитроном на управляющих выводах полевика всегда будет 12 вольт.
Ну, и теперь о том, как и почему полевой МОП транзистор позволяет нам сделать простую защиту от переполюсовки. Изначально (если на них не подается управляющее напряжение) такие полевые транзисторы закрыты. Через канал сток-исток ток не протекает, даже если на вход подается напряжение и на выходе есть нагрузка. Чтобы полевик открылся мы между его затвором и истоком должны приложить напряжение, величиной более 4 вольт. Как это условие выполнено, то на канале исток-сток резко уменьшается сопротивление. Причем у подобных полевых транзисторв оно может быть весьма маленьким. Допустим у транзистора IRFZ44 сопротивление открытого канала исток-сток равно 0,028 Ома. Следовательно, это нам позволяет пропускать относительно большие токи без особого нагрева детали. Максимальный ток этого полевика равен до 50 ампер. Максимальное рабочее напряжение может быть до 60 вольт постоянного тока (при условии использовании схемы со стабилитроном).
В схеме мы используем N-канальный транзистор. И это значит, что для открытия полевика мы должны на затвор подавать плюс, а на исток минус.
Только при такой полярности транзистор сможет нормально открыться. Если же на N-канальный полевик подать напряжение противоположной полярности, то транзистор просто не откроется. Следовательно, через рабочий канал исток-сток ток не пройдет и нагрузка не включится. Как я чуть ранее упомянул, использование именно полевого МОП транзистора (имеющего очень маленькое сопротивление в открытом состоянии) позволяет практически без потерь осуществлять защиту от переполюсовки. И даже при больших токах, допустим при 10 амперах, данный транзистор не будет особо нагреваться, а это значит, что у схемы защиты высокий КПД.
В предлагаемой схеме защиты от неправильной, ошибочной полярности подключаемого источника питания использовать можно практически любой полевой МОП транзистор с изолированным затвором. Разве что при выборе обращайте внимание на максимальный ток и на минимальное сопротивление открытого канала исток-сток (должно быть как можно меньше). Транзистор IRFZ44 отлично подходит для наших задач, да и стоит он практически копейки.
Эту схему логично устанавливать в саму нагрузку, которую нужно защищать от случайной переполюсовки. Поскольку в противном случае, когда схему вы решите поставить со стороны источника питания, это устройство защиты вам будет бесполезно. Ведь, когда вы перепутаете плюс и минус, и это будет уже после схемы защиты, то потенциально защищаемая схема нагрузки окажется все равно под напряжением противоположной полярности. Следовательно, нагрузка все равно выйдет из строя. Так что будьте с этим повнимательней.
Некоторые начинающие могут подумать, что теоретически выводы исток и сток можно поменять местами (тем самым мы напряжение источника питания будем подавать на выход схемы, а его снимать для нагрузки со входа схемы). Да, полевой транзистор при этом также будет отрываться и проводить через себя ток. Но защитную функцию он потеряет. То есть, ток будет через него проходить при правильной полярности, через сам открытый канал исток-сток. Но ток будет проходить и при неправильной полярности.
И это будет происходить через паразитный диод, который имеют все подобные полевые транзисторы. На схеме он нарисован внутри самого полевика. Так, что схема защиты от переполюсовки полностью работоспособна только лишь в том варианте, которые нарисован выше.
Другим моментов, о котором могут возразить новички, будет то, что для защиты от переполюсовки можно использовать всего один обычный диод. Да, это так. Но стоит учесть, что в любом случае при прямом подключении диода мы на нем будем иметь падение напряжения не менее 0,6 вольт. Следовательно, чем больше тока нагрузка будет потреблять, работая при малом напряжении, тем большие потери мы будем иметь. Большая часть электрической энергии будет тратится на нагрев диода. Полевой же транзистор имеет очень маленькое сопротивление открытого канала исток-сток. И тут потери будут минимальными. Так что я бы все же вам советовал использовать схему именно на полевике, для защиты своих электронных устройств от случайной переполюсовки.
Видео по этой теме:
youtube.com/embed/Xhlflm6PzLo» frameborder=»0″ data-mce-fragment=»1″> Защита устройств от неправильной подачи полярности питания. Защита устройств от неправильной подачи полярности питания26.03.2015 Защита диодов от обратного напряжения
О защите электрических схем от неправильной полярности питания при помощи полевого транзистора, я вспомнил о том, что давно имею не решенную проблему автоматического отключения аккумулятора от зарядного устройства при обесточивании последнего. И стало мне любопытно, нельзя ли применить подобный подход в другом случае, где тоже испокон века в качестве запорного элемента использовался диод.
Эта статья является типичным гайдом по велосипедостроению, т.к. рассказывает о разработке схемы, функционал которой уже давно реализован в миллионах готовых устройств. Поэтому просьба не относится к данному материалу, как к чему-то совсем утилитарному. Скорее это просто история о том, как рождается электронное устройство: от осознания необходимости до работающего прототипа через все препятствия.
Зачем все это?
При резервировании низковольтного источника питания постоянного тока самый простой путь включения свинцово-кислотного аккумулятора – это в качестве буфера, просто параллельно сетевому источнику, как это делалось в автомобилях до появления у них сложных «мозгов». Аккумулятор хоть и работает в не самом оптимальном режиме, но всегда заряжен и не требует какой-либо силовой коммутации при отключении или включении сетевого напряжения на входе БП. Далее более подробно о некоторых проблемах такого включения и попытке их решить.
История вопроса
Еще каких-то 20 лет назад подобный вопрос не стоял на повестке дня. Причиной тому была схемотехника типичного сетевого блока питания (или зарядного устройства), которая препятствовала разряду аккумулятора на его выходные цепи при отключении сетевого напряжения. Посмотрим простейшую схему блока с однополупериодным выпрямлением:
Совершенно очевидно, что тот же самый диод, который выпрямляет переменное напряжение сетевой обмотки, будет препятствовать и разряду аккумулятора на вторичную обмотку трансформатора при отключении питающего напряжения сети.
Двухполупериодная мостовая схема выпрямителя, несмотря на несколько меньшую очевидность, обладает точно такими же свойствами. И даже использование параметрического стабилизатора напряжения с усилителем тока (такого, как широко распространенная микросхема 7812 и ее аналоги), не меняет ситуацию:
Действительно, если посмотреть на упрощенную схему такого стабилизатора, становится понятно, что эмиттерный переход выходного транзистора исполняет роль все того же запорного диода, который закрывается при пропадании напряжения на выходе выпрямителя, и сохраняет заряд аккумулятора в целости и сохранности.
Однако в последние годы все изменилось. На смену трансформаторным блокам питания с параметрической стабилизацией пришли более компактные и дешевые импульсные AC/DC-преобразователи напряжения, которые обладают гораздо более высоким КПД и соотношением мощность/вес. Вот только при всех достоинствах, у этих источников питания обнаружился один недостаток: их выходные цепи имеют гораздо более сложную схемотехнику, которая обычно никак не предусматривает защиту от обратного затекания тока из вторичной цепи.
В результате, при использовании такого источника в системе вида “БП -> буферный аккумулятор -> нагрузка”, при отключении сетевого напряжения аккумулятор начинает интенсивно разряжаться на выходные цепи БП.
Простейший путь (диод)
Простейшее решение состоит в использовании диода с барьером Шоттки, включенного в разрыв положительного провода, соединяющего БП и аккумулятор:
Однако основные проблемы такого решения уже озвучены в упомянутой выше статье. Кроме того, такой подход может быть неприемлемым по той причине, что для работы в буферном режиме 12-вольтовому свинцово-кислотному аккумулятору нужно напряжение не менее 13.6 вольт. А падающие на диоде почти пол вольта могут сделать это напряжение банально недостижимым в сочетании с имеющимся блоком питания (как раз мой случай).
Все это заставляет искать альтернативные пути автоматической коммутации, которая должна обладать следующими свойствами:
- Малое прямое падение напряжения во включенном состоянии.
- Способность без существенного нагрева выдерживать во включенном состоянии прямой ток, потребляемый от блока питания нагрузкой и буферным аккумулятором.
- Высокое обратное падение напряжения и низкое собственное потребление в выключенном состоянии.
- Нормально выключенное состояние, чтобы при подключении заряженного аккумулятора к изначально обесточенной системе не начинался его разряд.
- Автоматический переход во включенное состояние при подаче напряжения сети вне зависимости от наличия и уровня заряда аккумулятора.
- Максимально быстрый автоматический переход в выключенное состояние при пропадании напряжения сети.
Если бы диод являлся идеальным прибором, то он без проблем выполнил все эти условия, однако суровая реальность ставит под сомнение пункты 1 и 2.
Наивное решение (реле постоянного тока)
При анализе требований, любому, кто хоть немного «в теме», придет мысль использовать для этой цели электромагнитное реле, которое способно физически замыкать контакты при помощи магнитного поля, создаваемого управляющим током в обмотке.
И, наверное, он даже набросает на салфетке что-то типа этого:
В этой схеме нормально разомкнутые контакты реле замыкаются только при прохождении тока через обмотку, подключенную к выходу блока питания. Однако если пройтись по списку требований, то окажется, что эта схема не соответствует пункту 6. Ведь если контакты реле были однажды замкнуты, пропадание напряжения сети не приведет к их размыканию по той причине, что обмотка (а с ней и вся выходная цепь БП) остается подключенной к аккумулятору через эти же контакты! Налицо типичный случай положительной обратной связи, когда управляющая цепь имеет непосредственную связь с исполнительной, и в итоге система приобретает свойства бистабильного триггера.
Таким образом, подобный наивный подход не является решением проблемы. Более того, если проанализировать сложившуюся ситуацию логически, то легко можно прийти к выводу, что в промежутке “БП -> буферный аккумулятор” в идеальных условиях никакое другое решение кроме вентиля, проводящего ток в одном направлении, быть просто не может.
Действительно, если мы не будем использовать какой-либо внешний управляющий сигнал, то что бы мы не делали в этой точке схемы, любой наш коммутирующий элемент, однажды включившись, сделает неотличимым электричество, создаваемое аккумулятором, от электричества, создаваемого блоком питания.
Окольный путь (реле переменного тока)
После осознания всех проблем предыдущего пункта, «шарящему» человеку обычно приходит в голову новая идея использования в качестве односторонне проводящего вентиля самого блока питания. А почему бы и нет? Ведь если БП не является обратимым устройством, и подведенное к его выходу напряжение аккумулятора не создает на входе переменного напряжения 220 вольт (как это и бывает в 100% случаев реальных схем), то эту разницу можно использовать в качестве управляющего сигнала для коммутирующего элемента:
Бинго! Выполняются все пункты требований и единственное, что для этого нужно – это реле, способное замыкать контакты при подаче на него сетевого напряжения.
Это может быть специальное реле переменного тока, рассчитанное на сетевое напряжение. Или обычное реле со своими мини-БП (тут достаточно любой безтрансформаторной понижающей схемы с простейшим выпрямителем).
Можно было бы праздновать победу, но мне это решение не понравилось. Во-первых, нужно подключать что-то непосредственно к сети, что не есть гуд с точки зрения безопасности. Во-вторых, тем, что коммутировать это реле должно значительные токи, вероятно, до десятков ампер, а это делает всю конструкцию не такой тривиальной и компактной, как могло показаться изначально. Ну и в-третьих, а как же такой удобный полевой транзистор?
Первое решение (полевой транзистор + измеритель напряжения аккумулятора)
Поиски более элегантного решения проблемы привели меня к осознанию того факта, что аккумулятор, работающий в буферном режиме при напряжении около 13.8 вольта, без внешней «подпитки» быстро теряет исходное напряжение даже в отсутствии нагрузки.
Если же он начнет разряжаться на БП, то за первую минуту времени он теряет не менее 0.1 вольта, чего более чем достаточно для надежной фиксации простейшим компаратором. В общем, идея такова: затвором коммутирующего полевого транзистора управляет компаратор. Один из входов компаратора подключен к источнику стабильного напряжения. Второй вход подключен к делителю напряжения блока питания. Причем коэффициент деления подобран так, чтобы напряжение на выходе делителя при включенном БП было примерно на 0.1..0.2 вольта выше, чем напряжение стабилизированного источника. В результате, при включенном БП напряжение с делителя всегда будет преобладать, а вот при обесточивании сети, по мере падения напряжения аккумулятора, оно будет уменьшаться пропорционально этому падению. Через некоторое время напряжение на выходе делителя окажется меньше напряжения стабилизатора и компаратор при помощи полевого транзистора разорвет цепь.
Примерная схема такого устройства:
Как видно, к источнику стабильного напряжения подключен прямой вход компаратора.
Напряжение этого источника, в принципе, не важно, главное, чтобы оно было в пределах допустимых входных напряжений компаратора, однако удобно, когда оно составляет примерно половину напряжения аккумулятора, то есть около 6 вольт. Инверсный вход компаратора подключен к делителю напряжения БП, а выход – к затвору коммутирующего транзистора. Когда напряжение на инверсном входе превышает таковое на прямом, выход компаратора соединяет затвор полевого транзистора с землей, в результате чего транзистор открывается и замыкает цепь. После обесточивания сети, через некоторое время напряжение аккумулятора понижается, вместе с ним падает напряжение на инверсном входе компаратора, и когда оно оказывается ниже уровня на прямом входе, компаратор «отрывает» затвор транзистора от земли и тем самым разрывает цепь. В дальнейшем, когда блок питания снова «оживет», напряжение на инверсном входе мгновенно повысится до нормального уровня и транзистор снова откроется.
Для практической реализации данной схемы была использована имеющаяся у меня микросхема LM393.
Это очень дешевый (менее десяти центов в рознице), но при этом экономичный и обладающий довольно неплохими характеристиками сдвоенный компаратор. Он допускает питание напряжением до 36 вольт, имеет коэффициент передачи не менее 50 V/mV, а его входы отличаются довольно высоким импедансом. В качестве коммутирующего транзистора был взят первый из доступных в продаже мощных P-канальных MOSFET-ов FDD6685. После нескольких экспериментов была выведена такая практическая схема коммутатора:
В ней абстрактный источник стабильного напряжения заменен на вполне реальный параметрический стабилизатор из резистора R2 и стабилитрона D1, а делитель выполнен на основе подстроечного резистора R1, позволяющего подогнать коэффициент деления под нужное значение. Так как входы компаратора имеют весьма значительный импеданс, величина гасящего сопротивления в стабилизаторе может составлять более сотни кОм, что позволяет минимизировать ток утечки, а значит и общее потребление устройства. Номинал подстроечного резистора вообще не критичен и без каких-либо последствий для работоспособности схемы может быть выбран в диапазоне от десяти до нескольких сотен кОм.
Из-за того, что выходная цепь компаратора LM393 построена по схеме с открытым коллектором, для ее функционального завершения необходим также нагрузочный резистор R3, сопротивлением несколько сотен кОм.
Регулировка устройства сводится к установке положения движка подстроечного резистора в положение, при котором напряжение на ножке 2 микросхемы превышает таковое на ножке 3 примерно на 0.1..0.2 вольта. Для настройки лучше не лезть мультиметром в высокоимпедансные цепи, а просто установив движок резистора в нижнее (по схеме) положение, подключить БП (аккумулятор пока не присоединяем), и, измеряя напряжение на выводе 1 микросхемы, двигать контакт резистора вверх. Как только напряжение резким скачком упадет до нуля, предварительную настройку можно считать завершенной.
Не стоит стремиться к отключению при минимальной разнице напряжений, потому что это неизбежно приведет к неправильной работе схемы. В реальных условиях напротив приходится специально занижать чувствительность. Дело в том, что при включении нагрузки, напряжение на входе схемы неизбежно просаживается из-за не идеальной стабилизации в БП и конечного сопротивления соединительных проводов.
Это может привести к тому, что излишне чувствительно настроенный прибор сочтет такую просадку отключением БП и разорвет цепь. В результате БП будет подключаться только при отсутствии нагрузки, а все остальное время работать придется аккумулятору. Правда, когда аккумулятор немного разрядится, откроется внутренний диод полевого транзистора и ток от БП начнет поступать в цепь через него. Но это приведет к перегреву транзистора и к тому, что аккумулятор будет работать в режиме долгого недозаряда. В общем, окончательную калибровку нужно проводить под реальной нагрузкой, контролируя напряжение на выводе 1 микросхемы и оставив в итоге небольшой запас для надежности.
Существенными недостатками этой схемы являются относительная сложность калибровки и необходимость мириться с потенциальными потерями энергии аккумулятора ради корректной работы.
Последний недостаток не давал покоя и после некоторых обдумываний привел меня к мысли измерять не напряжение аккумулятора, а непосредственно направление тока в цепи.
Второе решение (полевой транзистор + измеритель направления тока)
Для измерения направления тока можно было бы применить какой-нибудь хитрый датчик. Например, датчик Холла, регистрирующий вектор магнитного поля вокруг проводника и позволяющий без разрыва цепи определить не только направление, но и силу тока. Однако в связи с отсутствием такого датчика (да и опыта работы с подобными девайсами), было решено попробовать измерять знак падения напряжения на канале полевого транзистора. Конечно, в открытом состоянии сопротивление канала измеряется сотыми долями ома (ради этого и вся затея), но, тем не менее, оно вполне конечно и можно попробовать на этом сыграть. Дополнительным доводом в пользу такого решения является отсутствие необходимости в тонкой регулировке. Мы ведь будем измерять лишь полярность падения напряжения, а не его абсолютную величину.
По самым пессимистичным расчетам, при сопротивлении открытого канала транзистора FDD6685 около 14 мОм и дифференциальной чувствительности компаратора LM393 из колонки “min” 50 V/mV, мы будем иметь на выходе компаратора полный размах напряжения величиной 12 вольт при токе через транзистор чуть более 17 mA.
Как видим, величина вполне реальная. На практике же она должна быть еще примерно на порядок меньше, потому что типичная чувствительность нашего компаратора равна 200 V/mV, сопротивление канала транзистора в реальных условиях с учетом монтажа вряд ли будет меньше 25 мОм, а размах управляющего напряжения на затворе может не превышать трех вольт.
Абстрактная реализация будет иметь примерно такой вид:
Тут входы компаратора подключены непосредственно к плюсовой шине по разные стороны от полевого транзистора. При прохождении тока через него в разных направлениях, напряжения на входах компаратора неизбежно будут отличаться, причем знак разницы будет соответствовать направлению тока, а величина – его силе.
На первый взгляд схема оказывается предельно простой, однако тут возникает проблема с питанием компаратора. Заключается она в том, что мы не можем запитать микросхему непосредственно от тех же цепей, которые она должна измерять. Согласно даташиту, максимальное напряжение на входах LM393 не должно быть выше напряжения питания минус два вольта.
Если превысить этот порог, компаратор прекращает замечать разницу напряжений на прямом и инверсном входах.
Потенциальных решений возникшей проблемы два. Первое, очевидное, заключается в повышении напряжения питания компаратора. Второе, которое приходит в голову, если немного подумать, заключается в равном понижении управляющих напряжений при помощи двух делителей. Вот как это может выглядеть:
Эта схема подкупает своей простотой и лаконичностью, однако в реальном мире она, к сожалению, не реализуема. Дело в том, что мы имеем дело с разницей напряжений между входами компаратора всего в единицы милливольт. В то же время разброс сопротивлений резисторов даже самого высокого класса точности составляет 0.1%. При минимально приемлемом коэффициенте деления 2 к 8 и разумном полном сопротивлении делителя 10 кОм, погрешность измерения будет достигать 3 mV, что в несколько раз превышает падение напряжения на транзисторе при токе 17 mA. Применение «подстроечника» в одном из делителей отпадает по той же причине, ведь подобрать его сопротивление с точностью более 0.
01% не представляется возможным даже при использовании прецизионного многооборотного резистора (плюс не забываем про временной и температурный дрейф). Кроме того, как уже писалось выше, теоретически эта схема вообще не должна нуждаться в калибровке из-за своей почти «цифровой» сущности.
Исходя из всего сказанного, на практике остается только вариант с повышением напряжения питания. В принципе, это не такая уж и проблема, если учесть, что существует огромное количество специализированных микросхем, позволяющих при помощи всего нескольких деталей соорудить stepup-преобразователь на нужное напряжение. Но тогда сложность устройства и его потребление возрастет почти вдвое, чего хотелось бы избежать.
Существует несколько способов соорудить маломощный повышающий преобразователь. Например, большинство интегральных преобразователей предполагают использование напряжения самоиндукции небольшого дросселя, включенного последовательно с «силовым» ключом, расположенным прямо на кристалле. Такой подход оправдан при сравнительно мощном преобразовании, например для питания светодиода током в десятки миллиампер.
В нашем случае это явно избыточно, ведь нужно обеспечить ток всего около одного миллиампера. Нам гораздо более подойдет схема удвоения постоянного напряжения при помощи управляющего ключа, двух конденсаторов, и двух диодов. Принцип ее действия можно понять по схеме:
В первый момент времени, когда транзистор закрыт, не происходит ничего интересного. Ток из шины питания через диоды D1 и D2 попадает на выход, в результате чего на конденсаторе C2 устанавливается даже несколько более низкое напряжение, чем поступает на вход. Однако если транзистор откроется, конденсатор C1 через диод D1 и транзистор зарядится почти до напряжения питания (минус прямое падение на D1 и транзисторе). Теперь, если мы снова закроем транзистор, то окажется, что заряженный конденсатор C1 включен последовательно с резистором R1 и источником питания. В результате его напряжение сложится с напряжением источника питания и, понеся некоторые потери в резисторе R1 и диоде D2, зарядит C2 почти до удвоенного Uin.
После этого весь цикл можно начинать сначала. В итоге, если транзистор регулярно переключается, а отбор энергии из C2 не слишком велик, из 12 вольт получается около 20 ценой всего пяти деталей (не считая ключа), среди которых нет ни одного намоточного или габаритного элемента.
Для реализации такого удвоителя, кроме уже перечисленных элементов, нам нужен генератор колебаний и сам ключ. Может показаться, что это уйма деталей, но на самом деле это не так, ведь почти все, что нужно, у нас уже есть. Надеюсь, вы не забыли, что LM393 содержит в своем составе два компаратора? А то, что использовали мы пока только один из них? Ведь компаратор – это тоже усилитель, а значит, если охватить его положительной обратной связью по переменному току, он превратится в генератор. При этом его выходной транзистор будет регулярно открываться и закрываться, отлично исполняя роль ключа удвоителя. Вот что у нас получится при попытке реализовать задуманное:
Поначалу идея питать генератор напряжением, которое тот сам фактически и вырабатывает при работе, может показаться довольно дикой.
Однако если присмотреться внимательнее, то можно увидеть, что изначально генератор получает питание через диоды D1 и D2, чего ему вполне достаточно для старта. После возникновения генерации начинает работать удвоитель, и напряжение питания плавно возрастает примерно до 20 вольт. На этот процесс уходит не более секунды, после чего генератор, а вместе с ним и первый компаратор, получают питание, значительно превышающее рабочее напряжение схемы. Это дает нам возможность непосредственно измерять разность напряжений на истоке и стоке полевого транзистора и достичь-таки своей цели.
Вот окончательная схема нашего коммутатора:
Пояснять по ней уже нечего, все описано выше. Как видим, устройство не содержит ни одного настроечного элемента и при правильной сборке начинает работать сразу. Кроме уже знакомых активных элементов добавились только два диода, в качестве которых можно использовать любые маломощные диоды с максимальным обратным напряжением не менее 25 вольт и предельным прямым током от 10 mA (например, широко распространенный 1N4148, который можно выпаять из старой материнской платы).
Эта схема была проверена на макетной плате, где доказала свою полную работоспособность. Полученные параметры полностью соответствуют ожиданиям: мгновенная коммутация в оба направления, отсутствие неадекватной реакции при подключении нагрузки, потребление тока от аккумулятора всего 2.1 mA.
Один из вариантов разводки печатной платы тоже прилагается. 300 dpi, вид со стороны деталей (поэтому печатать нужно в зеркальном отражении). Полевой транзистор монтируется со стороны проводников.
Собранное устройство, полностью готовое к монтажу:
Разводил старым дедовским способом, поэтому вышло немного криво, однако тем не менее девайс уже несколько дней исправно выполняет свои функции в цепи с током до 15 ампер без всяких признаков перегрева.
n-канальный MOSFET + стабилитрон на 7.2…15V + резистор в пару десятков килоом = БЕЗОПАСНОСТЬ
Задачка-то, вроде, тривиальная. Да и зачем кому-либо вообще может понадобиться защищать какие-бы то ни было электронные изделия от переполюсовки источника питания?
Увы, у коварного случая найдётся тысяча и один способ подсунуть вместо плюса минус на устройство, которое ты много дней собирал и отлаживал, и оно вот только что заработало.
Приведу лишь несколько примеров потенциальных убийц электронных макеток, да и готовых изделий тоже:
- Универсальные источники питания с их универсальными штеккерами, которые можно подключить как с плюсом на внутреннем контакте, так и с минусом.
- Маленькие блоки питания (такие коробочки на сетевой вилке) — они ведь все выпускаются с плюсом на центральном контакте, разве нет? НЕТ!
- Любой тип разъёма для подачи питания без жёсткого механического «ключа». К примеру удобные и дешёвые компьютерные «джамперы» с шагом 2.54мм. Или зажимы «под винт».
- Как вам такой сценарий: позавчера под рукой были только чёрные и синие провода. Сегодня был уверен, что «минус» — это синий провод. Чпок — вот и ошибочка. Сначала-то хотел использовать чёрный и красный.
- Да просто если уж день на задался — перепутать пару проводов, или воткнуть их наоборот просто потому, что плату держал кверхтормашками…
Всегда найдутся человеки (я знаком как минимум с двумя такими перцами), которые глядя прямо в глаза заявят жёстко и безапелляционно, что уж они то никогда не совершат такой глупости, как переполюсовка источника питания! Бог им судья.
Может, после того, как сами соберут и отладят несколько оригинальных конструкций собственной разработки — поумнеют. А пока я спорить не буду. Просто расскажу, что использую сам.
Истории из жизни
Я ещё совсем молоденький был, когда пришлось мне перепаивать 25 корпусов из 27. Хорошо ещё это были старые добрые DIP микросхемы.
С тех самых пор я почти всегда ставлю защитный диодик рядом с разъёмом питания.
Кстати, тема защиты от неверной полярности питания актуальна не только на этапе макетирования.
Совсем недавно мне довелось стать свидетелем героических усилий, предпринимаемых моим другом по восстановлению гигантского лазерного резака. Причиной поломки был горе-техник, перепутавший провода питания сенсора/стабилизатора вертикального перемещения режущей головки. На удивление сама схемка, похоже, выжила (была-таки защищена диодом в параллель). Зато выгорело всё напрочь после: усилители, какая-то логика, контроль сервоприводов…
Это, пожалуй, самый простой и безопасный вариант защиты нагрузки от переполюсовки источника питания.
Одно только плохо: падение напряжения на диоде. В зависимости от того, какой диод применён, на нём может падать от примерно 0.2В (Шоттки) и до 0.7…1В — на обычных выпрямительных диодах с p-n переходом. Такие потери могут оказаться неприемлимыми в случае батарейного питания или стабилизированного источника питания. Так же, при относительно большых токах потребления, потери мощности на диоде могут быть весьма нежелательными.
При таком варианте защиты нету никаких потерь в нормальном режиме работы.
К сожалению, в случае переполюсовки источник питания рискует надорваться. А если источник питания окажется слишком силён — выгорит сначала диод, а за ним и вся защищаемая им схема.
В своей практике я иногда использовал такой вариант защиты от переполюсовки, особенно когда был уверен, что источник питания имеет защиту от перегрузки по току. Тем не менее однажды я заработал весьма чёткие отпечатки на обожженых пальцах коснувшись радиатора стабилизатора напряжения, который пытался бороться супротив толстенного диода Шоттки.
p-channel MOSFET — удачное, но дорогое решение
Это относительно простое решение практически лишено недостатков: ничтожное падение напряжения/мощности на проходном устройстве в нормальном режиме работы, и отсутствие тока в случае переполюсовки.
Единственная проблема: где добыть качественные недорогие мощные p-канальные полевые транзисторы с изолированным затвором? Если знаете — буду благодарен за информацию 😉
При прочих равных p-канальный MOSFET по какому-либо параметру всегда будет примерно в три раза хуже своих n-канальных собратьев. Обычно же хуже одновременно и цена, и что-либо на выбор: сопротивление открытого канала, максимальный ток, входная ёмкость и т.п. Объясняют такое явление примерно втрое меньшей подвижностью дырок, нежели электронов.
n-channel MOSFET — наилучшая защита
Раздобыть мощный низковольтный n-канальный КМОП транзистор в наши дни совсем несложно, ими порою можно разжиться даже совсем забесплатно (об этом — позже;).
Так что обеспечить пренебрежимо малое падение на открытом канале для любых вообразимых токов нагрузки — пустяк.
N-канальный MOSFET + стабилитрон на 7.2…15V + резистор в пару десятков килоом = БЕЗОПАСНОСТЬ
Так же, как и в схеме с p-канальным MOSFET, при ошибочном подключении источника — и нагрузка и незадачливый источник вне опасности.
Единственный «недостаток», который дотошный читатель может углядеть в данной схеме защиты — это то, что защита включена в т.н. «земляной» провод.
Это действительно может быть неудобно, если строится большая система с земляной «звездой». Но в таком случае надо просто предусматривать эту же защиту в непосредственной близости от подвода питания. Если же и такой вариант не подходит — наверняка найдутся способы такую непростую систему либо обеспечить уникальными разъёмами питания с надёжными механическими ключами, либо развести «постоянку», или хотя бы «землю» без разъёмов.
Осторожно: статическое электричество!
Мы все много раз были предупреждены о том, что полевые транзисторы боятся статических разрядов.
Это правда. Обычно затвор выдерживает 15…20 Вольт. Немного выше — и необратимое разрушение изолятора неизбежно. При этом бывают случаи, когда полевик вроде ещё работает, но параметры хуже, и прибор может отказать в любой момент.
К счастью (и к великому сожалению) мощные полевые транзисторы обладают большими емкостями затвор — остальной кристалл: от сотен пикофарад, до нескольких нанофарад и больше. Посему разряд человеческого тела часто выдерживают без проблем — ёмкость достаточно велика, чтобы стёкший заряд не вызвал опасного повышения напряжения. Так что при работе с мощными полевиками часто бывает достаточно соблюдать минимальную осторожность в смысле электростатики и всё будет хорошо 🙂
Я не одинок
То, что я описываю здесь, без сомнения, хорошо известная практика. Вот только если бы те разработчики военпрома имели привычку публиковать свои схемные решения в блогах…
Вот что мне попалось на просторах Сети:
> > I believe it is pretty well standard practice to use an N-channel
> > MOSFET in the return lead of military power supplies (28V input).
> > Drain to supply negative, source to the negative of the PSU and
> > the gate driven by a protected derivative of the positive supply.
1600 Гц, сидящие на одной плате, тоже защищены:Удачных эксперементов!
Вам было интересно? Напишите мне!
Спрашивайте, предлагайте: в комментариях, или в личку. Спасибо!
Всего Вам доброго!
Сергей Патрушин.
При проектировании промышленных приборов, к которым предъявляются повышенные требования по надёжности, я не раз сталкивался с проблемой защиты устройства от неправильной полярности подключения питания. Даже опытные монтажники порой умудряются перепутать плюс с минусом. Наверно ещё более остро подобные проблемы стоят в ходе экспериментов начинающих электронщиков. В данной статье рассмотрим простейшие решения проблемы — как традиционные так и редко применяемые на практике методы защиты.
Простейшее решение, которое напрашивается с ходу — включение последовательно с прибором обычного полупроводникового диода.
Просто, дёшево и сердито, казалось бы чего ещё нужно для счастья? Однако, у такого способа есть очень серьёзный недостаток — большое напряжение падения на открытом диоде.
Вот типичная ВАХ для прямого включения диода. При токе в 2 Ампера напряжение падения составит примерно 0.85 вольт. В случае низковольтных цепей 5 вольт и ниже это очень существенная потеря. Для более высоковольтных такое падение играет меньшую роль, но есть ещё один неприятный фактор. В цепях с высоким током потребления на диоде будет рассеиваться весьма значительная мощность. Так для случая, изображённого на верхней картинке, получим:
0.85В х 2А = 1.7Вт.
Рассеиваемая на диоде мощность уже многовата для такого корпуса и он будет ощутимо греться!
Впрочем, если вы готовы расстаться с несколько большими деньгами, то можно применить диод Шоттки, который имеет меньшее напряжение падения.
Вот типичная ВАХ для диода Шоттки. Подсчитаем рассеиваемую мощность для этого случая.
0.
55В х 2А = 1.1Вт
Уже несколько лучше. Но что же делать если ваше устройство потребляет ещё более серьёзный ток?
Иногда параллельно устройству ставят диоды в обратном включении, которые должны сгореть если перепутать напряжение питания и привести к короткому замыканию. Ваше устройство при этом скорее всего потерпит минимум повреждений, но может выйти из строя источник питания, не говоря уже о том, что сам защитный диод придётся заменить, а вместе с ним могут и дорожки на плате повредиться. Словом этот способ для экстрималов.
Однако, есть ещё один несколько более затратный, но весьма простой и лишённый перечисленных выше недостатков способ защиты — с помощью полевого транзистора. За последние 10 лет параметры этих полупроводниковых приборов резко улучшились, а цена наоборот сильно упала. Пожалуй то, что их крайне редко используют для защиты ответственных цепей от неправильной полярности подачи питания можно объяснить во многом инерцией мышления. Рассмотрим следующую схему:
При подаче питания напряжение на нагрузку проходит через защитный диод. Падение на нём достаточно велико — в нашем случае около вольта. Однако в результате между затвором и истоком транзистора образуется напряжение превышающее напряжение отсечки и транзистор открывается. Сопротивление исток-сток резко уменьшается и ток начинает течь уже не через диод, а через открытый транзистор.
Перейдём к конкретике. Например для транзистора FQP47З06 типичное сопротивление канала будет составлять 0.026 Ом! Нетрудно рассчитать что рассеиваемая при этом на транзисторе мощность для нашего случая будет всего 25 милливатт, а падение напряжение близко к нулю!
При смене полярности источника питания ток в цепи течь не будет. Из недостатков схемы можно пожалуй отметить разве то, что подобные транзисторы имеют не слишком большое пробивное напряжение между затвором и истоком, но слегка усложнив схему можно применить её для защиты более высоковольтных цепей.
Думаю читателям не составит труда самим разобраться как работает эта схема.
Уже после публикации статьи уважаемый пользователь Keroro в комментариях привел схему защиты на основе полевого транзистора, которая применяется в iPhone 4. Надеюсь он не будет возражать если я дополню свой пост его находкой.
При проектировании промышленных приборов, к которым предъявляются повышенные требования по надёжности, я не раз сталкивался с проблемой защиты устройства от неправильной полярности подключения питания. Даже опытные монтажники порой умудряются перепутать плюс с минусом. Наверно ещё более остро подобные проблемы стоят в ходе экспериментов начинающих электронщиков. В данной статье рассмотрим простейшие решения проблемы — как традиционные так и редко применяемые на практике методы защиты.
Простейшее решение, которое напрашивается с ходу — включение последовательно с прибором обычного полупроводникового диода.
Просто, дёшево и сердито, казалось бы чего ещё нужно для счастья? Однако, у такого способа есть очень серьёзный недостаток — большое напряжение падения на открытом диоде.
Вот типичная ВАХ для прямого включения диода. При токе в 2 Ампера напряжение падения составит примерно 0.85 вольт. В случае низковольтных цепей5 вольт и ниже это очень существенная потеря. Для более высоковольтных такое падение играет меньшую роль, но есть ещё один неприятный фактор. В цепях с высоким током потребления на диоде будет рассеиваться весьма значительная мощность. Так для случая, изображённого на верхней картинке, получим:
0.85В х 2А = 1.7Вт
Рассеиваемая на диоде мощность уже многовата для такого корпуса и он будет ощутимо греться!
Впрочем, если вы готовы расстаться с несколько большими деньгами, то можно применить диод Шоттки, который имеет меньшее напряжение падения.
Вот типичная ВАХ для диода Шоттки. Подсчитаем рассеиваемую мощность для этого случая.
0.55В х 2А = 1.1Вт
Уже несколько лучше. Но что же делать если ваше устройство потребляет ещё более серьёзный ток?
Иногда параллельно устройству ставят диоды в обратном включении, которые должны сгореть если перепутать напряжение питания и привести к короткому замыканию. Ваше устройство при этом скорее всего потерпит минимум повреждений, но может выйти из строя источник питания, не говоря уже о том, что сам защитный диод придётся заменить, а вместе с ним могут и дорожки на плате повредиться. Словом этот способ для экстрималов.
Однако, есть ещё один несколько более затратный, но весьма простой и лишённый перечисленных выше недостатков способ защиты — с помощью полевого транзистора. За последние 10 лет параметры этих полупроводниковых приборов резко улучшились, а цена наоборот сильно упала. Пожалуй то, что их крайне редко используют для защиты ответственных цепей от неправильной полярности подачи питания можно объяснить во многом инерцией мышления. Рассмотрим следующую схему:
При подаче питания напряжение на нагрузку проходит через защитный диод. Падение на нём достаточно велико — в нашем случае около вольта. Однако в результате между затвором и истоком транзистора образуется напряжение превышающее напряжение отсечки и транзистор открывается. Сопротивление исток-сток резко уменьшается и ток начинает течь уже не через диод, а через открытый транзистор.
Перейдём к конкретике. Например для транзистора FQP47З06 типичное сопротивление канала будет составлять 0.026 Ом! Нетрудно рассчитать что рассеиваемая при этом на транзисторе мощность для нашего случая будет всего 25 милливатт, а падение напряжение близко к нулю!
При смене полярности источника питания ток в цепи течь не будет. Из недостатков схемы можно пожалуй отметить разве то, что подобные транзисторы имеют не слишком большое пробивное напряжение между затвором и истоком, но слегка усложнив схему можно применить её для защиты более высоковольтных цепей.
Думаю читателям не составит труда самим разобраться как работает эта схема.
Уже после публикации статьи уважаемый пользователь Keroro в комментариях привел схему защиты на основе полевого транзистора, которая применяется в iPhone 4. Надеюсь он не будет возражать если я дополню свой пост его находкой.
При проектировании промышленных приборов, к которым предъявляются повышенные требования по надёжности, я не раз сталкивался с проблемой защиты устройства от неправильной полярности подключения питания. Даже опытные монтажники порой умудряются перепутать плюс с минусом. Наверно ещё более остро подобные проблемы стоят в ходе экспериментов начинающих электронщиков. В данной статье рассмотрим простейшие решения проблемы — как традиционные так и редко применяемые на практике методы защиты.
Простейшее решение, которое напрашивается с ходу — включение последовательно с прибором обычного полупроводникового диода.
Просто, дёшево и сердито, казалось бы чего ещё нужно для счастья? Однако, у такого способа есть очень серьёзный недостаток — большое напряжение падения на открытом диоде.
Вот типичная ВАХ для прямого включения диода. При токе в 2 Ампера напряжение падения составит примерно 0.85 вольт. В случае низковольтных цепей 5 вольт и ниже это очень существенная потеря. Для более высоковольтных такое падение играет меньшую роль, но есть ещё один неприятный фактор. В цепях с высоким током потребления на диоде будет рассеиваться весьма значительная мощность. Так для случая, изображённого на верхней картинке, получим:
0.85В х 2А = 1.7Вт.
Рассеиваемая на диоде мощность уже многовата для такого корпуса и он будет ощутимо греться!
Впрочем, если вы готовы расстаться с несколько большими деньгами, то можно применить диод Шоттки, который имеет меньшее напряжение падения.
Вот типичная ВАХ для диода Шоттки. Подсчитаем рассеиваемую мощность для этого случая.
0.55В х 2А = 1.1Вт
Уже несколько лучше. Но что же делать если ваше устройство потребляет ещё более серьёзный ток?
Иногда параллельно устройству ставят диоды в обратном включении, которые должны сгореть если перепутать напряжение питания и привести к короткому замыканию. Ваше устройство при этом скорее всего потерпит минимум повреждений, но может выйти из строя источник питания, не говоря уже о том, что сам защитный диод придётся заменить, а вместе с ним могут и дорожки на плате повредиться. Словом этот способ для экстрималов.
Однако, есть ещё один несколько более затратный, но весьма простой и лишённый перечисленных выше недостатков способ защиты — с помощью полевого транзистора. За последние 10 лет параметры этих полупроводниковых приборов резко улучшились, а цена наоборот сильно упала. Пожалуй то, что их крайне редко используют для защиты ответственных цепей от неправильной полярности подачи питания можно объяснить во многом инерцией мышления. Рассмотрим следующую схему:
При подаче питания напряжение на нагрузку проходит через защитный диод. Падение на нём достаточно велико — в нашем случае около вольта. Однако в результате между затвором и истоком транзистора образуется напряжение превышающее напряжение отсечки и транзистор открывается. Сопротивление исток-сток резко уменьшается и ток начинает течь уже не через диод, а через открытый транзистор.
Перейдём к конкретике. Например для транзистора FQP47З06 типичное сопротивление канала будет составлять 0.026 Ом! Нетрудно рассчитать что рассеиваемая при этом на транзисторе мощность для нашего случая будет всего 25 милливатт, а падение напряжение близко к нулю!
При смене полярности источника питания ток в цепи течь не будет. Из недостатков схемы можно пожалуй отметить разве то, что подобные транзисторы имеют не слишком большое пробивное напряжение между затвором и истоком, но слегка усложнив схему можно применить её для защиты более высоковольтных цепей.
Думаю читателям не составит труда самим разобраться как работает эта схема.
Уже после публикации статьи уважаемый пользователь Keroro в комментариях привел схему защиты на основе полевого транзистора, которая применяется в iPhone 4. Надеюсь он не будет возражать если я дополню свой пост его находкой.
Полевые транзисторыПолевые транзисторы
Поскольку переход затвора смещен в обратном направлении и поскольку неосновные носители не вносят вклад в поток через устройство, входное сопротивление чрезвычайно велико. Элемент управления для JFET возникает из-за истощения носителей заряда из n-канала. Когда ворота становятся более отрицательными, они истощают большинство носителей из большей зоны истощения вокруг ворот. Это уменьшает протекание тока при заданном значении напряжения исток-сток. Модуляция напряжения затвора модулирует ток, протекающий через устройство. | Индекс Концепции электроники Транзисторные сорта Справочник | ||||||
| Гиперфизика ***** | 9999699999999999999999999999999999999. Гиперфизика ***** | 9999999999999999996999. |
| Index Концепции электроники Разновидности транзисторов Ссылка | ||
| | Назад |
| Индекс Концепции электроники Разновидности транзисторов Артикул | ||||
| Назад |
| Индекс Концепции электроники Транзисторные сорта Справочник | ||||
| 40004 Gyphysics ***** | 9999999999999999999999999999999999. Гиперфизика ***** | 9999999999999999669. Гиперфизика ***** | 99999999999999999669. Hyperphysics ***** | 99999999999999999999999999. | Вернуться |
Что такое полевой транзистор? (с изображением)
`;
Рэй Хок
Полевой транзистор (FET) представляет собой электронный компонент, обычно используемый в интегральных схемах. Это уникальный тип транзистора, который предлагает переменное выходное напряжение в зависимости от того, что было на них введено. Это отличается от биполярных переходных транзисторов (BJT), которые предназначены для включения и выключения состояний в зависимости от протекающего тока. Металлооксидно-полупроводниковый полевой транзистор (МОП-транзистор) — наиболее распространенный тип используемых полевых транзисторов — часто включается в конструкцию компьютерной памяти, поскольку он обеспечивает более высокую скорость при меньшем энергопотреблении, чем биполярные транзисторы.
имеют множество различных характеристик и функций для схем, для которых они предназначены. Органические полевые транзисторы (OFET) построены на подложке из органического слоя, которая обычно представляет собой форму полимера. Эти транзисторы обладают гибкими и биоразлагаемыми свойствами и используются для изготовления таких вещей, как видеодисплеи на основе пластика и листы солнечных элементов. Другой тип полевого транзистора — это полевой транзистор с переходом (JFET), который действует как форма диода в цепи, проводя ток только в том случае, если напряжение меняется на противоположное.
Полевые транзисторы с углеродными нанотрубками (CNTFET) представляют собой форму экспериментальных полевых транзисторов, которые построены на одиночных углеродных нанотрубках вместо типичной кремниевой подложки. Это делает их примерно в 20 раз меньше, чем самые маленькие транзисторы, которые можно изготовить с помощью обычной тонкопленочной технологии. Их обещание заключается в том, чтобы предложить гораздо более высокую скорость компьютерной обработки и больший объем памяти по более низкой цене. Они успешно демонстрируются с 1998, но такие проблемы, как деградация нанотрубок в присутствии кислорода и долговременная надежность при температуре или напряжении электрического поля, оставили их экспериментальными.
Другие типы полевых транзисторов, широко используемых в промышленности, включают транзисторы с затвором, такие как биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT), которые могут работать с напряжением до 3000 вольт и действовать как быстродействующие переключатели. Они находят разнообразное применение во многих современных приборах, электрических автомобилях и поездах, а также широко используются в аудиоусилителях. Полевые транзисторы с обедненным режимом являются еще одним примером вариации конструкции полевых транзисторов и часто используются в качестве фотонных датчиков и схемных усилителей.
Многочисленные сложные потребности компьютерного и электронного оборудования продолжают способствовать диверсификации конструкции как работы транзисторов, так и материалов, из которых они изготовлены. Полевой транзистор является основным компонентом практически всех электронных схем. Принцип действия полевого транзистора был впервые запатентован в 19 г.25, однако постоянно создаются новые концепции того, как использовать эту идею.
интегральная схема | Типы, использование и функции
интегральная схема
Посмотреть все медиа
- Ключевые люди:
- Роберт Нойс Джек Килби Моррис Чанг Роберт Х. Деннард
- Похожие темы:
- микропроцессор звуковая карта компьютерный чип видеокарта очень масштабная интеграция
Просмотреть весь связанный контент →
Резюме
Прочтите краткий обзор этой темы
интегральная схема (ИС) , также называемая микроэлектронной схемой , микрочипом или микросхемой , сборка электронных компонентов, изготовленная как единое целое, в которой миниатюрные активные устройства (например, транзисторы и диоды) и пассивные устройства (например, конденсаторы и резисторы) и их соединения построены на тонкой подложке из полупроводникового материала (обычно кремния). Таким образом, результирующая схема представляет собой небольшой монолитный «чип», размер которого может составлять всего несколько квадратных сантиметров или всего несколько квадратных миллиметров. Отдельные компоненты схемы обычно имеют микроскопические размеры.
Интегральные схемы берут свое начало с изобретения транзистора в 1947 году Уильямом Б. Шокли и его командой в Bell Laboratories Американской телефонной и телеграфной компании. Команда Шокли (включая Джона Бардина и Уолтера Х. Браттейна) обнаружила, что при определенных обстоятельствах электроны образуют барьер на поверхности некоторых кристаллов, и они научились контролировать поток электричества через кристалл, манипулируя этим барьером. Управление потоком электронов через кристалл позволило команде создать устройство, которое могло бы выполнять определенные электрические операции, такие как усиление сигнала, которые ранее выполнялись электронными лампами. Они назвали это устройство транзистором, от сочетания слов переходник и резистор . Изучение методов создания электронных устройств с использованием твердых материалов стало называться твердотельной электроникой. Твердотельные устройства оказались намного прочнее, с ними проще работать, они надежнее, меньше и дешевле, чем электронные лампы. Используя те же принципы и материалы, инженеры вскоре научились создавать другие электрические компоненты, такие как резисторы и конденсаторы. Теперь, когда электрические устройства можно было сделать такими маленькими, самой большой частью схемы была неудобная проводка между устройствами.
Знать, как работает ICL 2966, мейнфрейм с интегральной схемой
Просмотреть все видео к этой статье В 1958 году Джек Килби из Texas Instruments, Inc. и Роберт Нойс из Fairchild Semiconductor Corporation независимо друг от друга придумали способ еще больше уменьшить размер схемы . Они прокладывали очень тонкие дорожки из металла (обычно из алюминия или меди) прямо на том же куске материала, что и их устройства. Эти маленькие дорожки действовали как провода. С помощью этого метода вся схема может быть «интегрирована» в единый кусок твердого материала и таким образом создана интегральная схема (ИС). ИС могут содержать сотни тысяч отдельных транзисторов на одном куске материала размером с горошину. Работать с таким количеством электронных ламп было бы нереально неудобно и дорого. Изобретение интегральной схемы сделало возможными технологии информационного века. В настоящее время интегральные схемы широко используются во всех сферах жизни, от автомобилей до тостеров и аттракционов в парках развлечений.
Базовые типы ИС
Аналоговые или линейные схемы обычно используют только несколько компонентов и, таким образом, являются одними из самых простых типов ИС. Как правило, аналоговые схемы подключаются к устройствам, которые собирают сигналы из окружающей среды или отправляют сигналы обратно в окружающую среду. Например, микрофон преобразует изменчивые звуки голоса в электрический сигнал переменного напряжения. Затем аналоговая схема модифицирует сигнал каким-либо полезным образом, например, усиливая его или фильтруя нежелательные шумы. Затем такой сигнал можно было бы подать обратно в громкоговоритель, который воспроизвел бы тоны, первоначально улавливаемые микрофоном. Другим типичным применением аналоговой схемы является управление некоторым устройством в ответ на постоянные изменения в окружающей среде. Например, датчик температуры посылает переменный сигнал на термостат, который можно запрограммировать на включение и выключение кондиционера, обогревателя или духовки, как только сигнал достигнет определенного значения.
Britannica Quiz
Компьютеры и операционные системы
Как Интернет перемещает информацию между компьютерами? Какая операционная система сделана Microsoft? Войдите в этот тест и проверьте свои знания о компьютерах и операционных системах.
Цифровая схема, с другой стороны, рассчитана на прием только напряжений определенных заданных значений. Схема, которая использует только два состояния, известна как двоичная схема. Схема с двоичными величинами, «включено» и «выключено», представляющими 1 и 0 (т. е. истинное и ложное), использует логику булевой алгебры. (Арифметика также выполняется в двоичной системе счисления с использованием булевой алгебры.) Эти основные элементы объединяются в конструкции ИС для цифровых компьютеров и связанных с ними устройств для выполнения желаемых функций.
Освежить в памяти основы транзисторов и диодов
| Скачать эту статью в формате .PDF Этот тип файла включает в себя графику и схемы с высоким разрешением, когда это применимо. |
Многие активные схемы основаны на двух основных полупроводниковых функциональных блоках — диодах и транзисторах. В аналоговых, цифровых и смешанных схемах диоды и транзисторы обеспечивают различные функции переключения, в то время как транзисторы также обеспечивают усиление сигнала, когда это необходимо.
Диоды и транзисторы различных типов используются на ВЧ и СВЧ частотах, в зависимости от требуемой функции и диапазона частот. Знание того, как ведут себя различные полупроводники, может упростить задачу определения различных диодов и транзисторов для широкого спектра приложений ВЧ/СВЧ.
Проще говоря, диод — это полупроводниковый прибор с двумя выводами, а транзистор — полупроводниковый прибор с тремя выводами. Диод может пропускать ток в одном направлении и блокировать протекание тока в другом направлении. Устройство хорошо работает в качестве переключателя и полезно для ограничения уровней сигнала, умножения частоты, настройки и защиты схемы от протекания тока в заданном направлении. Часто диоды также функционируют как выпрямители для преобразования переменного тока (ac) в постоянный ток (dc) в цепи.
Транзисторы — это универсальные полупроводниковые устройства, изготовленные из множества различных химических элементов и соединений, таких как кремний (Si), арсенид галлия (GaAs) и нитрид галлия (GaN). Их можно использовать в качестве усилителей или переключателей, частота которых зависит от конструкции устройства, размеров и свойств материала. При наличии трех выводов напряжение или ток, подаваемые между одной парой выводов, могут влиять на напряжение или ток между другой парой выводов для получения усиления, необходимого для усилителя или генератора. В зависимости от применения транзистор может работать с низкими уровнями мощности в слабосигнальной или линейной области или с более высокими уровнями мощности в сильносигнальной или нелинейной области.
Множество вариантов
Диоды и транзисторы были разработаны и изготовлены в различных формах. К типам диодов относятся диоды с барьером Шоттки, положительно-внутренне-отрицательные (PIN), диоды Ганна, диоды Импатта и варакторы. Типы транзисторов в основном включают полевые транзисторы (FET), такие как полевые транзисторы металл-оксид-полупроводник (MOSFET) и полевые транзисторы металл-эпитаксиально-полупроводник (MESFET), а также транзисторы с биполярным переходом (BJT), такие как биполярные транзисторы с гетеропереходом (HBT). .
Две клеммы диода известны как анод и катод. Три вывода полевого транзистора называются затвором, стоком и истоком, а три вывода биполярного транзистора называются эмиттером, коллектором и базой. В транзисторах любого типа заряд передается контролируемым образом между двумя выводами: между истоком и стоком в полевом транзисторе и между эмиттером и коллектором в биполярном транзисторе. Ток течет сбоку в полевом транзисторе и вертикально в биполярном транзисторе.
Биполярный транзистор по существу состоит из двух переходных диодов на полупроводниковом материале, имеющих положительную (p) и отрицательную (n) полярности. Транзистор с двумя положительными слоями, окружающими отрицательный слой, известен как pnp-транзистор, а устройство с двумя отрицательными слоями вокруг положительного слоя — npn-транзистор.
Выбор транзистора для высокочастотного применения обычно зависит от диапазона частот, а также от производительности. Например, в приемниках чувствительность к сигналу имеет решающее значение, и коэффициент шума входного транзистора приемника, используемого в малошумящем усилителе, должен быть как можно ниже. Таким образом, полевые транзисторы на арсениде галлия могут быть лучшим вариантом, поскольку они обладают впечатляюще низким (менее 1 дБ) коэффициентом шума на микроволновых частотах.
Такие транзисторы предназначены для использования в их линейных областях слабого сигнала, при этом компромисс заключается в том, что выходная мощность обычно ограничена менее чем 1 Вт. частоты, как правило, в виде силового устройства GaN HEMT (рис. 1) с фланцевым корпусом .
Определение правильного диода
Выбор диода для конкретного ВЧ/СВЧ-приложения больше зависит от понимания того, какой тип диода выполняет какую функцию. Например, диоды Ганна, которые также известны как устройства с переносом электронов (TED), обычно используются для генерации радиочастотных/микроволновых сигналов и/или обнаружения сигналов, например, при обнаружении радаров. Названный в честь Джона Баттискомба (Дж. Б.) Ганна, этот тип диода демонстрирует отрицательное сопротивление, регулируемое напряжением. Обычно он изготавливается из цельного куска полупроводникового материала n-типа, такого как GaAs или фосфид индия (InP), и может производить колебания в миллиметровом диапазоне частот.
Диоды Шоттки, названные в честь Уолтера Х. Шоттки, часто используются для преобразования частоты в смесителях или для обнаружения сигнала (рис. 2) . Они имеют низкое прямое напряжение или напряжение включения и быстрое время восстановления. Эти выпрямительные диоды часто встречаются в цепях с несколькими источниками питания, такими как источник переменного тока и батарея, чтобы предотвратить подачу питания от одного источника к другому.
Мощный диод Impatt, сокращение от «IMPact ionization Avalanche Transit-Time диод», обычно используется для генерации сигналов. Возможное в устройстве отрицательное сопротивление позволяет ему работать как генератор, хотя и для приложений, где фазовый шум не критичен по сравнению с синтезатором частоты. Диоды Impatt также часто действуют как источники гетеродина (LO) в интегрированных приемниках. Как и многие диоды, он может проводить ток в прямом направлении и блокировать ток в обратном направлении.
Возможно, рабочей лошадкой всех ВЧ/СВЧ-диодов является PIN-диод, обычно используемый в высокочастотных переключателях и аттенюаторах (рис. 3) . Название происходит от трех слоев полупроводниковых материалов p-типа, внутреннего и n-типа. Слой p-типа удерживает анод, а слой n-типа образует катод диода. PIN-диоды, изготовленные как из кремния, так и из полупроводниковых материалов GaAs, действуют как резисторы с регулируемым током. Чем больше ток, протекающий через собственную область, в свою очередь, уменьшается радиочастотное сопротивление устройства. PIN-диод ведет себя как разомкнутая цепь, как короткое замыкание и где-то посередине. Его можно настроить по току на требуемый импеданс, например 50 Ом, для целей согласования импеданса.
PIN-диод действует как выпрямитель на более низких частотах и как переменный резистор на ВЧ/микроволновых частотах. Частота, с которой диод переключается с выпрямительного на переменный резистор, зависит от толщины внутреннего слоя. Более толстые устройства можно использовать в качестве переключателей на более низкие частоты. Для управления PIN-диодами, способными выдерживать большую мощность радиочастотного/микроволнового сигнала, требуются очень низкие уровни тока.
Варакторные диоды также широко используются в высокочастотных устройствах, для умножения частоты, а также в целях настройки. Демонстрируя емкость, которая изменяется в зависимости от приложенного обратного напряжения, варакторные диоды обычно используются для настройки частоты генераторов, таких как генераторы, управляемые напряжением (VCO).
Взгляд в прошлое и будущее
Поиск на рынке более старых радиочастотных/микроволновых диодов и дискретных транзисторов иногда может быть сложной задачей, особенно когда они необходимы для критически важных приложений, таких как импульсные усилители в коммерческих или военных радиолокационных системах. К сожалению, за последние несколько десятилетий многие поставщики радиочастотных и микроволновых транзисторов и диодов перешли к другому владельцу или прекратили свою деятельность, что усугубляет проблему поиска более старых номеров деталей полупроводников для существующих конструкций электронных схем.
3. PIN-диоды являются одними из самых универсальных полупроводников, используемых для различных компонентов, от переключателей до аттенюаторов. (С любезного разрешения Fairchild Semiconductor Corp.) К счастью, ряд дистрибьюторов и поставщиков полупроводников имеют в наличии снятые с производства модели и запасные части для труднодоступных устройств. ASI Semiconductor, например, производит множество заменяющих высокомощных устройств для радарных приложений, которые недоступны у компаний, больше не присутствующих на рынке, таких как Motorola. Он также предлагает микроволновые диоды, которые больше не поставляются такими компаниями, как Alpha Industries и Avago Technologies. Типы мощных транзисторов включают старые кремниевые МОП-транзисторы и кремниевые биполярные транзисторы.
С точки зрения последних достижений, большой интерес вызывает графен как полупроводниковый материал для транзисторов следующего поколения. Описанный как материал с «нулевой запрещенной зоной» из-за его высокой подвижности электронов, графен может достигать высокой плотности тока. Материал состоит из слоя атомов углерода толщиной в один атом, расположенных в виде сотовой решетки. Он подходит для высокочастотных, быстродействующих транзисторов на частотах миллиметрового диапазона, а также в качестве основы для фотодетекторных диодов для использования в оптоэлектронных схемах и системах.
Графеновые полевые транзисторы были изготовлены с частотой среза выше 30 ГГц. Однако они представляют особый интерес для гибких схем в носимых электронных устройствах. Такие устройства, которые включают в себя различные типы датчиков температуры и движения, разрабатываются с возможностями беспроводного приемопередатчика для использования в качестве беспроводных устройств Интернета вещей (IoT). Кроме того, исследователи продолжают искать способы масштабирования размеров полупроводников меньшего размера. Цель состоит в том, чтобы разработать практичные транзисторы и диоды для беспроводной связи ближнего действия в диапазоне миллиметровых волн или даже терагерцовых (ТГц) частот для поддержки ожидаемых более высоких скоростей беспроводной передачи данных, необходимых для приложений IoT.
Разница между диодом и транзистором (со сравнительной таблицей)
Одно из основных различий между диодом и транзистором заключается в том, что диод преобразует переменный ток в постоянный, а транзистор передает входные сигналы из цепи с низким сопротивлением в цепь с высоким сопротивлением. Другие различия между ними объясняются ниже в табличной форме.
Диод также известен как кристаллический диод, поскольку он состоит из кристаллов (кремния или германия). Это устройство с двумя выводами, которое начинает проводить, когда положительный вывод источника питания подключен к p-области, а отрицательный вывод подключен к n-области диода.
Транзистор имеет три области: эмиттерную, коллекторную и базовую. Эмиттер сильно легирован, чтобы он мог переносить тяжелую заряженную частицу на базу. База транзистора меньше по размеру и слабо легирована, благодаря чему носители заряда легко перемещаются из базы в область коллектора. Коллектор является самой большой областью транзистора, потому что он может рассеивать тепло, выделяемое на переходе база-коллектор.
Содержание: Диод и транзистор
- Сравнительная таблица
- Определение
- Ключевые отличия
Сравнительная таблица
| Основа для сравнения | Диод | Транзистор |
|---|---|---|
| Определение | Полупроводниковый прибор, в котором ток течет только в одном направлении. | Полупроводниковое устройство, передающее слабый сигнал из цепи с низким сопротивлением в цепь с высоким сопротивлением. |
| Символ | ||
| Применение | Выпрямление | Регулятор, усиление и выпрямление |
| Терминал | Два (анод и катод) | Три (эмиттер, база и коллектор) |
| Переключатель | Неуправляемый | Управляемый |
| Типы | Соединительный диод, светоизлучающий диод, фотодиоды, диоды Шоттки, туннельные, Veractor и стабилитрон. | Биполярный транзистор и полевой транзистор. |
| Область | Область P и область N | Излучатель, коллектор и база |
| Район истощения | Один | Два |
Определение диода
Диод представляет собой устройство с двумя выводами, позволяющее току течь в одном направлении. Диод изготовлен из полупроводникового материала и в основном используется для выпрямления. Проводимость возникает в цепи, когда диод смещен в прямом направлении.
Прямое смещение означает, что материал P-типа подключен к положительной клемме батареи, а материал N-типа подключен к отрицательной клемме батареи. Блок-схема диода показана на рисунке ниже.
Определение транзистора
Транзистор представляет собой устройство с тремя выводами, которое используется для усиления электрических сигналов. Он состоит из полупроводникового материала. Эмиттер, коллектор и база — это три клеммы батареи. Эмиттерный переход имеет прямое смещение и имеет небольшое сопротивление, тогда как коллекторный переход имеет обратное смещение и имеет высокое сопротивление. Когда слабый сигнал поступает в цепь низкого сопротивления транзистора, он передает сигнал из цепи высокого сопротивления.
Основные различия между диодом и транзистором
- Диод представляет собой полупроводниковый прибор, пропускающий ток только в одном направлении, тогда как транзистор переносит сопротивление из области с низким сопротивлением в область с высоким сопротивлением.
- Диод используется для преобразования переменного тока в постоянный или для выпрямления, тогда как транзистор в основном используется для усиления и в качестве регулятора.
- Диод имеет две клеммы, а именно анод и катод. Анод — это положительная клемма, а катод — отрицательная клемма диода. Транзистор имеет три вывода; они являются эмиттером, коллектором и базой.
- Диод представляет собой тип неуправляемого переключателя, тогда как транзистор представляет собой управляемый переключатель.
- Транзистор в основном подразделяется на два типа, т. е. транзистор с биполярным переходом и полевой транзистор. BJT использует как электроны, так и дырки в качестве носителей заряда, а FET представляет собой униполярный транзистор. Диод имеет много типов, например, фотодиоды, стабилитрон, туннельный диод, варакторный диод и т. д.
- P-тип и N-тип — это две области диода. Дырка является основным носителем заряда P-области, а электроны являются основным носителем заряда N-области диода. Транзистор имеет три области, а именно эмиттерную, базовую и коллекторную. Среди трех областей база является самой маленькой областью, а коллектор — самой большой областью транзистора.
- Диод имеет только один слой обеднения между P-типом и N-типом, тогда как транзистор имеет два слоя обеднения, один между эмиттером и базой, а другой между базой и коллектором.
Считается, что транзистор состоит из двух диодов с PN-переходом. Но два дискретных диода, соединенных встречно-параллельно, никогда не работают как транзистор.
Смещение этого транзистора Часть 4: Не забывайте о полевом транзисторе
2N3819 — это архетип N-канального полевого транзистора общего назначения. (ОН Полупроводник) В течение последних недель здесь, на Hackaday, мы изучали скромный транзистор. В серии статей, вдохновленных другом, который размышлял о своих учениках, прибывающих с очень развитыми знаниями в области микроконтроллеров, но с небольшими базовыми электронными схемами, мы рассмотрели биполярный транзистор во всех его конфигурациях. Однако было бы неправильно завершить серию, не признав также, что биполярные транзисторы — это только часть истории. Существует еще одно семейство транзисторов, которые имеют конфигурацию схемы, аналогичную своим биполярным собратьям, но работают совершенно по-другому: полевые транзисторы или полевые транзисторы.
В каком-то смысле менее уместно смотреть на полевые транзисторы так, как мы смотрели на биполярные транзисторы, потому что, хотя они представляют собой очень интересные устройства, обеспечивающие большую часть того, что вы будете делать с электроникой, вы столкнетесь с ними как с дискретными компонентами на удивление редко. Каждое КМОП-устройство, с которым вы имеете дело, опирается на полевые транзисторы для своей работы, и каждый высококачественный операционный усилитель, на который вы подаете сигнал, будет делать это через полевой вход, но эти полевые транзисторы спрятаны внутри чипа, и вам будет трудно их понять. знать, что они были там, если бы мы не сказали вам. Вы бы использовали полевой транзистор, если вам нужен аудиопредусилитель с высоким импедансом или малошумящий ВЧ-усилитель, а полевые транзисторы — хороший выбор для приложений с сильноточной коммутацией, но, к сожалению, у вас, вероятно, никогда не будет кучи полевых транзисторов общего назначения. так же, как их биполярные эквиваленты.
Тем не менее, полевой транзистор — захватывающее устройство. Присоединяйтесь к нам, и мы подробно рассмотрим их работу, а также то, как и где вы можете их использовать.
Основные сведения о полевых транзисторах
Схема n-канального JFET. Поскольку отрицательное напряжение затвора на кремнии p-типа уменьшается на нижней диаграмме, его электрическое поле ограничивает область, через которую электроны могут течь в канале n-типа. Chtaube,(CC BY-SA 2.0 DE) Базовый полевой транзистор имеет три вывода: исток (источник электронов), затвор (управляющий вывод) и сток (где электроны покидают устройство). Они аналогичны выводам биполярного транзистора, в котором исток выполняет ту же роль, что и эмиттер, затвор — базу, а сток — коллектор. Таким образом, три основные конфигурации схем биполярных транзисторов имеют эквиваленты с полевыми транзисторами; общий эмиттер становится общим истоком, общая база становится общим затвором, а эмиттерный повторитель становится истоковым повторителем. Опасно слишком далеко проводить аналогию между биполярными транзисторами и полевыми транзисторами из-за их разного режима работы. Между полевым транзистором и триодной лампой существует более близкое сходство, если это поможет.
Простейший полевой транзистор для демонстрационных целей состоит из куска полупроводника N-типа с соединениями истока и стока на противоположных концах и зоны полупроводника P-типа, осажденной в его середине. Это называется полевым транзистором с N-канальным переходом или JFET, потому что канал, через который протекает ток, является полупроводником N-типа, а также потому, что между затвором и каналом существует диодный переход. Существуют эквивалентные P-канальные устройства, а также биполярные транзисторы PNP и NPN.
Если бы вы сместили n-канальный JFET так же, как биполярный транзистор с положительным смещением на затворе, диод между затвором и истоком стал бы проводящим, а транзистор остался бы диодом с двумя катодными выводами. Однако, если вы даете затвору отрицательное смещение по сравнению с истоком, диод становится смещенным в обратном направлении, и ток в затворе не течет.
Характерной чертой диода с обратным смещением является то, что он имеет зону обеднения между анодом и катодом, область, в которой нет электронов. Это то, что заставляет диод больше не проводить ток, а размер зоны истощения зависит от размера электрического поля, существующего на нем. Если вы когда-либо использовали варикапный диод, емкость между двумя сторонами этой зоны переменной ширины — это свойство, которое вы используете.
В полевом транзисторе зона истощения простирается от области затвора в канал, и, поскольку ее размер можно регулировать напряжением на затворе, ее можно использовать для «защемления» оставшейся проводящей области внутри канала. Таким образом, область, через которую могут протекать электроны, контролируется напряжением затвора, и, таким образом, ток, протекающий между стоком и истоком, пропорционален напряжению затвора. У нас есть усилитель.
Простая схема радиоприемника на полевых транзисторах, показывающая смещение на полевых транзисторах. Затвор смещен при потенциале земли через индуктор, а исток удерживается над землей за счет тока в резисторе 5 кОм. Herbertweidner [общественное достояние]. На приведенной выше диаграмме JFET отрицательное смещение затвора представлено батареей. Ламповые энтузиасты, возможно, сталкивались с оборудованием, которое получает отрицательное смещение сетки от источника питания, и вы найдете ламповые блоки питания, которые включают в себя шину -150 В для этой цели. В общем, хотя это неудобно в схеме полевого транзистора, даже если напряжение ниже, из-за дополнительных затрат на отрицательный регулятор. ток, протекающий через него, поднимает источник над землей, а цепь смещения затвора удерживает затвор близко к земле. По этой причине цепочка базовых резисторов биполярной схемы часто заменяется либо одним резистором на землю, либо цепью затвора с очень низким сопротивлением постоянному току на землю, такой как индуктор.
МОП-транзисторы, где полевой транзистор становится более полезным
Внутренняя структура N-канального МОП-транзистора. Fred the Oyster [Общественное достояние]. Описанный нами JFET является простейшим из полевых устройств, но это не то, с которым вы столкнетесь чаще всего. МОП-транзисторы, сокращение от Metal Oxide Semiconductor FET, имеют аналогичный исток, затвор и сток, но вместо того, чтобы полагаться на зону обеднения в диоде с обратным смещением, они имеют тонкий слой изоляции. Электрическое поле от затвора действует через эту изоляцию и зажимает проводящую область в канале за счет отталкивания электронов с тем же эффектом, что и в JFET. В рамках этой статьи не рассматриваются их механизмы, но вы столкнетесь с двумя типами МОП-транзисторов: режим истощения устройства, которые требуют того же отрицательного смещения, что и JFET, и режим расширения МОП-транзисторы, которым требуется положительное смещение.
Зачем использовать полевой транзистор?
Итак, мы описали полевой транзистор и отметили, что, хотя его режим работы отличается от биполярного транзистора, он выполняет практически аналогичную работу. Зачем нам тогда использовать полевой транзистор, какие преимущества он нам дает? Ответ исходит из того, что затвор изолирован либо обедненной областью в JFET, либо изолирующим слоем в MOSFET. Полевой транзистор — это усилитель напряжения, а не усилитель тока, его входной импеданс на много порядков выше, чем у биполярного транзистора, и, таким образом, полевые транзисторы используются во многих приложениях, требующих усилителя слабого сигнала с высоким импедансом. Например, вход высокопроизводительного операционного усилителя почти наверняка будет полевым транзистором.
В этой полумостовой схеме питания MOSFET используется специализированная ИС драйвера затвора с парой буферов Шмидта для обеспечения начального выброса, необходимого для быстрого включения. Wdwd (CC BY 3. 0).Высокий входной импеданс имеет еще один эффект, менее связанный с работой слабого сигнала. В то время как биполярному транзистору для включения требуется значительный базовый ток, соответствующий полевой транзистор почти не требует его. Таким образом, почти все сложные логические устройства на интегральных схемах основаны на полевых транзисторах, а не на биполярных, из-за огромной экономии энергии, которая может быть достигнута за счет отсутствия необходимости обеспечивать потребности в базовом токе многих тысяч биполярных транзисторов.
Тот же эффект влияет на выбор полевых транзисторов для переключения мощности, в то время как ток базы биполярного транзистора пропорционален току его коллектора, и, следовательно, ему потребуется значительный драйвер, в отличие от мощного MOSFET практически не требует стационарного тока затвора после начального выброса . Таким образом, переключатель питания MOSFET может быть построен с гораздо меньшими затратами на приводную электронику и гораздо более эффективным, чем соответствующий биполярный переключатель, и позволяет использовать некоторые из крошечных плат драйверов, которые вы могли бы использовать для управления двигателями в вашем 3D-принтере, или ваш мультикоптер.
