Транзистор МОП-принцип работы, структура, основные характеристики

Мощный МОП-транзистор или как его еще называют «металлоокисный полупроводник». Трехслойная структура транзистора Металл – Оксид – Полупроводник. Он обладает рядом достоинств перед транзисторами биполярного типа. Эти свойства выражается и при действии транзистора в линейном режиме и в режиме переключения.

Основные преимущества МОП-транзисторов

• Мгновенное переключение;
• Нет вторичного пробоя;
• Безопасная работа характеризуется широкой областью;
• Высокий коэффициент усиления.
• Более высокое входное сопротивление.
• Небольшое потребление электроэнергии.
• При компоновке интегральных схем с использованием МОП-транзисторов задействуется относительно небольшое количество операций, чем с применением биполярных транзисторов.

Применение МОП-транзисторов

Использование в конструкции импульсных источников питания высокой частоты в качестве дискретных компонентов, в устройствах инверторного преобразования и регуляторах скорости электродвигателей различного типа.

Использование их в конструкции высокочастотных генераторов применяемых для индукционного нагрева, в ультразвуковых генераторах, усилителях звука и устройствах периферийного назначения для компьютеров. Использование транзисторов в регуляторах скорости ограниченно низким напряжением (подключением к аккумуляторам) и небольшой мощностью, потому как кремниевая поверхность способна выдержать высокое напряжение в закрытом состоянии и низкое падение в открытом состоянии.

Работа МОП-транзистора

Принцип действия прибора зависит от изменения в полупроводнике электрического поля, происходит поляризация изолированного затвора. Такое действие вызвало название элемента, как « металлоокисный полупроводник».  Он представляет собой прибор, в котором для изготовления затвора использовалась двуокись кремния SiO

2, для современных МОП-транзисторов в качестве материала для затвора применяют поликристаллический кремний. Существует два типа МОП-транзисторов. Первые имеют дырочную проводимость – р-канальные. Транзисторы с электронной проводимостью называются n-канальными. Канал в этих полупроводниковых приборах может быть обедненным или наоборот обогащенным носителями.

Рис. №1. Базовая структура МОП-транзистора с гексагональной топологией. Положительный вывод истока по отношению к стоку создает протекание тока через середину ячейки истока посредством прямо смещенного p—n-перехода. Обратное направление транзистора характерно для работы выпрямителя на на  p—n-переходе.

Основные характеристики транзистора

• Напряжение управления: обеспечение проводимости и блокировки компонента;
• В открытом состоянии (проводящем) характеризуется внутренним сопротивлением и максимально допустимым постоянным током.
• В закрытом состоянии (не проводящем) транзистор характеризуется максимально допустимым напряжением прямого типа (более 1000В).
• Использование подобных транзисторов в регуляторах скорости позволяет работать на частоте в границах до нескольких сотен кГц.

Главные типы МОП-транзисторов

 

1. Транзистор с индуцированным каналом, считающимся доминирующим элементом в новейших интегральных схемах. Прибор характеризуется положительным пороговым напряжением, от 0,5 до 1 В.
2. МОП-транзистор со встроенным каналом

МОП-транзистор с индуцированным затвором

Рис. №2. а) структура МОП ПТ с индуцированным каналом. б) графическое изображение.

МОП-транзистор со встроенным каналом

Подобный прибор  обладает ненулевым значением тока, называемым начальным, при этом напряжение имеет нулевое значение. Действует в режиме обеднения и обогащения.

Рис.№3. МОП ПТ с встроенным каналом: а) транзисторная структура; б) графическое изображение.

Меры безопасности при работе с МОП-транзисторами большой мощности

Тестировать МОП-транзисторы и монтировать их в схему необходимо с осторожностью. Хотя большая емкость и позволяет поглощать статический разряд, он все равно может повредить их. При проведении рабочих операций с  МОП-транзисторами большой мощности необходимо следовать определенным правилам.

Избыточное напряжение может пробить слой окисла затвор-исток, что приведет к выходу из строя элемента.

Переходное напряжение затвор – исток, обладающее отрицательным направлением появляется при наличии индуктивности изолирующего трансформатора запуска, индуктивность хорошо отделяет затвор от запускающей схемы в процессе перехода. Напряжение перехода при этих условиях превышает напряжение затвора, что также ведет к отказу. Для решения подобной проблемы рекомендуется использовать диод Зенера, он предотвращает превышение допустимых значений напряжения затвор-исток. Еще одним эффективным решением для противодействия отказу будет снижение импеданса схемы затвора до самой малой величины, лишь бы сохранить номинал напряжения затвор-исток и поддерживать переходные процессы на уровне, при котором не возникает случайное включение.

Диод Зенера фиксирует уровень положительных процессов перехода, он в автоматическом режиме фиксирует переходные процессы, действующие в отрицательном направлении, ограничивает их своим падением напряжения обладающим прямой проводимостью.

Основные правила при использовании мощных МОП ПТ

1. Необходимо остерегаться выбросов напряжения сток-исток, которые появляются при переключениях.
2. Нельзя превышать параметры пикового тока
3. Не рекомендуется работать на среднем значении тока, выше нормированного значения.
4. Желательно оставаться в заданных температурных пределах.
5. Обязательно нужно обращать внимание на топология схемы.
6. Необходимо соблюдать осторожность, применяя интегральный диод тело-сток.
7. Нужно соблюдать предельную внимательность, сравнивая нормы токовых значений.

Обладая огромными преимуществами, мощные полевые транзисторы МОП при правильном применении служат для улучшения конструкции системы, которая при обладании меньшим количеством элементом может быть лучше, компактнее, функциональнее, чем аналогичные приборы, но другой компоновки и типа.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Моп транзистор принцип работы

Войдите , пожалуйста. Хабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Войти Регистрация. Полевые транзисторы. For dummies Электроника для начинающих Введение А теперь давайте поговорим о полевых транзисторах.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Полевой транзистор
• Разновидности полевых транзисторов
• Принцип работы полевого моп (mosfet) транзистора
• MOSFET транзисторы
• MOSFET транзисторы
• Структура и принцип работы МОП транзистора
• Научный форум dxdy
• Транзисторы: схема, принцип работы,​ чем отличаются биполярные и полевые

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как работает и как проверить MOSFET (МОП) Транзистор ✔ (проверка без тестера)

Полевой транзистор

Транзистор — повсеместный и важный компонент в современной микроэлектронике. Его назначение простое: он позволяет с помощью слабого сигнала управлять гораздо более сильным. Иными словами: это кнопка, которая нажимается не пальцем, а подачей напряжения. В цифровой электронике такое применение наиболее распространено. Транзисторы выпускаются в различных корпусах: один и тот же транзистор может внешне выглядеть совершенно по разному. В прототипировании чаще остальных встречаются корпусы:.

Обозначение на схемах также варьируется в зависимости от типа транзистора и стандарта обозначений, который использовался при составлении. Но вне зависимости от вариации, его символ остаётся узнаваемым. Основной характеристикой биполярного транзистора является показатель h fe также известный, как gain. Он отражает во сколько раз больший ток по участку коллектор—эмиттер способен пропустить транзистор по отношению к току база—эмиттер.

Если же имеется компонент, который потребляет 20 мА, ему будут предоставлены только максимальные 10 мА. Также в документации к каждому транзистору указаны максимально допустимые напряжения и токи на контактах. Превышение этих величин ведёт к избыточному нагреву и сокращению службы, а сильное превышение может привести к разрушению. Описанный выше транзистор — это так называемый NPN-транзистор. Называется он так из-за того, что состоит из трёх слоёв кремния, соединённых в порядке: Negative-Positive-Negative.

Где negative — это сплав кремния, обладающий избытком отрицательных переносчиков заряда n-doped , а positive — с избытком положительных p-doped.

PNP-транзисторы при обозначении отличаются направлением стрелки. Стрелка всегда указывает от P к N. Они позволяют оперировать гораздо большими мощностями при тех же размерах. По аналогии с биполярными транзисторами, полевые различаются полярностью. Выше был описан N-Channel транзистор. Они наиболее распространены. Типичной задачей микроконтроллера является включение и выключение определённого компонента схемы. Сам микроконтроллер обычно имеет скромные характеристики в отношении выдерживаемой мощности.

Так Ардуино, при выдаваемых на контакт 5 В выдерживает ток в 40 мА. Мощные моторы или сверхъяркие светодиоды могут потреблять сотни миллиампер.

При подключении таких нагрузок напрямую чип может быстро выйти из строя. Кроме того для работоспособности некоторых компонентов требуется напряжение большее, чем 5 В, а Ардуино с выходного контакта digital output pin больше 5 В не может выдать впринципе. Зато, его с лёгкостью хватит для управления транзистором, который в свою очередь будет управлять большим током.

Допустим, нам нужно подключить длинную светодиодную ленту, которая требует 12 В и при этом потребляет мА:. Теперь при установке выхода в логическую единицу high , поступающие на базу 5 В откроют транзистор и через ленту потечёт ток — она будет светиться. При установке выхода в логический ноль low , база будет заземлена через микроконтроллер, а течение тока заблокированно. Обратите внимание на токоограничивающий резистор R.

Он необходим, чтобы при подаче управляющего напряжения не образовалось короткое замыкание по маршруту микроконтроллер — транзистор — земля. Главное — не превысить допустимый ток через контакт Ардуино в 40 мА, поэтому нужно использовать резистор номиналом не менее:. Оно зависит от материала из которого он изготовлен и обычно составляет 0. Но совершенно не обязательно держать ток на пределе допустимого. Необходимо лишь, чтобы показатель gain транзистора позволил управлять необходимым током.

В нашем случае — это мА. Нам подойдёт резистор номиналом от Ом до 4. Для устойчивой работы с одной стороны и небольшой нагрузки на чип с другой, 2. А благодаря своим высоким характеристикам схема с использованием MOSFET позволяет управлять очень мощными компонентами. Вики Видео Форум Блог. Подключение транзисторов для управления мощными компонентами. В прототипировании чаще остальных встречаются корпусы: TO — компактный, для небольших нагрузок. Биполярные транзисторы BJT, Bipolar Junction Transistors имеют три контакта: Коллектор collector — на него подаётся высокое напряжение, которым хочется управлять.

База base — через неё подаётся небольшой ток , чтобы разблокировать большой; база заземляется, чтобы заблокировать его. NPN более эффективны и распространены в промышленности. Полевые транзисторы обладают тремя контактами: Сток drain — на него подаётся высокое напряжение, которым хочется управлять.

Затвор gate — на него подаётся напряжение, чтобы разрешить течение тока; затвор заземляется, чтобы заблокировать ток. Допустим, нам нужно подключить длинную светодиодную ленту, которая требует 12 В и при этом потребляет мА: Теперь при установке выхода в логическую единицу high , поступающие на базу 5 В откроют транзистор и через ленту потечёт ток — она будет светиться.

Главное — не превысить допустимый ток через контакт Ардуино в 40 мА, поэтому нужно использовать резистор номиналом не менее: здесь U d — это падение напряжения на самом транзисторе. Если вместо биполярного транзистора использовать полевой, можно обойтись без резистора: это связано с тем, что затвор в таких транзисторах управляется исключительно напряжением: ток на участке микроконтроллер — затвор — исток отсутствует.

Инструменты пользователя Войти. Недавние изменения Управление медиафайлами Все страницы.

Разновидности полевых транзисторов

Совершенствование полевых транзисторов не стоит на месте. И сегодня полевые транзисторы с управляющим переходом уходят в прошлое, а на их замену приходят более соверженные транзисторы с изолированным затвором. Исходя из зарубежной аббривеатуры эти транизисторы называют mosfet-транзисторами. Кто -то их так и называет «мосфетики». Имя обязательное. Видеокурс «Черчение схем в программе sPlan 7».

Полевые транзисторы, принцип действия, схема включения. основные параметры мдп-транзистора.

Принцип работы полевого моп (mosfet) транзистора

Трехслойная структура транзистора Металл — Оксид — Полупроводник. Он обладает рядом достоинств перед транзисторами биполярного типа. Эти свойства выражается и при действии транзистора в линейном режиме и в режиме переключения. Использование в конструкции импульсных источников питания высокой частоты в качестве дискретных компонентов, в устройствах инверторного преобразования и регуляторах скорости электродвигателей различного типа. Использование их в конструкции высокочастотных генераторов применяемых для индукционного нагрева, в ультразвуковых генераторах, усилителях звука и устройствах периферийного назначения для компьютеров. Использование транзисторов в регуляторах скорости ограниченно низким напряжением подключением к аккумуляторам и небольшой мощностью, потому как кремниевая поверхность способна выдержать высокое напряжение в закрытом состоянии и низкое падение в открытом состоянии. Принцип действия прибора зависит от изменения в полупроводнике электрического поля, происходит поляризация изолированного затвора. Он представляет собой прибор, в котором для изготовления затвора использовалась двуокись кремния SiO2, для современных МОП-транзисторов в качестве материала для затвора применяют поликристаллический кремний.

MOSFET транзисторы

Транзистор — это полупроводниковый прибор, предназначенный для управления электрическим током. Его свойства позволяют решать задачи по выключению или включению тока в электрической цепи печатной платы, или его управление. Видов транзисторов достаточно много. Ниже мы рассмотрим несколько основных типов. Полевые транзисторы делятся на: полевые транзисторы с каналом р- типа и n- типа.

Да-да… это все слова синонимы и относятся они к одному и тому же радиоэлементу.

MOSFET транзисторы

Рассматриваются различные типы и страктуры МОП-транзисторов, технологии их изготовления. Также приводятся основные способы и принципы применения МОП-транзисторов в силовых устройствах. На рис. На примере этой структуры можно уяснить основной принцип работы МОП-транзистора. На приведенной характеристике указан уровень напряжения V T , при котором формируется канал. Этот факт определяет существование такой важной характеристики МОП-транзистора, как крутизна.

Структура и принцип работы МОП транзистора

Полевой транзистор с изолированным затвором — это транзистор, затвор которого электрически изолирован от проводящего канала полупроводника слоем диэлектрика. Благодаря этому, у транзистора очень высокое входное сопротивление у некоторых моделей оно достигает 10 17 Ом. Принцип работы этого типа полевого транзистора, как и полевого транзистора с управляющим PN-переходом , основан на влиянии внешнего электрического поля на проводимость прибора. МДП-транзисторы делятся на два типа — со встроенным каналом и с индуцированным каналом. В каждом из типов есть транзисторы с N—каналом и P-каналом.

Устройство и принцип работы МДП-транзистора. ВАХ МДП-транзистора. Обозначение МДП-транзистора.

Научный форум dxdy

Мощные транзисторы MOSFET хорошо известны своей исключительной скоростью переключения при весьма малой мощности управления, которую нужно прикладывать к затвору. Основная причина в том, что затвор изолирован, поэтому требуется мощность только на перезаряд емкости затвор-исток, и в статическом режиме цепь затвора практически не потребляет тока. Основные недостатки, которые не дают MOSFET стать «идеальным», это сопротивление открытого канала R DS on , и значительная величина положительного температурного коэффициента чем выше температура, тем выше сопротивление открытого канала.

Транзисторы: схема, принцип работы,​ чем отличаются биполярные и полевые

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: 📕#13.1 Полевые MOSFET транзисторы с изолированным затвором. Как работает МОП транзистор

Транзистор — повсеместный и важный компонент в современной микроэлектронике. Его назначение простое: он позволяет с помощью слабого сигнала управлять гораздо более сильным. Иными словами: это кнопка, которая нажимается не пальцем, а подачей напряжения. В цифровой электронике такое применение наиболее распространено. Транзисторы выпускаются в различных корпусах: один и тот же транзистор может внешне выглядеть совершенно по разному.

Трехслойная структура транзистора Металл — Оксид — Полупроводник. Он обладает рядом достоинств перед транзисторами биполярного типа.

Да-да… это все слова синонимы и относятся они к одному и тому же радиоэлементу. Если преобразовать на наш могучий русский язык, то получается как полевой транзистор со структурой Металл Оксид Полупроводник или просто МОП-транзистор ;-. С чем это связано? Об этих и других вещах вы узнаете в нашей статье. Не переключайтесь на другую вкладку! Как вы могли заметить, разница только в обозначении самого канала. С индуцированным каналом он обозначается штриховой линией, а со встроенным каналом — сплошной.

Рождение твердотельной электроники можно отнести к году. Именно тогда Майкл Фарадей экспериментируя с сульфидом серебра, обнаружил, что проводимость данного вещества растет с повышением температуры, в противоположность проводимости металлов, которая в этом случае уменьшается. Это явление Фарадей не смог объяснить. Следующим этапом в развитии твердотельной электроники стал год, когда немецкий физик Фердинанд Браун опубликовал свою статью в одном из журналов, где он описал важнейшее свойство полупроводников на примере серных металлов — возможность проводить ток только в одном направлении.

Принцип и применение схемы защиты от перегрузки по току

 

Теплые подсказки: слово в этой статье около 2800, а время чтения около 15 минут.

Резюме

Многие электронные устройства имеют номинальный ток. Как только устройство превысит номинальный ток, оно сгорит. Таким образом, эти устройства имеют модуль защиты по току, когда ток превышает установленный ток, устройство автоматически отключается, чтобы защитить устройство, которое является защитой от перегрузки по току. Например, USB-интерфейс на материнской плате компьютера, USB-защита от перегрузки по току, как правило, должна защищать материнскую плату от сжигания. Эта статья покажет вам, что такое защита от перегрузки по току; типы защиты от перегрузки по току; его принцип и приложения.

---

Каталог

РЕЗЮМЕ

КАТАЛОГ

I Что такое защита над надзором.

III Типы защиты от перегрузки по току

IV Примеры применения схемы защиты от перегрузки по току 4.1 Трансформатор 9 4.2 Двигатель0003

V Схема защиты от чрезмерного тока в конструкции питания переключения

VI Заключение

VII FAQ

VII FAQ

---

VII FAQ

. Over Current Protection) — это действие устройства защиты по току, когда ток превышает заданный максимум. Когда ток, протекающий через защищенный оригинал, превышает заданное значение, срабатывает защитное устройство, и время используется для обеспечения селективности действия, отключения автоматического выключателя или подачи сигнала тревоги.

 

Многие электронные устройства имеют номинальный ток. Как только устройство превысит номинальный ток, оно сгорит. Таким образом, эти устройства имеют модуль защиты по току, когда ток превышает установленный ток, устройство автоматически отключается, чтобы защитить устройство, которое является защитой от перегрузки по току. Например, USB-интерфейс на материнской плате компьютера, USB-защита от перегрузки по току, как правило, должна защищать материнскую плату от сжигания.

Цепь питания с функцией защиты от перегрузки по току

 

Защита от перегрузки по току включает защиту от короткого замыкания и защиту от перегрузки. Защита от короткого замыкания характеризуется большим током уставки и мгновенным срабатыванием. В качестве компонентов защиты от короткого замыкания часто используются электромагнитные расцепители тока (или реле), предохранители. Защита от перегрузки характеризуется меньшим током уставки, обратнозависимым действием. Тепловое реле, электромагнитные реле тока с задержкой, обычно используемые в качестве компонентов защиты от перегрузки.

 

Плавкие предохранители также широко используются в качестве компонентов защиты от перегрузок без большого ударного тока.

 

В системе TN при использовании предохранителей для защиты от короткого замыкания номинальный ток расплава должен быть меньше 1/4-фазного тока короткого замыкания. При защите автоматическим выключателем ток уставки расцепителя максимального тока мгновенного действия или короткой задержки должен быть меньше 2/3 тока однофазного короткого замыкания.

 

Изучите информацию о защите от перегрузки по току более интуитивно: 

Как защитить цепи от скачков перегрузки по току

---

II Как работает защита от перегрузки по току?

В случае межфазного короткого замыкания или ненормального увеличения нагрузки в электросети, или снижения уровня изоляции резко возрастает ток и резко падает напряжение. Защита от перегрузки по току заключается в установке рабочего тока токового реле в соответствии с требованиями линейной селективности. Когда ток короткого замыкания в линии достигает значения срабатывания реле тока, реле тока действует в соответствии с селективными требованиями устройства защиты, выборочно отключая линию повреждения и запуская реле времени через свои контакты.

 

После заданной задержки реле времени касается точки замыкания, катушка отключения автоматического выключателя включается, автоматический выключатель отключается, линия повреждения отключается, одновременно срабатывает сигнальное реле , сигнальное табло падает, и включается световой или звуковой сигнал.

 

При возникновении непредвиденных обстоятельств, таких как короткое замыкание нагрузки, перегрузка или отказ цепи управления, через переключающий транзистор в регуляторе будет протекать чрезмерный ток, что приведет к увеличению энергопотребления лампы и выделению тепла. При отсутствии устройства защиты от перегрузки по току может выйти из строя мощный переключающий транзистор.

 

Поэтому в импульсных регуляторах обычно используется защита от перегрузки по току. Самый экономичный и удобный способ – использовать предохранитель. Из-за малой теплоемкости транзисторов обычные предохранители вообще не могут обеспечить защиту. Обычно используются быстродействующие предохранители. Преимуществом этого метода является простота защиты, но характеристики предохранителя необходимо выбирать в соответствии с требованиями безопасной рабочей зоны конкретного переключающего транзистора. Недостатком этой меры защиты от перегрузки по току является неудобство частой замены предохранителя.

Схема защиты инвертора от перегрузки по току

Защита от ограничения тока и защита от отключения тока, обычно используемые в линейных регуляторах, могут применяться в импульсных регуляторах. Однако, в соответствии с характеристиками импульсного регулятора, выход этой схемы защиты не может напрямую управлять переключающим транзистором, но выход защиты от перегрузки по току должен быть преобразован в импульсную команду для управления модулятором для защиты переключающего транзистора.

 

Для обеспечения защиты от перегрузки по току, как правило, необходимо использовать последовательный резистор в цепи, что повлияет на эффективность источника питания, поэтому он в основном используется в импульсных регуляторах малой мощности. В мощных импульсных регулируемых источниках питания, учитывая потребляемую мощность, следует по возможности избегать выборочного резистора. Поэтому защита от перегрузки по току обычно преобразуется в защиту от повышенного и пониженного напряжения.

 

Предусмотрено защитное устройство в начале рассматриваемой цепи (см. следующий рисунок)

Действует на отключение тока за время, меньшее, чем задано характеристикой I2t кабеля цепи

Но допуская неограниченное протекание максимального тока нагрузки IB

Характеристики изолированных проводников при протекании токов короткого замыкания можно для периодов до 5 секунд после возникновения короткого замыкания приблизительно определить по формуле:

I2t = k2 S2

, что показывает, что допустимое выделение тепла пропорционально квадрату площади поперечного сечения проводника.

где

t = продолжительность тока короткого замыкания (секунды)

S = площадь поперечного сечения изолированного проводника (мм2)

I = ток короткого замыкания (действующее значение А)

k = постоянная изолированного проводника (значения k приведены на рисунке 5)

Для данного изолированного проводника максимально допустимый ток зависит от окружающей среды. Например, при высокой температуре окружающей среды (θa1 > θa2) Iz1 меньше, чем Iz2 (см. рис. 5). θ означает «температура».

Примечание:

ISC = 3-фазный ток короткого замыкания

ISCB = 3-фазн. ток отключения автоматического выключателя при коротком замыкании

Ir (или Irth)[1] = регулируемый «номинальный» уровень тока; например автоматический выключатель на номинальный ток 50 А можно отрегулировать так, чтобы он имел защитный диапазон, т. е. обычный уровень отключения при перегрузке по току, аналогичный уровню автоматического выключателя на 30 А.

 

---

III Типы максимальной токовой защиты

• Комплексный тип: различные защиты в линию.

• Тип ограниченной мощности: ограниченный выход общей мощности

• Тип перемотки: начальный ток постоянный, напряжение падает до определенного значения ток начал уменьшаться.

• Тип воспроизведения: перегрузка по току, текущее напряжение упало до 0, а затем снова и снова начало расти.

• Постоянный ток: постоянный ток, падение напряжения

• Сравнение нескольких методов защиты от перегрузки по току

Несколько методов защиты от перегрузки по току перечислены в таблице 1.

Режим цепи	Используемые компоненты	Сложность отладки	Степень защиты	Потребляемая мощность	Влияние на эффективность
Цепь ограничения первичного тока резистора	несколько	легкий	Бедный	большой	больше
Цепь ограничения тока основного привода	меньше	проще	хуже	больше	большой
Нет схемы ограничения силы тока	еще	проще	лучше	меньше	меньше
555 Цепь ограничения тока таймера	много	легкий	хорошо	маленький	маленький

IV Примеры применения схемы защиты от перегрузки по току

Защита от перегрузки по току возникает, когда ток короткого замыкания в цепи достигает значения срабатывания реле тока, ток реле тока устанавливается в соответствии с требованиями селективности линии. Термисторы PTC для защиты от перегрузки по току уменьшают остаточный ток, ограничивая потребление всей линии внезапным изменением их сопротивления.

 

Они могут заменить традиционный предохранитель, широко используемый в двигателях, трансформаторах, импульсных источниках питания, электронных схемах, тепловой защите от перегрузки по току, традиционный предохранитель не может быть восстановлен после перегорания линии, и защита от перегрузки по току с Термистор PTC после устранения неисправности Может быть восстановлен до состояния защиты, когда неисправность возникает снова, может быть реализована функция защиты от перегрузки по току.

4.1 Трансформатор

Первичное напряжение трансформатора напряжения составляет 220 В, вторичное напряжение составляет 16 В, вторичный ток составляет 1,5 А, первичный ток вторичной неисправности составляет около 350 мА, состояние защиты должно быть введено в течение 10 минут, температура рабочей среды трансформатора составляет -10-40 ℃, 15 ~ 20 ℃, термистор PTC установлен рядом с трансформатором, пожалуйста, выберите термистор PTC для первичной защиты.

Данное напряжение трансформатора составляет 220 В, с учетом колебаний мощности максимальное рабочее напряжение должно достигать 220 В × (1 + 20%) = 264 В

Выбор максимального рабочего напряжения термистора PTC 265 В.

После расчета и фактических измерений первичный ток трансформатора составляет 125 мА при нормальной работе. Учитывая, что температура окружающей среды термистора PTC составляет до 60 ℃, можно определить, что нерабочий ток должен составлять 130 ~ 140 мА при 60 ℃.

Принимая во внимание положение монтажа термистора PTC, температура окружающей среды может достигать -10 ℃ или 25 ℃, рабочий ток может быть определен при -10 ℃ или 25 ℃ и должен составлять 340 ~ 350 мА, время работы около 5 минут.

Термистор PTC, включенный последовательно в первичную обмотку, результирующее падение напряжения должно быть как можно меньше, сам термистор PTC, мощность нагрева должна быть как можно меньше, общее падение напряжения термистора PTC должно быть менее 1% от общего мощность, R25 Рассчитано:

220 В × 1% ÷ 0,125 А = 17,6 Ом

Фактическое измерение, короткое замыкание вторичной обмотки трансформатора, ток первичной обмотки до 500 мА, с учетом короткого замыкания первичной обмотки при наличии большей части тока через термистор PTC для определения максимального тока выше 1A.

Принимая во внимание, что температура окружающей среды термистора PTC в месте установки может достигать 60 ℃, выбранная температура Кюри должна быть на основе 100 ℃. Но принимая во внимание низкую стоимость и то, что термистор PTC не установлен в корпусе линии трансформатора, более высокая температура поверхности не окажет неблагоприятного воздействия на трансформатор. Таким образом, можно выбрать температуру Кюри 120 ℃, чтобы термистор PTC мог уменьшить диаметр и снизить стоимость.

В соответствии с приведенными выше требованиями, см. спецификацию, выбранный стандарт, как показано ниже: 

А именно: максимальное рабочее напряжение составляет 265 В, номинальное сопротивление нулевой мощности составляет 15 Ом ± 25 %, рабочий ток составляет 140 мА, рабочий ток составляет 350 мА, максимальный ток 1,2 А, температура Кюри 120 ℃ и максимальный размер 11,0 мм.

4.2 Двигатель

Когда двигатель запустится, нажмите кнопку блокировки SBi, пуск завершится (после того, как скорость двигателя стабилизируется), снова нажмите SBi, и сработает схема защиты. Для двигателей с коротким временем пуска (например, несколько секунд) SBi также может использовать обычные кнопки, если SBi удерживается нажатой во время процесса пуска.

 

Когда двигатель работает нормально, вторичный наведенный потенциал трансформатора тока TAi~TA3 мал, и его недостаточно для срабатывания тиристора V. Как показано ниже.

---

Импульсный источник питания обычно используется схема защиты от перегрузки по току.

Через преобразователь вторичный ток, полученный преобразователем I/V, преобразуется в напряжение. После того, как напряжение становится постоянным, оно сравнивается с установленным значением с помощью компаратора напряжения. Если напряжение постоянного тока выше установленного значения, выдается идентификационный сигнал. Однако этот датчик обнаружения обычно используется для контроля индукционного источника питания с током нагрузки.

 

Поэтому мы должны принять следующие меры. Так как пусковой ток в несколько раз превышает номинальный ток при пуске индуктивного источника питания и намного больше, чем ток в конце пуска. в случае простого контроля тока батареи необходимый выходной сигнал должен быть получен при запуске индуктивного источника питания. Мы должны использовать таймер для установки времени запрета, чтобы индукционный источник питания не получил ненужного выходного сигнала до окончания запуска. По истечении таймера источник питания перейдет в состояние запланированного мониторинга.

Импульсный блок питания генерирует высокий пусковой ток при включении питания. Следовательно, устройство плавного пуска для предотвращения пускового тока должно быть установлено на входе источника питания, чтобы эффективно снизить пусковой ток до допустимого диапазона. Пусковой ток в основном вызван зарядкой конденсатора фильтра, конденсатор на обмене показал более низкий импеданс в начале включения переключателя. При отсутствии каких-либо защитных мер пусковой ток может достигать сотен А.

 

На входе импульсного источника питания обычно используется схема фильтрации конденсаторов, показанная на рис. 6, конденсатор фильтра С может использовать низкочастотные или высокочастотные конденсаторы, низкочастотные конденсаторы должны быть параллельны емкости высокочастотных конденсаторов. конденсаторы, выдерживающие ток заряда и разряда.

 

На рисунке токоограничивающий резистор Rsc, вставленный между выпрямлением и фильтрацией, предназначен для предотвращения воздействия пускового тока. Замыкание Rsc ограничивает зарядный ток конденсатора C. И через некоторое время напряжение на C достигает заданного значения или напряжение на конденсаторе C1 достигает рабочего напряжения реле T, и Rsc замыкается. В то же время SCR также можно использовать для замыкания Rsc. При замыкании из-за отсечки тринистора конденсатор С заряжается через Rsc. Через некоторое время тринистор включается, замыкая накоротко токоограничивающий резистор Rsc.

Схема ограничения тока, изображенная на рисунке ниже, подходит для источников питания различных цепей. Выходная часть этой схемы делит землю со схемой управления.

 

Принцип работы: при нормальных условиях работы Il, втекающий в Rsc, не вызывает большого падения напряжения, тогда Q1 не будет включен. Если ток нагрузки достаточно велик, на Rsc будет генерироваться напряжение, обеспечивающее проводимость Q1. Если Q1 находится в выключенном состоянии, а C1 будет полностью разряжен, когда Ic1=0, Q2 также будет в выключенном состоянии. Если ток Il постепенно увеличивается, то Il*Rsc=VbeQ1+Ib1R1

 

В это время ток Ic1 будет протекать через коллектор, и следующая постоянная времени будет заряжать C1 T=R2*C1

Тогда напряжение на C1 будет: Vc1=Ib2R3+VbeQ2

Для минимизации влияние напряжения конденсатора на нагрузку, мы можем использовать трубку стула Дарлинга с более высоким HFE вместо Q2, так что базовый ток может быть ограничен микроамперами. При выборе резистора R4 надо намного больше, чем R3. Таким образом, при перегрузке по току конденсатор С1 будет быстро разряжаться.

Значение 　　R2 следующее:

IBL=(V1-VBEQ1)/R1

и Ic1=HfeQ1IBLMAX

Таким образом, R2 «=(V1-VCEMAX) R1/(V1-VBEQ1)

3

С правильным схема, VCE может быстро достичь своего значения напряжения и сместить транзистор Q2 во включенное состояние, чтобы можно было отключить управляющий сигнал регулятора. Если используется схема управления IC PWM с компаратором фиксированного ограничения тока, схема, показанная на рисунке 1B, мы помещаем резистор ограничения тока RSC на положительную клемму выхода, и можно получить хороший эффект ограничения тока.

Когда выходная мощность имеет перегрузку или короткое замыкание, значение Vce IGBT становится больше. По этому принципу мы можем принять защитные меры на цепи. Обычно для этого используется выделенный привод EXB841, внутренняя схема которого может быть реализована с помощью затвора и мягкого отключения, а также имеет функцию внутренней задержки. Вы можете устранить помехи, вызванные неисправностью.

 

Принцип его работы показан на рис. 8. Информация о перегрузке по току Vce с IGBT не отправляется напрямую на контакт 6 контроля напряжения коллектора EXB841, а быстро восстанавливается диодом VD1. Затем подключается к выводу 6 EXB841 через выход IC1 компаратора. Устранение прямого падения напряжения зависит от текущей ситуации, использование порогового компаратора для повышения точности определения тока. В случае перегрузки по току драйвер: Низкоскоростная схема отключения EXB841 будет медленно отключать IGBT, чтобы предотвратить повреждение устройств IGBT скачками тока коллектора.

---

VI Заключение

В последние годы импульсный источник питания получил широкое распространение, и к его надежности также предъявляются повышенные требования. Если электронный продукт выходит из строя, если входной конец электронного продукта закорочен или выходной конец открыт, источник питания должен отключить свое выходное напряжение, чтобы защитить силовой полевой МОП-транзистор и выходное конечное устройство от повреждения. В противном случае электронное изделие может быть дополнительно повреждено или даже привести к поражению электрическим током и возгоранию операторов. Следовательно, необходимо улучшить защиту от перегрузки по току импульсного источника питания.

 

---

VII Часто задаваемые вопросы

1. Что такое схема защиты от перегрузки по току?

Устройства защиты от перегрузки по току включают автоматические выключатели и предохранители. Устройства защиты от перегрузки по току предназначены для защиты от потенциально опасных последствий перегрузок по току, таких как ток перегрузки или ток короткого замыкания, который создает ток короткого замыкания.

 

2. Какова цель защиты от перегрузки по току?

Устройства защиты от перегрузки по току защищают проводники цепи двумя способами. Они защищают проводники от условий перегрузки, а также от короткого замыкания или замыкания на землю. Если вы поместите слишком большую нагрузку на цепь, устройство перегрузки по току разомкнется.

 

3. Каковы два основных принципа перегрузки по току?

Три основные категории или типы перегрузки по току: перегрузка, короткое замыкание и замыкание на землю.

 

4. Как работают устройства защиты от перегрузки по току?

Устройство защиты от перегрузки по току защищает цепь, размыкая устройство, когда ток достигает значения, вызывающего чрезмерное или опасное повышение температуры проводников. Большинство устройств защиты от перегрузки по току реагируют как на значения тока короткого замыкания или замыкания на землю, так и на условия перегрузки.

 

5. Как защитить цепь максимального тока?

Плавкие предохранители используются для защиты печатной платы от перегрузок по току. Стеклянный предохранитель можно использовать в качестве вставного предохранителя или в держателе предохранителя.

 

6. В чем разница между перегрузкой и перегрузкой по току?

Защита от перегрузки по току — это защита от чрезмерных токов или токов, превышающих допустимый номинальный ток оборудования. Как правило, он действует мгновенно. … Защита от перегрузки — это защита от перегрузки по току, которая может вызвать перегрев защищаемого оборудования.

 

7. Каковы основные принципы защиты от перегрузки по току?

Релейная защита от перегрузки по току и предохранители используют принцип, согласно которому, когда ток превышает заданное значение, это указывает на наличие неисправности (короткое замыкание). Эта схема защиты находит применение в радиальных распределительных системах с одним источником. Это довольно просто реализовать.

 

8. Что такое максимальная токовая защита?

Устройство мгновенного действия с высокой уставкой может использоваться там, где полное сопротивление источника мало по сравнению с полным сопротивлением защищаемой цепи. Это позволяет сократить время работы при возможно высоких уровнях короткого замыкания.

 

9. Что такое максимальная токовая защита?

Максимальная токовая защита (MOCP) — это автоматический выключатель максимального размера, который можно использовать для защиты ПРОВОДА и оборудования в условиях ожидаемого отказа. MOCP/MOP учитывает скачки напряжения при запуске и старение компонентов.

 

10. В чем разница между перегрузкой и коротким замыканием?

Короткое замыкание возникает при замыкании линии на землю. Перегрузка возникает, когда оборудование потребляет избыточный ток от источника питания. Короткое замыкание обычно происходит, когда нейтральный и активный провода соприкасаются друг с другом. Перегрузка возникает, когда количество устройств, подключенных к одному сокету, больше.

 

---

Книга Рекомендация

Руководство по внедрению защиты электроэнергии как в новых, так и в существующих системах на индивидуальных и коммерческих объектах. Сосредоточив внимание на системах в диапазоне от низкого до среднего напряжения, книга помогает в решении проблем защиты и координации с использованием микрокомпьютеров, а также более традиционных методов. В тексте представлены пошаговые процедуры для быстрого решения проблем. В нем показано, как проектировать интеллектуальное распределительное устройство, и содержится важная информация о настройке рабочей станции защиты и координации. Текст должен помочь выполнить требования Национального электротехнического кодекса и Национального института стандартов.

—Майкл А. Энтони (автор)

 

---

Соответствующая информация о «История интегральных схем и ее типы упаковки»

О статье «История интегральных схем и ее типы упаковки». Если у вас есть идеи получше, не не стесняйтесь писать свои мысли в следующей области комментариев. Вы также можете найти дополнительные статьи об электронных полупроводниках через поисковую систему Google или обратиться к следующим связанным статьям.

 

• Руководство по схеме защиты от электростатического разряда

• Как определить схему импульсной цепи

• Защита цепи светодиодного освещения

• Схема переключения транзисторов и ее теория

 

Лучшие продажи диода

Фото

Деталь

Компания

Описание

Цена (долл. США)

Альтернативные модели

Часть	Сравнить	Производители	Категория	Описание

Заказ и качество

Изображение

Произв. Деталь №

Компания

Описание

Пакет

ПДФ

Кол-во

Цена (долл. США)

Поделиться

HEMT на базе InP | Энциклопедия МДПИ

Транзисторы с высокой подвижностью электронов (HEMT), также известные как HFET или полевые транзисторы с модуляционным легированием (MODFET), представляют собой разновидность полевых транзисторов, способных обеспечивать высокие уровни характеристик на микроволновых частотах.

1. Введение

Транзистор с высокой подвижностью электронов (HEMT) был впервые продемонстрирован Такаши Мимурой и его коллегами из Fujitsu Labs в 1980 году ^[1] . HEMT, основанный на концепции модуляционного легирования, был впервые продемонстрирован Рэем Динглом и сотрудниками Bell Labs в 1919 году.78 ^[2] . Благодаря развитию технологии запрещенной зоны структура с модуляционным легированием создает системы двумерного электронного газа (2-DEG) на границе раздела между двумя типами составных полупроводников III-V с различной шириной запрещенной зоны. 2-DEG демонстрирует выдающиеся характеристики переноса электронов в HEMT, что делает устройство пригодным для применения в высокоскоростных цепях. За последние три десятилетия HEMT были продемонстрированы в нескольких системах материалов, таких как AlGaAs/GaAs, AlGaN/GaN ^{[3] [4]} и InAlAs/InGaAs ^[5] . HEMT в основном доступны в двух вариантах: псевдоморфный HEMT (pHEMT) и метаморфный HEMT (mHEMT) ^{[6] [7]} . В настоящее время, с сокращением затрат, HEMT более широко используются в мобильных телекоммуникациях, а также в различных линиях микроволновой радиосвязи и во многих других приложениях для проектирования радиочастот.

2. HEMT на основе InP

HEMT InAlAs/InGaAs на подложке InP, также называемые HEMT на основе InP, демонстрируют выдающиеся характеристики низкого уровня шума, высокой частоты и высокой добавленной мощности ^[8] . Это первые транзисторы в материальных системах, которые одновременно демонстрируют значения частоты среза усиления по току (ft), превышающие 600 ГГц, и значения максимальной частоты генерации (fmax), превышающие 1 ТГц ^[9] . Увеличение содержания InAs в сплаве InGaAs в значительной степени улучшает электронно-транспортные свойства и увеличивает разрыв зоны проводимости, что приводит к усилению удержания носителей на границе раздела (канале). HEMT на основе InP являются многообещающими устройствами для достижения сверхвысокой скорости работы из-за их большой концентрации носителей и высокой подвижности носителей, достигаемой этой системой материалов. В настоящее время спрос на высокочастотные транзисторы становится все больше, потому что рабочая частота высокоскоростных приложений становится все выше и выше, таких как высокочастотные беспроводные системы, спутниковая связь, высокоскоростная волоконно-оптическая система связи, критически важные полупроводниковые ИС. и так далее. Поскольку транзисторы с высокой подвижностью электронов (HEMT) на основе InP демонстрируют превосходные характеристики с низким уровнем шума и относительной частотой, поэтому они считаются ключевыми компонентами монолитных интегральных схем миллиметрового диапазона (MMIC), кроме того, они имеют очевидные преимущества в применении. малошумящие усилители при экстремально низкой температуре ^[10] .

Устройства HEMT на основе InP изготавливаются путем эпитаксиальной структуры на полуизолированной подложке InP. Снизу вверх эпитаксиальные структуры обычно представляют собой буферный слой InAlAs, канальный слой InGaAs, изолирующий слой InAlAs, легирующий слой Si δ, барьерный слой InAlAs, слой ограничителя травления InP и защитный слой InGaAs. Гетеропереход в устройствах HEMT на основе InP образован δ-легированным слоем InAlAs и нелегированным слоем InGaAs: донорная примесь Si в слое InAlAs высвобождает электроны, которые переносятся со стороны InAlAs с широкой запрещенной зоной на сторону InGaAs с узкой запрещенной зоной, образуя двумерный электронный газ (2DEG). Процесс переноса реализует пространственное разделение между атомами 2DEG и Si, что увеличивает концентрацию носителей в канале и уменьшает влияние донорных примесей на транспортирующий носитель. Следовательно, мобильность носителей в HEMT на основе InP очень высока, что делает устройства очевидными преимуществами в высокоскоростных схемах. Изолирующий слой InAlAs полезен для полного разделения ионизированных примесей и 2DEG в космосе. Функция буферного слоя InAlAs заключается в реализации перехода от слоя InP к слою InGaAs, который снимает напряжение, вызванное несоответствием решеток между подложкой и каналом, и предотвращает распространение дефектов подложки на канал. Т-образный затвор обычно образует контакт Шоттки с барьерным слоем InAlAs или стопорным слоем InP.

3. Принцип работы

Принцип работы HEMT на основе InP очень похож на принцип работы металлооксидно-полупроводникового полевого транзистора (MOSFET): когда напряжение на затворе равно нулю, уровни Ферми в барьерном слое и канальном слое сбалансированы, таким образом в канале образуется определенная концентрация 2ДЭГ, поэтому традиционное НЕМТ-устройство нормально включено; При отрицательном смещении затвора уровень Ферми в барьерном слое поднимается вверх, а уровень Ферми в канале падает, концентрация 2DEG в канале начинает уменьшаться до нуля. Наоборот, когда затвор смещен положительно, уровень Ферми в барьерном слое падает, а уровень Ферми в канале повышается, поэтому концентрация 2DEG увеличивается, пока не достигнет значения насыщения.

4. Ход исследований

В связи с непрерывным развитием технологии затворов HEMT на основе InP с 1980-х по 2020-е годы длина затвора устройства была уменьшена с 1 мкм до 25 нм. Насколько известно, максимальная крутизна HEMT на основе InP может достигать 3000 мс/мм, максимальная ft может достигать 703 ГГц, а максимальная fmax может достигать 1,5 ТГц ^[11] . Ведущие международные исследовательские институты для HEMT на основе InP включают Northrop Grumman, Массачусетский технологический институт (MIT), Nippon Telegraph & Telephone (NTT), Технологический университет Чалмерса и т. Д. Помимо сокращения длины затвора устройства, можно использовать многие другие методы. пытались полностью улучшить частотные характеристики HEMT на основе InP, например, вставив тонкий слой InAs в слой канала InGaAs, чтобы сформировать составной канал, чтобы увеличить содержание In в канале, тем самым улучшив транспортные характеристики несущей в канале, оптимизировав омический контакт технология снижения контактного паразитного сопротивления устройства; уменьшение ширины выемки затвора (т.