MOSFET - vad är det? Strukturella och tekniska funktioner

I den här artikeln kommer du att lära dig mer om detta element som MOSFET. Det vill säga, vilka egenskaper, som används i modern elektronik, kommer att diskuteras nedan. Här hittar du två typer av effekttransistorer - MOSFET och IGBT. De används i pulsade hög effektomvandlare - växelriktare, nätaggregat. Det bör överväga alla funktioner av dessa element.

basinformation

Det bör noteras att IGBT och MOSFET-transistorer som kan ge en mycket hög effekt till lasten. I allt detta enheten verkar vara mycket små i storlek. Effektivitet överstiger transistorer har värden på 95%. MOSFET och IGBT har en sak gemensamt - de har luckor isolerade, konsekvens - relaterad styrparametrar. Negativ temperaturkoefficient av dessa anordningar som gör sådana transistorer vara resistenta mot kortslutningar. Hittills mosfety med normaliserad överbelastning tidsvärde som produceras av nästan alla företag.

Drivrutiner för management

Eftersom det inte finns någon ström i styrkretsen, i ett statiskt läge, kan du inte använda standardsystemet. Det är mer meningsfullt att använda en speciell förare - en integrerad krets. Många företag tillverkar apparater som gör att du kan hantera enstaka effekttransistorer, liksom broar och en halv mil (trefas och två-fas). De kan utföra en rad olika stödfunktioner - för att skydda mot överström eller kortslutning, liksom en stor spänningsfall i MOSFET drivkretsen. Vilken typ av krets kommer att diskuteras mer i detalj nedan. Det bör noteras att spänningsfallet över effekttransistorn styrkretsen - detta är en mycket farligt fenomen. Kraftfull mosfety kan ändras till ett annat driftsläge (linjär), så som kommer att misslyckas. Crystal transistor överhettas och bränner ut.

felmod

Home hjälpare funktion förare - det är överströmsskydd. Det är nödvändigt att titta närmare på effekttransistorn för att arbeta i ett av de lägen - kortslutning. Ström kan uppstå av någon anledning, men det vanligaste - krets av lasten eller på kroppen. Därför bör du korrekt genomföra management mosfetami.

Överbelastning inträffar på grund av vissa egenskaper hos kretsen. Möjlig förekomst av övergående eller återhämtningsbackström av en halvledardiod transistor axlar. Avlägsnande av sådan överbelastning inträffar kretsdesign metod. Begagnade kedja formningsbana (snubbers), utförs i resistorn grind styrkrets är isolerad från hög spänning och ström däcket.

Som transistorn slås på när ett fel inträffar i belastningen

När ett fel inträffar i belastningen, är strömmen i kollektorn kretsen begränsad till en spänning i porten, och transkonduktansförstärkare egenskaperna hos transistorn. Matningskretsen har sålunda en viss kapacitet, så den inre resistansen hos källan själv kan inte utöva sitt inflytande på kortslutningsströmmen. När omkopplaren inträffar, i transistorströmkapaciteten gradvis börjar uppträda eftersom det finns parasitinduktans i kollektorn kretsen. Detta faktum är anledningen till att det finns ett spänningsfall.

falska positiva

Efter övergången är klar, till effekttransistorn är fullt pålagda spänningen. Detta kommer att leda till det faktum att de flesta av makt kommer att skingras i halvledarkristall. Man kan dra slutsatsen att kortslutningsläget är säker på att avbrytas efter en viss tid. Det bör vara tillräckligt för att eliminera falsklarm. Typiskt är tiden i området 1 ... 10 mikrosekunder. transistor egenskaper skall vara sådana att tåla överbelastning lätt.

Ladda kortslutning när transistorn

Liknande fallet diskuterats ovan, är strömmen begränsad av egenskaperna hos transistorn. Den växer i en takt som bestäms av induktansen (parasitiska). Innan denna ström når ett konstant stationära värdet, kommer kollektorspänningen ökar. På grindspänningen ökas på grund av Miller-effekten.

Strömmen vid kollektorn ökar, och det kan i hög grad överskrida den stationära värdet. Det är det här läget finns inte bara att kanalen MOSFET är avstängd, men också är möjligheten att spänningsgränsen.

Den spänning som appliceras till grinden hos transistorn beror direkt kortslutningsström. Men med en minskning i porten spänning halvledarelementet är ganska intressant bild. Mättnadsspänningen ökas och som en konsekvens, är ledningsförluster ökat. Stabilitet hos kortslutningstransistor är nära relaterad till brantheten av dess egenskaper.

RS och strömförstärkningsfaktorn

Den högre KU vid mosfetov ström, desto lägre mättningsspänningen. De är också tåla kort tid överbelastning. Å andra sidan, halvledare, som är mer motståndskraftiga mot kortslutningar har en mycket hög mättningsspänning. Förluster har också mycket betydande.

Ju större det maximala värdet av kortslutningsströmmen har pioneer MOSFET än enkel bipolär transistor. Typiskt är det tio gånger den nominella strömvärdet (förutsatt att grindspänningen är tillåtet). De flesta av tillverkarna (europeiska och asiatiska) ger transistorer som tål sådana laster, och inte är skadade.

skydda föraren från höga sidan överbelastning

Det finns olika metoder för överbelastning resa element. Med hjälp av element från olika tillverkare kan genomföra eventuella skyddsfunktioner, det mest effektiva sättet. Om en överbelastning är nödvändigt att minska styrespänningen. I detta fall, ett erkännande av akutoperation tiden ökar.

Detta resulterar att eliminera falska utlösande skyddskretsar. Här är hur du kontrollerar MOSFET: försök att ändra kapacitansen hos kondensatorn. Om du ändrar svarstiden på en kortslutning, är hela kretsen fungerar. Kretsen använder flera element som har ett visst ansvar. Till exempel, kopplad till en förare "ERR" låter dig bestämma tids kondensator överbelastning analysen.

akut operation

Detta tidsintervall görs konstant strömomkopplingskretsen i kollektorn kretsen. Detta ger ett spänningsfall på styrelektroden av halvledarelementet. I så fall, om det inte finns någon upphörande av överbelastning, är transistorn avstängd efter 10 ms. Skyddet är inaktiverat efter kommer att tas bort från insignalen. Med detta gjort trigger skyddskrets.

När den tillämpas, är det nödvändigt att uppmärksamma sin tid genom vilken återförslutnings MOSFET-transistor. Vilken typ av till- och vilka funktioner? Notera att denna tid bör vara större än den termiska tidskonstanten (tid) av halvledarchip på vilket en transistor är tillverkad.

Nackdelarna med kretsen

I kretsen motstånd används som har en hög kapacitet, men de har en mycket hög induktans (parasitisk, på grund av användningen av vissa material och tekniker). Och för den perfekta fungera systemen är nödvändigt att behållaren har varit nära noll. Resistorer som används för mätning av pulsströmmen måste uppfylla ovanstående villkor. Ovanpå motstånden förlorar enorm makt. Och den påverkar effektiviteten i hela höga sidan drivkretsen.

Men det finns kopplingskretsar, som minskar effektförlusten. mättningsspänningen i varje fall beror på strömkollektorn. Mosfet (som är, diskuteras i artikeln) visar detta förhållande, kan man säga linjär på grund av det faktum att från transistorn drain-strömmen inte beror på motståndet kanalen (aktiv). Men kraftfull IGBT-transistorer detta förhållande är inte linjär, men kan du enkelt välja den spänning som motsvarar den erforderliga strömskydd.

Trefasiga brygg drivrutin

I sådana system som appliceras till en resistor som mäter det aktuella värdet. skyddsströmmen bestäms med hjälp av en spänningsdelare. Utbredd popularitet mottagna förar IR2130, vilka ger en stabil krets drift vid spänningar upp till 600 volt. Kretsen innefattar en fälteffekt typ transistor, vars kollektor är öppen (den tjänar för att indikera närvaron av fel). Mosfet monterad på kortet med hjälp av styva byglar i den kvalitativa isolering av dessa skäl. Det innefattar en förstärkare, som alstrar en viss referens- och återkopplingssignaler. Med föraren är bildad av en fördröjningstid mellan omkopplingstransistorerna hos de nedre och övre axlar för att förhindra uppträdandet av en genom ström.

Generellt, beroende på ändring tiden 0,2 ms ... 2. Den IR2130 drivrutinen används för att genomföra skyddssystemet, finns det ingen funktion för att begränsa det maximala värdet för styrspänningen vid tidpunkten för kortslutning. I utvecklingsfasen grenkretsar måste komma ihåg att avstängningen av bron sker efter 1 ms efter starten av en kortslutning. Följaktligen, är den nuvarande (i synnerhet i närvaro av en aktiv belastning) som är större än det värde som beräknades. För att återställa skyddsläget och återgå till arbete bör det ge strömmen föraren eller arkivering av sina ingångar spärrspänning.

Låg-side drivrutiner

För att producera styr MOSFET-transistorer av den nedre armen, det finns hög kvalitet chip företag Motorola, till exempel, MS33153. Denna drivrutin är speciell, eftersom det kan med framgång användas för två typer av skydd (spänning och ström). Det finns också en funktion som skiljer de två lägen - överbelastning och kortslutning. Det är möjligt att tillföra en spänning (negativ kontroll). Detta är användbart i de fall där det är nödvändigt att göra styrmoduler med hög kapacitet och tillräckligt hög gate kostnad. IGBT skyddsläge är inaktiverat (detta är de närmaste analog mosfetov) efter kraftförsörjningsspänningen sjunker under 11 volt.