Różne typy tranzystorów polowych (FET) i zasady działania

Wypróbuj Nasz Instrument Do Eliminowania Problemów





Klaster tranzystorów polowych

Klaster tranzystorów polowych

Tranzystor polowy lub FET to tranzystor, w którym prąd wyjściowy jest kontrolowany przez pole elektryczne. FET jest czasami nazywany tranzystorem unipolarnym, ponieważ wymaga operacji typu pojedynczego nośnika. Podstawowe typy tranzystorów FET są zupełnie inne niż BJT podstawy tranzystorów . FET to trójzaciskowe urządzenia półprzewodnikowe z zaciskami źródła, drenu i bramki.



Nośnikami ładunku są elektrony lub dziury, które przepływają ze źródła do drenażu przez aktywny kanał. Ten przepływ elektronów od źródła do drenu jest kontrolowany przez napięcie przyłożone do bramki i zacisków źródła.


Rodzaje tranzystorów FET

Tranzystory FET są dwojakiego rodzaju - JFET lub MOSFET.



Junction FET

Złącze FET

Złącze FET

Tranzystor połączeniowy FET jest rodzajem tranzystora polowego, który może być używany jako przełącznik sterowany elektrycznie. Plik energia elektryczna przepływa przez aktywny kanał między źródłami do terminali spustowych. Stosując odwrotność napięcie polaryzacji do zacisku bramki , kanał jest napięty, więc prąd elektryczny jest całkowicie odłączony.

Tranzystor połączeniowy FET jest dostępny w dwóch polaryzacjach

Kanał N JFET


N kanał JFET

N kanał JFET

Kanał N JFET składa się z pręta typu n, na bokach którego domieszkowane są dwie warstwy typu p. Kanał elektronów stanowi kanał N dla urządzenia. Dwa styki omowe są wykonane na obu końcach urządzenia z kanałem N, które są ze sobą połączone, tworząc zacisk bramki.

Zaciski źródła i spustu są pobierane z pozostałych dwóch stron pręta. Różnica potencjałów między zaciskami źródła i drenu jest określana jako Vdd, a różnica potencjałów między zaciskami źródła i bramki jest określana jako Vgs. Przepływ ładunku wynika z przepływu elektronów od źródła do drenu.

Ilekroć dodatnie napięcie jest przyłożone do zacisków drenu i źródła, elektrony przepływają ze źródła „S” do zacisku „D” drenu, podczas gdy konwencjonalny prąd drenu Id przepływa przez dren do źródła. Gdy prąd przepływa przez urządzenie, jest w jednym stanie.

Gdy napięcie o ujemnej polaryzacji jest przyłożone do zacisku bramki, w kanale powstaje obszar zubożenia. Zmniejsza się szerokość kanału, zwiększając tym samym opór kanału między źródłem a odpływem. Ponieważ złącze bramka-źródło jest spolaryzowane odwrotnie i nie płynie prąd w urządzeniu, jest ono wyłączone.

Zasadniczo więc, jeśli napięcie przyłożone do zacisku bramki zostanie zwiększone, mniejsza ilość prądu popłynie ze źródła do drenu.

JFET z kanałem N ma większą przewodność niż JFET z kanałem P. Tak więc JFET z kanałem N jest bardziej wydajnym przewodnikiem w porównaniu do JFET z kanałem P.

JFET z kanałem P.

trzvp2106Kanał P JFET składa się z pręta typu P, z dwóch stron domieszkowanych warstwami typu n. Zacisk bramki jest utworzony przez połączenie styków omowych po obu stronach. Podobnie jak w JFET z kanałem N, zaciski źródła i spustu są pobierane z dwóch pozostałych stron szyny. Kanał typu P, składający się z otworów jako nośników ładunku, jest utworzony między źródłem a końcówką spustową.

Pasek JFET kanału P.

Pasek JFET kanału P.

Ujemne napięcie przyłożone do zacisków drenu i źródła zapewnia przepływ prądu ze źródła do zacisku drenu, a urządzenie działa w obszarze omowym. Dodatnie napięcie przyłożone do zacisku bramki zapewnia zmniejszenie szerokości kanału, zwiększając w ten sposób rezystancję kanału. Bardziej dodatnie jest napięcie bramki, mniejszy jest prąd przepływający przez urządzenie.

Charakterystyka tranzystora FET złączowego z kanałem p

Poniżej podano charakterystykę tranzystora polowego połączeniowego kanału p oraz różne tryby pracy tranzystora.

Charakterystyka tranzystora FET ze złączem kanału p

Charakterystyka tranzystora FET ze złączem kanału p

Region odcięcia : Gdy napięcie przyłożone do zacisku bramki jest wystarczająco dodatnie dla kanału szerokość na minimum brak przepływu prądu. To powoduje, że urządzenie znajduje się w obszarze odcięcia.

Region omowy : Prąd przepływający przez urządzenie jest liniowo proporcjonalny do przyłożonego napięcia, aż do osiągnięcia napięcia przebicia. W tym rejonie tranzystor wykazuje pewien opór dla przepływu prądu.

Region nasycenia : Kiedy napięcie dren-źródło osiąga taką wartość, że prąd przepływający przez urządzenie jest stały z napięciem dren-źródło i zmienia się tylko z napięciem bramka-źródło, mówi się, że urządzenie znajduje się w obszarze nasycenia.

Podziel region : Kiedy napięcie źródła drenu osiąga wartość, która powoduje uszkodzenie obszaru zubożenia, powodując gwałtowny wzrost prądu drenu, mówi się, że urządzenie znajduje się w obszarze awarii. Ten obszar przebicia jest osiągany wcześniej dla niższej wartości napięcia dren-źródło, gdy napięcie bramka-źródło jest bardziej dodatnie.

Tranzystor MOSFET

Tranzystor MOSFET

Tranzystor MOSFET

Tranzystor MOSFET, jak sama nazwa wskazuje, to półprzewodnikowy pręt typu p (typu n) (z dyfundującymi do niego dwoma silnie domieszkowanymi obszarami typu n) z warstwą tlenku metalu osadzoną na jego powierzchni i otworami wyjętymi z warstwy, aby utworzyć źródło i zaciski spustowe. Warstwa metalu jest osadzana na warstwie tlenku, aby utworzyć końcówkę bramki. Jednym z podstawowych zastosowań tranzystorów polowych jest użycie MOSFET jako przełącznik.

Ten typ tranzystora FET ma trzy zaciski, które są źródłem, drenem i bramką. Napięcie przyłożone do zacisku bramki steruje przepływem prądu ze źródła do drenu. Obecność warstwy izolacyjnej tlenku metalu powoduje, że urządzenie ma wysoką impedancję wejściową.

Rodzaje tranzystorów MOSFET w zależności od trybów pracy

Tranzystor MOSFET jest najczęściej używanym typem tranzystora polowego. Działanie MOSFET odbywa się w dwóch trybach, na podstawie których klasyfikowane są tranzystory MOSFET. Działanie MOSFET-u w trybie wzmocnienia polega na stopniowym tworzeniu się kanału, podczas gdy w trybie zubożenia MOSFET składa się z już rozproszonego kanału. Zaawansowana aplikacja MOSFET to CMOS .

Wzmocniony tranzystor MOSFET

Gdy ujemne napięcie jest przyłożone do zacisku bramki MOSFET, dodatnie nośniki lub dziury przenoszące ładunek gromadzą się bardziej w pobliżu warstwy tlenku. Kanał jest tworzony od źródła do końcówki spustowej.

Wzmocniony tranzystor MOSFET

Wzmocniony tranzystor MOSFET

Gdy napięcie staje się bardziej ujemne, szerokość kanału zwiększa się i prąd płynie od źródła do zacisku drenu. Tak więc, gdy przepływ prądu „zwiększa się” wraz z przyłożonym napięciem bramki, urządzenie to nosi nazwę MOSFET typu wzmacniającego.

Tranzystor MOSFET w trybie wyczerpania

Tranzystor MOSFET w trybie zubożenia składa się z kanału rozproszonego między drenem a końcówką źródła. W przypadku braku napięcia bramki prąd płynie od źródła do drenu z powodu kanału.

Tranzystor MOSFET w trybie zubożenia

Tranzystor MOSFET w trybie zubożenia

Kiedy to napięcie bramki jest ujemne, w kanale gromadzą się dodatnie ładunki.
Powoduje to obszar zubożenia lub obszar nieruchomych ładunków w kanale i utrudnia przepływ prądu. Tak więc, ponieważ na przepływ prądu wpływa tworzenie się obszaru zubożenia, urządzenie to jest nazywane tranzystorem MOSFET w trybie zubożenia.

Aplikacje wykorzystujące MOSFET jako przełącznik

Sterowanie prędkością silnika BLDC

MOSFET może służyć jako przełącznik do obsługi silnika prądu stałego. Tutaj tranzystor jest używany do wyzwalania MOSFET. Sygnały PWM z mikrokontrolera służą do włączania i wyłączania tranzystora.

Sterowanie prędkością silnika BLDC

Sterowanie prędkością silnika BLDC

Niski sygnał logiczny z pinu mikrokontrolera powoduje, że sprzęgacz OPTO działa, generując wysoki sygnał logiczny na jego wyjściu. Tranzystor PNP zostaje odcięty i odpowiednio, tranzystor MOSFET zostaje wyzwolony i włączony. Zaciski drenu i źródła są zwarte, a prąd płynie do uzwojeń silnika w taki sposób, że zaczyna się on obracać. Zapewniają sygnały PWM sterowanie prędkością silnika .

Sterowanie szeregiem diod LED:

Sterowanie szeregiem diod LED

Sterowanie szeregiem diod LED

Działanie MOSFET-u jako przełącznika polega na zastosowaniu sterowania natężeniem szeregu diod LED. Tutaj tranzystor, napędzany sygnałami z zewnętrznych źródeł, takich jak mikrokontroler, jest używany do sterowania MOSFET. Gdy tranzystor jest wyłączony, tranzystor MOSFET otrzymuje zasilanie i jest włączany, zapewniając w ten sposób właściwe polaryzowanie matrycy LED.

Przełączanie lampy za pomocą MOSFET:

Przełączanie lampy za pomocą MOSFET

Przełączanie lampy za pomocą MOSFET

MOSFET może służyć jako przełącznik do sterowania przełączaniem lamp. Tutaj również MOSFET jest wyzwalany za pomocą przełącznika tranzystorowego. Sygnały PWM z zewnętrznego źródła, takiego jak mikrokontroler, są używane do sterowania przewodzeniem tranzystora i odpowiednio włącza lub wyłącza MOSFET, sterując tym samym przełączaniem lampy.

Mamy nadzieję, że udało nam się dostarczyć czytelnikom jak najlepszej wiedzy na temat tranzystorów polowych. Chcielibyśmy, aby czytelnicy odpowiedzieli na proste pytanie - czym różnią się tranzystory FET od BJT i ​​dlaczego są częściej używane.

Prosimy o odpowiedzi wraz z opiniami w sekcji komentarzy poniżej.

Kredyty fotograficzne

Klaster tranzystorów polowych wg alibaba
N kanał JFET wg solarbotics
Pasek JFET kanału P wg wikimedia
Krzywa charakterystyki JFET kanału P wg nauka o elektronice
Tranzystor MOSFET wg imimg
Wzmocnienie tranzystora MOSFET wg obwód dziś