¿Principios para el uso de transistores de efecto de campo?
Transistor de efecto de campo MOS
Transistor de efecto de campo semiconductor de óxido de metal, la abreviatura en inglés es MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor), que es una puerta aislada tipo. Su característica principal es que existe una capa aislante de dióxido de silicio entre la puerta metálica y el canal, por lo que tiene una alta resistencia de entrada (hasta 1015Ω). También se divide en tubo de canal N y tubo de canal P, y los símbolos se muestran en la Figura 1. Por lo general, el sustrato (sustrato) y la fuente S están conectados entre sí. Según los diferentes modos de conducción, los MOSFET se dividen en tipo de mejora y tipo de agotamiento. El llamado modo de mejora significa: cuando VGS = 0, el tubo está en un estado de corte. Después de agregar el VGS correcto, la mayoría de los portadores son atraídos hacia la puerta, "mejorando" así los portadores en esta área y formando un conductor. canal. El modo de agotamiento significa que cuando VGS = 0, se forma un canal. Cuando se agrega el VGS correcto, la mayoría de los portadores pueden salir del canal, "agotando" así los portadores y apagando el tubo.
Tome el canal N como ejemplo, está hecho sobre un sustrato de silicio tipo P con dos regiones de difusión de fuente N altamente dopadas y regiones de difusión de drenaje N, y luego conduce hacia afuera la fuente S y el drenaje respectivamente. Muy D. La fuente y el sustrato están conectados internamente y siempre mantienen el mismo potencial. La dirección frontal en el símbolo de la Figura 1(a) es desde el exterior hacia la electricidad, lo que indica que apunta desde el material tipo P (sustrato) al canal tipo N. Cuando el drenaje está conectado al terminal positivo de la fuente de alimentación y la fuente está conectada al terminal negativo de la fuente de alimentación y VGS=0, la corriente del canal (es decir, corriente de drenaje) ID=0. A medida que VGS aumenta gradualmente, atraídos por el voltaje de compuerta positivo, se inducen portadores minoritarios cargados negativamente entre las dos regiones de difusión, formando un canal tipo N desde el drenaje hasta la fuente. Cuando VGS es mayor que el tubo. Cuando el voltaje de encendido VTN (. generalmente alrededor de 2 V), el tubo de canal N comienza a conducir, formando una corriente de drenaje ID.
Los productos típicos de MOSFET de canal N domésticos incluyen 3DO1, 3DO2, 3DO4 (todos los anteriores son transistores de puerta única) y 4DO1 (transistores de puerta doble). Su disposición de pasadores (vista inferior) se muestra en la Figura 2.
Los transistores de efecto de campo MOS son relativamente "aprensivos". Esto se debe a que su resistencia de entrada es muy alta y la capacitancia entre la puerta y la fuente es muy pequeña. Se carga fácilmente mediante la inducción de campos electromagnéticos externos o electricidad estática, y una pequeña cantidad de carga puede formar un voltaje muy alto. (U) en la capacitancia entre electrodos =Q/C), el tubo se dañará. Por lo tanto, las clavijas se retuercen entre sí o se instalan en una lámina metálica durante la fábrica para que los polos G y S tengan el mismo potencial para evitar la acumulación de cargas estáticas. Cuando la tubería no esté en uso, también se deben cortocircuitar todos los cables. Se debe tener especial cuidado al medir y se deben tomar medidas antiestáticas adecuadas. El método de detección se presenta a continuación.
1. Preparación
Antes de realizar la medición, cortocircuite el cuerpo humano a tierra antes de tocar los pines MOSFET. Es mejor conectar un cable en su muñeca a tierra para mantener el cuerpo humano y la tierra al mismo potencial. Separe los pines nuevamente y retire los cables.
2. Determine el electrodo
Configure el multímetro en R×100 y determine la rejilla primero. Si la resistencia de un determinado pasador y de otros pasadores es infinita, se demuestra que este pasador es la puerta G. Cambie los cables de prueba y mida nuevamente. El valor de resistencia entre S y D debe ser de varios cientos de ohmios a varios miles de ohmios. En el momento en que la resistencia es menor, el cable de prueba negro está conectado al polo D y el cable de prueba rojo. conectado al polo S. Para los productos de la serie 3SK producidos en Japón, el polo S está conectado a la carcasa del tubo, por lo que es fácil determinar el polo S.
3. Verifique la capacidad de amplificación (transconductancia)
Deje el polo G flotando, conecte el cable de prueba negro al polo D y el cable de prueba rojo al polo S y luego toque el polo G con el dedo. Debe haber una gran desviación de la aguja del medidor. El transistor de efecto de campo MOS de doble puerta tiene dos puertas G1 y G2. Para distinguirlos, puede tocar los polos G1 y G2 con las manos respectivamente. Entre ellos, el polo G2 tiene una mayor desviación de la manecilla del reloj hacia la izquierda.
Actualmente, algunos tubos MOSFET cuentan con diodos protectores entre los polos G-S, por lo que no es necesario cortocircuitar cada pin.
Transistor de efecto de campo VMOS
El transistor de efecto de campo VMOS (VMOSFET) se conoce como tubo VMOS o tubo de efecto de campo de potencia, y su nombre completo es tubo de efecto de campo MOS con ranura en V.
Es un dispositivo de conmutación de energía de alta eficiencia recientemente desarrollado después del MOSFET. No solo hereda la alta impedancia de entrada (≥108W) y la pequeña corriente de conducción (aproximadamente 0,1μA izquierda y derecha) del tubo de efecto de campo MOS, sino que también tiene las características de alto voltaje soportado (hasta 1200V), gran corriente de trabajo ( 1,5 A ~ 100 A), salida Tiene excelentes características como alta potencia (1 ~ 250 W), buena linealidad de transconductancia y velocidad de conmutación rápida. Precisamente porque combina las ventajas de los tubos de vacío y los transistores de potencia, se está utilizando ampliamente en amplificadores de voltaje (la amplificación de voltaje puede llegar a miles de veces), amplificadores de potencia, fuentes de alimentación conmutadas e inversores.
Como todos sabemos, la puerta, la fuente y el drenaje de un transistor de efecto de campo MOS tradicional están aproximadamente en el mismo plano horizontal en el chip, y su corriente operativa básicamente fluye en dirección horizontal. El tubo VMOS es diferente en la Figura 1, podemos ver sus dos características estructurales principales: primero, la puerta de metal adopta una estructura de ranura en forma de V y segundo, tiene conductividad vertical. Dado que el drenaje se extrae de la parte posterior del chip, el ID no fluye horizontalmente a lo largo del chip, sino que comienza desde la región N fuertemente dopada (fuente S), fluye hacia la región de deriva N ligeramente dopada a través del canal P y finalmente llega verticalmente hacia abajo. La dirección de la corriente se muestra mediante la flecha en la figura. Debido a que el área de la sección transversal del flujo aumenta, pueden pasar grandes corrientes. Dado que hay una capa aislante de dióxido de silicio entre la puerta y el chip, sigue siendo un transistor de efecto de campo MOS de puerta aislada.
Los principales fabricantes nacionales de transistores de efecto de campo VMOS incluyen 877 Factory, Tianjin Semiconductor Device Factory No. 4, Hangzhou Electronic Tube Factory, etc. Los productos típicos incluyen VN401, VN672, VMPT2, etc. La Tabla 1 enumera los principales parámetros de seis tubos VMOS. Entre ellos, la apariencia de IRFPC50 se muestra en la Figura 3.
A continuación se describe el método de detección de tubos VMOS.
1. Determine la puerta G
Configure el multímetro en el rango R×1k y mida la resistencia entre los tres pines respectivamente. Si se descubre que la resistencia de un determinado pin y sus dos pines es infinita, y sigue siendo infinita después de intercambiar los cables de prueba, se demuestra que este pin es el polo G porque está aislado de los otros dos pines.
2. Determine la fuente S y el drenaje D
Como se puede ver en la Figura 1, hay una unión PN entre la fuente y el drenaje, por lo tanto, según la diferencia en la resistencia directa e inversa de la unión PN. , se pueden identificar el polo S y el polo D. Utilice el método de intercambio de cables de prueba para medir la resistencia dos veces. El que tiene un valor de resistencia más bajo (generalmente desde unos pocos miles de ohmios hasta más de diez mil ohmios) es la resistencia directa. En este momento, el cable de prueba negro es el polo S y. el cable de prueba rojo está conectado al polo D.
3. Mida la resistencia en estado encendido de la fuente de drenaje RDS (encendido)
Cortocircuite el polo G-S, seleccione el nivel R×1 del multímetro, conecte el cable de prueba negro al polo S y el rojo Cable de prueba al polo D. La resistencia debe ser de unos pocos ohmios a más de diez euros.
Debido a las diferentes condiciones de prueba, el valor RDS(on) medido es mayor que el valor típico indicado en el manual. Por ejemplo, utilizando la escala R×1 de un multímetro tipo 500 para medir un tubo VMOS IRFPC50, RDS(on)=3,2W, que es mayor que 0,58W (valor típico).
4． Verifique la transconductancia
Configure el multímetro en R×1k (o R×100), conecte el cable de prueba rojo al polo S y el cable de prueba negro al polo D. Sostenga un destornillador para tocar el. La aguja del medidor debe desviarse obviamente, cuanto mayor sea la deflexión, mayor será la transconductancia del tubo.
Notas:
(1) Los tubos VMOS también se dividen en tubos de canal N y tubos de canal P, pero la mayoría de los productos son tubos de canal N. Para tubos de canal P, las posiciones de los cables de prueba deben intercambiarse durante la medición.
(2) Hay algunos tubos VMOS con diodos de protección entre G-S, por lo que los elementos 1 y 2 de este método de detección ya no son aplicables.
(3) También existe en el mercado un módulo de potencia de tubo VMOS, que se utiliza especialmente para inversores y reguladores de velocidad de motores de CA. Por ejemplo, el módulo IRFT001 producido por American IR Company tiene tres tubos de canal N y canal P en su interior, formando una estructura de puente trifásico.
(4) Los productos de la serie VNF (canal N) ya están disponibles comercialmente, que son transistores de efecto de campo de potencia de frecuencia ultraalta producidos por Supertex Company en los Estados Unidos. Su frecuencia máxima de funcionamiento es fp=120MHz. , IDSM=1A, PDM= 30W, ***transconductancia de baja frecuencia de señal pequeña de fuente gm=2000μS. Adecuado para circuitos de conmutación de alta velocidad y equipos de radiodifusión y comunicación.
(5) Cuando se utiliza un tubo VMOS, se debe añadir un radiador adecuado. Tomando el VNF306 como ejemplo, la potencia máxima puede alcanzar los 30W solo después de agregar un radiador de 140×140×4 (mm) al tubo
Transistor de efecto de campo
Transistor de efecto de campo (FET ) Conocido como transistor de efecto de campo, es un dispositivo semiconductor controlado por voltaje con las ventajas de una alta resistencia de entrada (108~109Ω), bajo ruido, bajo consumo de energía, sin fenómenos de ruptura secundaria y con una amplia área de trabajo segura. convertirse en un tipo bipolar Un fuerte competidor de transistores y transistores de potencia.
Los FET se dividen en dos categorías: tipo de unión y tipo de puerta aislada. El transistor de efecto de campo de unión (JFET) recibe su nombre porque tiene dos uniones PN, y el transistor de efecto de campo de puerta aislada (JGFET) recibe su nombre porque la puerta está completamente aislada de otros electrodos. En la actualidad, entre los transistores de efecto de campo de puerta aislada, el más utilizado es el transistor de efecto de campo MOS, denominado tubo MOS (es decir, MOSFET de tubo de efecto de campo semiconductor de óxido metálico, además, existen PMOS, NMOS y); Transistores de efecto de campo de potencia VMOS Además del transistor de efecto de campo πMOS, módulo de potencia VMOS, etc.
Según los diferentes materiales semiconductores de canal, el tipo de unión y el tipo de puerta aislante se dividen en canal y canal P. Si se dividen según el modo de conductividad, los transistores de efecto de campo se pueden dividir en tipo de agotamiento y tipo de mejora. Los transistores de efecto de campo de unión son todos del tipo de agotamiento, y los transistores de efecto de campo de puerta aislada son tanto del tipo de agotamiento como del tipo de mejora.
Los transistores de efecto de campo se pueden dividir en transistores de efecto de campo de unión y transistores de efecto de campo MOS. Los transistores de efecto de campo MOS se dividen en cuatro categorías: modo de agotamiento del canal N y modo de mejora; modo de agotamiento del canal P y modo de mejora. Ver imagen adjunta 1.
Precauciones al utilizar transistores de efecto de campo MOS.
Los transistores de efecto de campo MOS deben clasificarse cuando se utilizan y no pueden intercambiarse a voluntad. Los transistores de efecto de campo MOS (incluidos los circuitos integrados MOS) se descomponen fácilmente por la electricidad estática debido a su alta impedancia de entrada. Preste atención a las siguientes reglas al usarlos:
1. Bolsas de espuma conductoras negras al salir de fábrica, no se limite a coger una bolsa de plástico y empacarla usted mismo. También puedes usar cables de cobre delgados para conectar los pines o envolverlos en papel de aluminio.
2 El dispositivo MOS retirado no puede deslizarse sobre la placa de plástico y se debe usar una placa de metal para sujetar el dispositivo. para ser utilizado.
3. El soldador utilizado para soldar debe estar bien conectado a tierra.
4. Antes de soldar, el cable de alimentación y el cable de tierra de la placa de circuito deben cortocircuitarse y luego separarse después de soldar el dispositivo MOS.
5. El orden de soldadura de cada pin del dispositivo MOS es drenaje, fuente y compuerta. Invierta el orden al desmontar.
6. Antes de instalar la placa de circuito en la máquina, utilice abrazaderas de cable con conexión a tierra para tocar cada terminal de la máquina y luego conecte la placa de circuito.
7. En condiciones permitidas, lo mejor es conectar la puerta del transistor de efecto de campo MOS a un diodo de protección. Al reparar el circuito, se debe prestar atención para verificar si el diodo de protección original está dañado.
Ensayos de transistores de efecto de campo.
A continuación se utiliza el transistor de efecto de campo de unión de canal N tipo 3DJ de uso común como ejemplo para explicar su método de prueba:
El transistor de efecto de campo de unión tipo 3DJ puede considerarse como un Tipo NPN En un transistor, la puerta G corresponde a la base b, el drenaje D corresponde al colector c y la fuente S corresponde al emisor e. Así que simplemente mida la resistencia directa e inversa de la unión PN como si estuviera midiendo un transistor. Configure el multímetro en R*100 y conecte el cable de prueba negro a uno de los electrodos del tubo de efecto de campo y el cable de prueba rojo a los otros dos electrodos. Cuando se produce una baja resistencia dos veces, el cable de prueba negro se conecta a la red. del tubo de efecto de campo. El cable de prueba rojo está conectado al drenaje o fuente. Para los transistores de efecto de campo de unión, el drenaje y la fuente son intercambiables. Para un transistor de efecto de campo de unión con 4 pines, el otro polo es el polo blindado (conectado a tierra durante el uso).
La secuencia de pines de los transistores de efecto de campo de unión comúnmente utilizados y los transistores de efecto de campo de puerta aislada MOS se muestra en la Figura 2.
Juzga la calidad de los transistores de efecto de campo.
Primero use el multímetro R*100KΩ MF10 (con una batería incorporada de 15 V), conecte el cable de prueba negativo (negro) a la red (G) y conecte el cable de prueba positivo (rojo) a la fuente (S). Cargue entre la puerta y la fuente, y el puntero del multímetro se desviará ligeramente en este momento. Luego use el bloque R*1Ω del multímetro, conecte el cable de prueba negativo al drenaje (D) y conecte el cable de prueba positivo a la fuente (S). Si el multímetro indica unos pocos ohmios, significa que el efecto de campo. El transistor es bueno.