MOSFET uluai malamalama faavae ma le faaaogaina

A'o le mafuaaga o le fa'aitiitiga faigaMOSFETse le faʻaaogaina, e le fautuaina e alu i lalo.

Mo nei MOSFET e lua fa'aleleia, e masani ona fa'aaogaina le NMOS. O le mafuaʻaga o le on-resistance e laʻititi ma faigofie ona gaosia. O le mea lea, o le NMOS e masani ona faʻaaogaina i le fesuiaʻiina o le eletise ma faʻaoga afi. I le folasaga o loʻo mulimuli mai, o le NMOS e masani ona faʻaaogaina.

O loʻo i ai se malosi faʻamaʻi i le va o pine e tolu o le MOSFET. E le o le mea lea tatou te manaʻomia, ae e mafua mai i le faʻatapulaʻaina o le gaosiga. O le i ai o le malosi o le parasitic e sili atu ona faigata pe a mamanuina pe filifilia se taʻavale taʻavale, ae leai se auala e aloese ai. O le a matou faailoa atu i se auiliiliga mulimuli ane.

O lo'o i ai se diode parasitic i le va o le alavai ma le puna. E ta'ua lea o le diode tino. O lenei diode e taua tele pe a faʻauluina avega faʻamalosi (e pei o afi). I le ala, o le diode tino e na'o le MOSFET e tasi ma e masani lava e le maua i totonu o se va'a fa'atasi.

 

2. uiga fa'aosoina MOSFET

Fa'ata'ita'iga o lona uiga o le galue o se ki, lea e tutusa ma le ki o lo'o tapuni.

O le uiga o le NMOS o le a faʻaalia pe a sili atu Vgs nai lo se tau faʻapitoa. E fetaui lelei mo le faʻaaogaina pe a faʻavaeina le punavai (maualalo le taʻavale), pe a oʻo i le 4V poʻo le 10V le eletise.

O uiga o le PMOS o le a faʻaalia pe a itiiti ifo le Vgs nai lo se tau faʻapitoa, lea e talafeagai mo tulaga e fesoʻotaʻi ai le puna i le VCC (high-end drive). Ae ui i lea, e ui lavaPMOSe mafai ona faigofie ona faʻaaogaina e avea o se avetaʻavale maualuga, NMOS e masani ona faʻaaogaina i taʻavale maualuga ona o le tele o le tetee, tau maualuga, ma nai ituaiga sui.

 

3. MOS sui paipa gau

Pe o le NMOS poʻo le PMOS, o loʻo i ai le tetee pe a uma ona ki, o le taimi nei o le a faʻaumatia le malosi i lenei tetee. O lenei vaega o le malosi e fa'aaogaina e ta'ua o le fa'aoso gau. O le filifilia o se MOSFET ma se laʻititi i luga o le tetee o le a faʻaitiitia ai le gau. Ole malosi ole MOSFET ile taimi nei ile tetee e masani lava ile sefulu miliona, ma e tele foi miliohms.

A ki ma tape le MOSFET, e le tatau ona mae'a vave. O le voltage i luga o le MOS o loʻo i ai se faʻaitiitia o le faagasologa, ma o le tafe o loʻo i ai le faʻatupulaia o le faagasologa. I lenei vaitau, o leMOSFET'sleiloa o le oloa o le voltage ma le taimi nei, lea e taʻua o le suiga o le leiloa. E masani lava ona sili atu le tele o gau o le fesuiaiga nai lo le gau o le faʻaogaina, ma o le vave o le fesuiaiga o taimi, o le tele foi lea o gau.

O le oloa o le voltage ma le taimi nei i le taimi o le faʻaogaina e matua tele lava, e mafua ai le tele o gau. Fa'apu'upu'u le taimi fesuia'i e mafai ona fa'aitiitia le gau i taimi ta'itasi; fa'aitiitiga ole fa'asuiga ole taimi e mafai ona fa'aitiitia ai le aofa'i o ki ile taimi ole iunite. O auala uma e lua e mafai ona faʻaitiitia ai le gau o suiga.

O le galu pe a ki le MOSFET. E mafai ona vaʻaia o le oloa o le voltage ma le taimi nei i le taimi o le faʻauluina e matua tele, ma o le gau na mafua ai foi ona tele tele. Faʻaitiitia le taimi fesuiaʻi e mafai ona faʻaitiitia ai le gau i taimi taʻitasi; fa'aitiitiga ole fa'asuiga ole taimi e mafai ona fa'aitiitia ai le aofa'i o ki ile taimi ole iunite. O auala uma e lua e mafai ona faʻaitiitia ai le gau o suiga.

 

4. MOSFET avetaavale

Pe a faatusatusa i le bipolar transistors, e masani ona talitonu e leai se taimi nei e manaʻomia e ki ai se MOSFET, pe afai o le GS voltage e maualuga atu nai lo se tau faʻapitoa. E faigofie lenei mea, ae tatou te manaʻomia foʻi le saoasaoa.

E mafai ona vaʻaia i le fausaga o le MOSFET o loʻo i ai se capacitance parasitic i le va o le GS ma le GD, ma o le avetaʻavale o le MOSFET o le mea moni lava o le moliaga ma le lafoaia o le capacitor. O le faʻapipiʻiina o le capacitor e manaʻomia ai le taimi nei, aua o le capacitor e mafai ona manatu o se taʻavale puʻupuʻu i le taimi o le faʻatonuina, o lea o le taimi nei o le a matua tele lava. O le mea muamua e tatau ona gauai i ai pe a filifilia / mamanuina se avetaʻavale MOSFET o le aofaʻi o le taimi faʻafuaseʻi o le taimi nei e mafai ona maua. ;

O le mea lona lua e matauina o le NMOS, lea e masani ona faʻaaogaina mo le taʻavale maualuga, e manaʻomia le eletise o le faitotoa e sili atu nai lo le voltage puna pe a ki. A fa'aola le MOSFET e fa'aulu i luga, o le voluma puna e tutusa ma le alavai alavai (VCC), o le mea lea e 4V po'o le 10V le tele o le faitotoa i le VCC i le taimi nei. Afai e te manaʻo e maua se voltage sili atu nai lo le VCC i le faiga lava e tasi, e te manaʻomia se faʻasalalauga faʻapitoa. O le tele o avetaavale afi ua tu'ufa'atasia pamu tau. E tatau ona maitauina e tatau ona filifilia se capacitor i fafo talafeagai e maua ai le taimi nei pupuu pupuu e ave ai le MOSFET.

 

O le 4V poʻo le 10V o loʻo taʻua i luga o le voltage turn-on o MOSFET e masani ona faʻaaogaina, ma o le mea moni e manaʻomia ona faʻatagaina se vaega patino i le taimi o le mamanu. Ma o le maualuga o le voltage, o le televave o le faʻaogaina o le saoasaoa ma le laʻititi o le faʻamalosi. O loʻo i ai nei MOSFET ma laʻititi laʻititi laʻititi eletise faʻaaogaina i vaega eseese, ae i le 12V masini eletise eletise, e masani lava 4V faʻatautaia e lava.

 

Mo le ta'avale ta'avale MOSFET ma ona gau, fa'amolemole va'ai i le Microchip's AN799 Fa'afetaui Aveta'avale MOSFET i MOSFET. E matua auiliili, o lea ou te le toe tusia atili.

 

O le oloa o le voltage ma le taimi nei i le taimi o le faʻaogaina e matua tele lava, e mafua ai le tele o gau. Faʻaitiitia le taimi fesuiaʻi e mafai ona faʻaitiitia ai le gau i taimi taʻitasi; fa'aitiitiga ole fa'asuiga ole taimi e mafai ona fa'aitiitia ai le aofa'i o ki ile taimi ole iunite. O auala uma e lua e mafai ona faʻaitiitia ai le gau o suiga.

MOSFET o se ituaiga FET (o le isi o le JFET). E mafai ona faia i le faʻaleleia atili poʻo le faʻaitiitia o le faʻaogaina, P-channel poʻo le N-channel, o le aofaʻi o ituaiga 4. Ae ui i lea, na'o le fa'aleleia o le auala N-channel MOSFET o lo'o fa'aaogaina. ma le fa'aleleia-ituaiga P-channel MOSFET, o le NMOS po'o le PMOS e masani ona fa'asino i nei ituaiga e lua.

 

5. MOSFET application circuit?

O le uiga sili ona taua o le MOSFET o ona uiga fesuiaʻi lelei, o lea e faʻaaogaina lautele i taʻavale e manaʻomia ai suiga faʻaeletoroni, e pei o le fesuiaʻiina o sapalai eletise ma taʻavale afi, faʻapea foʻi ma le faʻamalamalamaina o moli.

 

O ta'avale MOSFET i aso nei e iai ni mana'oga fa'apitoa:

1. Talosaga eletise maualalo

Pe a faʻaaogaina se eletise 5V, pe a faʻaaogaina se fausaga faʻaputu totem masani i le taimi nei, talu ai o le transistor o loʻo i ai se pa'ū voltage e tusa ma le 0.7V, o le voltage mulimuli tonu e faʻaaogaina i le faitotoa e naʻo le 4.3V. I le taimi nei, matou te filifilia le mana o le faitotoa igoa

E iai se tulaga lamatia pe a faʻaaogaina se 4.5V MOSFET. O le faʻafitauli lava e tasi e tupu pe a faʻaaogaina le 3V poʻo isi eletise eletise maualalo.

2. Talosaga eletise lautele

Ole voltage fa'aulu e le o se tau fa'amautu, o le a suia ile taimi po'o isi mea. O lenei suiga e mafua ai ona le mautu le voltage aveta'avale na saunia e le PWM circuit i le MOSFET.

Ina ia mafai ona saogalemu MOSFETs i lalo o voltages maualuga, tele MOSFETs ua fausia-i totonu voltage regulators e faʻatapulaʻa malosi le amplitude o le voltage gate. I lenei tulaga, pe a sili atu le malosi o le avetaʻavale e sili atu i le voltage o le voltage regulator tube, o le a mafua ai le tele o le eletise eletise.

I le taimi lava e tasi, afai e te faʻaaogaina le mataupu faavae o le vaevaega o le voluma tetee e faʻaitiitia ai le eletise o le faitotoa, o le a lelei le MOSFET pe a maualuga le eletise ulufale, ae a faʻaitiitia le eletise, o le a le lava le voltage, mafua ai. le atoatoa le faʻaogaina, faʻateleina ai le faʻaaogaina o le eletise.

3. Talosaga lua voltage

I nisi o taʻaloga taʻavale, o le vaega faʻaogaina e faʻaaogaina ai le 5V poʻo le 3.3V numera numera, aʻo le vaega o le eletise e faʻaaogaina le voltage o le 12V pe sili atu foi. O voltage e lua e fesoʻotaʻi i se eleele masani.

Ole mea lea e tula'i mai ai se mana'oga e fa'aoga se ta'amilosaga ina ia mafai e le itu maualalo-voltage ona pulea lelei le MOSFET i le itu maualuga-voltage. I le taimi lava e tasi, o le MOSFET i le itu maualuga-voltage o le a feagai foi ma faʻafitauli o loʻo taʻua i le 1 ma le 2.

I nei tulaga e tolu, o le totem pole structure e le mafai ona ausia mea e manaʻomia, ma o le tele o le MOSFET avetaʻavale ICs e foliga mai e le aofia ai fausaga faʻatapulaʻaina o le faitotoa.

 

O lea na ou mamanuina ai se taamilosaga lautele e fetaui ma nei manaoga e tolu.

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Ta'avale ta'avale mo NMOS

O iinei o le a ou faia ai se auiliiliga faigofie o le NMOS avetaavale matagaluega:

Vl ma Vh o sapalai eletise pito maualalo ma maualuga. Ole lua voli e mafai ona tutusa, ae ole Vl e le tatau ona sili atu ile Vh.

O le Q1 ma le Q2 e fausia ai se pou totem feliua'i e maua ai le tu'uesea a'o fa'amautinoaina e le o ki i le taimi e tasi le paipa aveta'avale e lua Q3 ma le Q4.

O le R2 ma le R3 e maua ai le PWM voltage reference. E ala i le suia o lenei faʻamatalaga, e mafai ona faʻagaioia le matagaluega i se tulaga o loʻo maualuga ai le faʻailoga PWM.

Q3 ma Q4 e faʻaaogaina e tuʻuina atu ai le taʻavale. Pe a ki, Q3 ma Q4 e na'o le la'ititi la'ititi la'ititi o le Vce e fa'atatau ile Vh ma le GND. O lenei pa'u eletise e masani lava na'o le 0.3V, lea e sili atu le maualalo nai lo le Vce o le 0.7V.

O le R5 ma le R6 o ni tali fa'afofoga, fa'aaoga e fa'ata'ita'i ai le voluma o le faitoto'a. O le faʻataʻitaʻiga voltage e faʻatupuina ai se manatu le lelei malosi i faʻavae o Q1 ma Q2 e oʻo atu i le Q5, ma faʻatapulaʻaina ai le eletise o le faitotoa i se tau faʻatapulaʻa. O lenei tau e mafai ona fetuunai e ala i le R5 ma le R6.

Ma le mea mulimuli, o le R1 o loʻo tuʻuina atu ai le tapulaa o loʻo iai nei mo Q3 ma le Q4, ma o le R4 o loʻo tuʻuina atu ai le faitotoa o loʻo i ai nei mo le MOSFET, o le tapulaʻa lea o le Ice o Q3 ma Q4. Afai e manaʻomia, e mafai ona faʻafesoʻotaʻi se faʻavavevave capacitor e tutusa ma le R4.

O lenei matagaluega e maua ai vaega nei:

1. Fa'aaoga le voltage pito maualalo ma le PWM e ave ai le MOSFET pito maualuga.

2. Fa'aaoga se fa'ailoga PWM la'ititi la'ititi e ave ai se MOSFET fa'atasi ai ma mana'oga eletise maualuga.

3. Tapula'a pito maualuga o le eletise faitotoa

4. Fa'agata fa'aulufale ma fa'aulufalega

5. E ala i le faʻaaogaina o le tetee talafeagai, e mafai ona ausia le faʻaogaina o le eletise maualalo.

6. Ua fesuia'i le faailo PWM. E le mana'omia e le NMOS lea vaega ma e mafai ona fo'ia e ala i le tu'u o se mea fa'aliliu i luma.

Pe a mamanuina masini feaveaʻi ma oloa uaealesi, faʻaleleia le faʻatinoga o oloa ma faʻalauteleina le ola o le maa o ni faʻafitauli se lua e manaʻomia e tagata mamanu. O fa'aliliuga DC-DC e iai fa'amanuiaga o le maualuga o le fa'aogaina, tele o galuega o lo'o i ai nei, ma le maualalo o le taimi nei, ma fa'afaigofie ai mo le fa'aosoina o masini feavea'i. I le taimi nei, o faiga autu i le atinaʻeina o le DC-DC converter design technology o: (1) High-frequency technology: Aʻo faʻatuputeleina le suiga o taimi, e faʻaititia foi le tele o le suiga o le suiga, o le malosi o le malosi ua matua faateleina foi, ma o le tali malosi ua faaleleia. . Ole suiga ole taimi ole DC-DC converters maualalo ole a siitia ile maualuga ole megahertz. (2) Faʻatekonolosi eletise maualalo: Faatasi ai ma le faʻaauauina o le atinaʻeina o tekinolosi gaosiga o le semiconductor, o loʻo faʻaitiitia ma maualalo le voltage faʻaogaina o microprocessors ma masini eletise feaveaʻi, lea e manaʻomia ai le DC-DC converters i le lumanaʻi e tuʻuina atu le eletise maualalo e faʻafetaui i microprocessors. mana'oga mo masini fa'aeletonika feavea'i.

O le atinaʻeina o nei tekinolosi ua tuʻuina atu i luma manaʻoga maualuga mo le mamanu o taʻavale afi eletise. Muamua lava, a'o fa'aauau pea ona fa'atuputeleina le fa'agasologa o suiga, o mana'oga maualuga e tu'uina i luga o le fa'atinoga o elemene fesuia'i. I le taimi lava e tasi, e tatau ona tuʻuina atu taʻavale eletise elemene fetaui e faʻamautinoa ai o elemene fesuiaʻi e masani ona galue i le fesuiaiga o alalaupapa e oʻo atu i le MHz. Lona lua, mo masini fa'aeletonika feavea'i e fa'aogaina maa, e maualalo le voluma galue o le matagaluega (fa'aaogaina maa lithium e fai ma fa'ata'ita'iga, o le voluma galue e 2.5 ~ 3.6V), o le mea lea, e maualalo le voluma galue o le pu eletise.

 

MOSFET e matua maualalo i luga o le tetee ma faʻaumatia le malosi. MOSFET e masani ona faʻaaogaina e fai ma sui o le eletise i le taimi nei e taʻutaʻua maualuga-lelei DC-DC meataalo. Ae ui i lea, ona o le tele o le parasitic capacitance o le MOSFET, o le faitotoa o le faitotoa o le NMOS switching tubes e masani ona maualuga e pei o le sefulu picofarads. O lenei mea e tuʻuina atu i luma manaʻoga maualuga mo le mamanu o le faʻaogaina o le DC-DC converter switching tube drive circuit.

I mamanu ULSI maualalo-voltage, o loʻo i ai le tele o CMOS ma le BiCMOS faʻataʻitaʻiga faʻaoga e faʻaogaina ai fausaga faʻamalosi bootstrap ma taʻavale taʻavale e pei o ni uta capacitive tetele. O nei ta'amilosaga e mafai ona fa'agaoioia masani ma le eletise e maualalo ifo nai lo le 1V, ma e mafai ona fa'agaoioi i le tele o le sefulu megahertz po'o le fiaselau o megahertz ma le mamafa o le uta o le 1 i le 2pF. O lenei tusiga e faʻaogaina ai se taʻavale faʻamalosi e faʻataʻitaʻiina ai se taʻavale taʻavale faʻatasi ai ma le tele o le avega o le taʻavale gafatia e talafeagai mo le maualalo o le voltage, faʻafefe maualuga le faʻaleleia o le DC-DC converters. O le matagaluega ua mamanuina e faʻavae i luga o le Samsung AHP615 BiCMOS faagasologa ma faʻamaonia e le Hspice simulation. A oʻo i le 1.5V le eletise ma o le mamafa o le uta o le 60pF, o le faʻaogaina o taimi e mafai ona oʻo atu i le 5MHz.

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MOSFET uiga fesuiai

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1. Uiga tumau

I le avea ai ma elemene sui, MOSFET e galue foi i setete e lua: tape pe luga. Talu ai o le MOSFET o se vaega e pulea le voltage, o lona tulaga galue e masani lava ona fuafuaina e le gate-source voltage uGS.

 

O uiga galue e pei ona taua i lalo:

※ uGS＜volt-on UT: MOSFET e galue i le vaega e tipi ese, o le alavai-puna o le iDS o loʻo i ai nei e 0, o le uDS≈UDD, ma le MOSFET o loʻo i le tulaga "off".

※ uGS>Tili-on voltage UT: MOSFET e galue i le vaega o le faʻaogaina, alavai-puna o loʻo i ai nei iDS=UDD/(RD+rDS). Faatasi ai ma i latou, rDS o le vai-puna tetee tetee pe a ki le MOSFET. Ole voluma ole UDS=UDD?rDS/(RD+rDS), afai rDS＜＜RD, uDS≈0V, o le MOSFET o lo'o i le tulaga "on".

2. Uiga malosi

O loʻo i ai foi i le MOSFET se faʻagasologa o suiga pe a fesuiaʻi i le va o luga ma le ese o setete, ae o ona uiga faʻamalosi e faʻalagolago lava i le taimi e manaʻomia e faʻapipiʻi ai ma faʻasaʻo le capacitance se ese e fesoʻotaʻi ma le matagaluega, ma le faʻaputuina ma le faʻamalo pe a oʻo i luga ma tape le paipa. O le taimi faʻasalalau e matua laʻititi lava.

Pe a suia le voli eletise ui mai le maualuga i le maualalo ma suia le MOSFET mai le setete i luga i le tulaga ese, o le UDD sapalai eletise e molia le CL e ala i le RD, ma le taimi e molia ai pea τ1=RDCL. O le mea lea, e mana'omia le fa'atuai o le voluma fa'aola a'o le'i suia mai le tulaga maualalo i le maualuga; pe a suia le eletise ui mai le maualalo i le maualuga ma suia le MOSFET mai le tulaga ese i le tulaga i luga o le setete, o le totogi i luga o le capacitance se'ese'ese CL e ui atu i le rDS Fa'aesea e tupu ma le taimi fa'asa'o tumau τ2≈rDSCL. E mafai ona va'aia e mana'omia fo'i e le eletise Uo se fa'atuai fa'apitoa a'o le'i mafai ona suia i se tulaga maualalo. Ae ona o le rDS e laʻititi tele nai lo le RD, o le taimi o le liua mai le tipi i le faʻasologa e puupuu atu nai lo le taimi o le liua mai le faʻaogaina i le tipi.

Talu ai ona o le vai-puna tetee rDS o le MOSFET pe a ki e sili atu le tele nai lo le saturation tetee rCES o le transistor, ma le alavai fafo tetee RD e sili atu foi nai lo le collector tetee RC o le transistor, le molia ma le lafoaia taimi. o le MOSFET e umi, faia le MOSFET O le saoasaoa o suiga e maualalo ifo nai lo le transistor. Ae ui i lea, i totonu o le CMOS circuits, talu ai o le faʻatonuina o le eletise ma le faʻaogaina o le taʻavale o ni faʻalavelave maualalo e lua, o le faʻatonuina ma le faʻaaogaina o faiga e fai si vave, e mafua ai le maualuga o le suiga o le CMOS circuit.