MOSFET : tout savoir sur ce type de transistor

Il existe plusieurs types de transistors. Ces appareils électroniques sont très importants pour l'électronique d'aujourd'hui, et ils ont représenté une percée dans le passage de l'électronique à tube à vide à l'électronique à semi-conducteurs, beaucoup plus fiable et une consommation d'énergie moindre. En fait, MOSFET Ils sont utilisés dans la plupart des puces ou circuits intégrés, bien que vous puissiez également les trouver sur les cartes de circuits imprimés pour de nombreuses autres applications.

Eh bien, comment est-ce? un dispositif semi-conducteur si important, Je vais vous présenter tout ce que vous devez savoir sur ce travail de science et d'ingénierie qui nous permet de faire tant de circuits et qui a amélioré nos vies à bien des égards.

Qu'est-ce qu'un transistor?

Le terme le transistor vient de la résistance de transfert, et il a été inventé en 1951, bien qu'en Europe il y avait déjà des brevets et des développements avant que les Américains ne présentent le premier design, bien que ce soit une autre histoire ... pourrait remplacer les soupapes à vide brutes et peu fiables qui composaient les ordinateurs et autres gadgets électroniques de l'époque.

Les vannes ou tubes à vide Il a une architecture similaire aux ampoules conventionnelles et est donc également grillé. Ils ont dû être remplacés fréquemment pour maintenir les machines en marche. De plus, il était chauffé, ce qui signifie qu'ils ont gaspillé de grandes quantités d'énergie sous forme de chaleur en raison de leur inefficacité. Par conséquent, ils n'étaient pas du tout pratiques et avaient cruellement besoin d'un remplacement.

Eh bien, dans le AT&T Bell Labs, Williams Shockley, John Bardeen et Walter Brattain ils se sont mis au travail pour créer ce dispositif semi-conducteur. La vérité est qu'ils ont eu du mal à trouver la clé. Le projet a été gardé secret car on savait que quelque chose de similaire se développait en Europe. Mais la Seconde Guerre mondiale a été franchie et les protagonistes ont dû se battre. Sur le chemin du retour, ils avaient mystérieusement déjà trouvé la solution.

El premier prototype ils ont créé était très grossier et présentait de graves problèmes de conception. Parmi eux, il était complexe et compliqué de fabriquer en série. De plus, il utilisait des pièces d'or qui le rendaient plus cher et la pointe cessait parfois d'entrer en contact avec le cristal semi-conducteur. La vérité est que peu de choses avaient été résolues avec cette invention, mais peu à peu elles ont été améliorées et de nouveaux types sont apparus.

Ils avaient déjà un composant électronique de état solide et plus petit pour réduire la taille des radios, alarmes, voitures, ordinateurs, télévisions, etc.

Pièces et fonctionnement

Le transistor est composé de trois broches ou contacts, qui à leur tour entrent en contact avec trois zones semi-conducteur différencié. Dans les bipolaires, ces zones sont appelées l'émetteur, la base et le collecteur. En revanche, dans les systèmes unipolaires, tels que le MOSFET, ils sont généralement appelés source, grille et drain. Il faut bien lire les fiches techniques ou catalogues pour savoir bien identifier leurs broches et ne pas les confondre, puisque l'opération en dépendra.

Types de transistors

Symboles MOSFET N et P

Une fois que le fonctionnement de base et un peu de son histoire ont été vus, au fil du temps ils ont été améliorés et ont créé des transistors optimisés pour un type d'application spécifique, donnant lieu à tous ces deux familles qui à leur tour ont plusieurs types:

Rappelons que la zone N est un type de semi-conducteur dopé avec des impuretés donneuses, c'est-à-dire des composés pentavalents (phosphore, arsenic, ...). Cela leur permettra d'abandonner des électrons (-), puisque les porteurs majoritaires sont des électrons, tandis que les minoritaires sont des trous (+). Dans le cas d'une zone P, c'est l'inverse, la majorité sera les trous (+), c'est pourquoi on l'appelle ainsi. Autrement dit, ils attireront les électrons. Pour ce faire, il est dopé avec d'autres impuretés accepteurs, c'est-à-dire des trivalents (aluminium, indium, gallium, ...). Normalement, le semi-conducteur de base est généralement du silicium ou du germanium, bien qu'il existe d'autres types. Les dopants sont généralement à très faibles doses, de l'ordre d'un atome d'impuretés pour 100.000.000 1 10.000 d'atomes du semi-conducteur. À certaines occasions, des zones lourdes ou fortement dopées telles que P + ou N + peuvent se former, qui ont XNUMX atome d'impuretés pour XNUMX XNUMX.

BJT (transistor à jonction bipolaire): c'est le transistor bipolaire, le plus conventionnel. En cela, vous devez injecter un courant de base pour réguler le courant du collecteur. À l'intérieur, il en existe deux types:
- NPN : Comme son nom l'indique, il possède une zone semi-conductrice dopée de type N pour faire office d'émetteur, un autre P central comme base, et une autre pour le collecteur également de type N.
- PNP: dans ce cas c'est l'inverse, la base sera de type N, et les deux autres de type P. Cela modifiera totalement son comportement électrique et son utilisation.
FET (transistor à effet de champ): le transistor à effet de champ, et sa différence la plus notable avec le BJT est la façon dont il fonctionne avec sa borne de commande. Dans ce cas, le contrôle se fait en appliquant une tension entre la grille et la source. Dans ce type, il existe plusieurs sous-types:
- JFET: ceux de jonction FET sont à déplétion, et possèdent un canal ou une zone semi-conductrice pouvant être d'un type ou d'un autre. Selon cela, ils peuvent être à leur tour:
  - Canal N.
  - De la chaîne P.
- MOSFET: son acronyme vient de Metal Oxide Semiconductor FET, ainsi nommé car une fine couche de dioxyde de silicium est utilisée sous le contact de la porte pour générer le champ nécessaire avec lequel le passage du courant à travers son canal peut être contrôlé afin qu'il y ait un flux entre source et émetteur. Le canal peut être de type P, il y aura donc deux puits N pour le drain et la source; ou de type N, avec deux puits de type P pour la source et le drain. Ils sont quelque peu différents de ce qui précède, dans ce cas, vous pouvez avoir:
  - Déplection ou épuisement:
    - Canal N.
    - De la chaîne P.
  - Amélioré ou amélioré:
    - Canal N.
    - De la chaîne P.
  - Autres: TFT, CMOS, ...
Autres.

Les les différences sont basées sur l'architecture interne des zones semi-conductrices de chacun…

MOSFET

Un MOSFET vous permet de gérer de grosses charges, ce qui peut être utile pour certains circuits avec votre Arduino, comme vous le verrez plus tard. En fait, ses avantages le rendent si utile dans l'électronique moderne. Il peut agir comme un amplificateur ou un interrupteur à commande électronique. Pour chaque type de MOSFET que vous achetez, vous savez déjà que vous devez lire la fiche technique pour voir les propriétés, car elles ne sont pas toutes identiques.

La différence entre l'un des canal N et P est la suivante:

Canal P: Pour activer le canal P pour faire passer le courant, une tension négative est appliquée à la grille. La source doit être connectée à une tension positive. Notez que le canal sur lequel se trouve la porte est positif, tandis que les puits pour le drain et la source sont négatifs. De cette manière, le courant est "poussé" à travers le canal.
Canal n: Dans ce cas, une tension positive est appliquée à la grille.

Ce sont des articles très bon marché, vous pouvez donc en acheter une bonne poignée sans grand coût. Par exemple, voici quelques publicités que vous pouvez acheter dans les magasins spécialisés:

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Transistors MOSFET à canal N.
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Dissipateurs.

Si vous comptez l'utiliser pour des puissances plus élevées, il chauffera, il serait donc bon d'utiliser un radiateur pour le refroidir un peu…

Intégration avec Arduino

Un MOSFET peut être très pratique pour contrôler les signaux avec votre carte Arduino, par conséquent, il peut servir d'une manière similaire à la façon dont le module relais, Si tu te souviens. En fait, les modules MOSFET sont également vendus pour Arduino, comme c'est le cas avec le Aucun produit trouvé., l'un des plus populaires. Avec ces modules, vous avez déjà le transistor monté sur un petit PCB et il est plus facile à utiliser.

Mais ce n'est pas le seul que vous pouvez utiliser avec Arduino, il en existe également d'autres assez courants tels que le IRF520, IRF540, qui autorisent des courants nominaux de 9.2 et 28A respectivement, contre 14A pour l'IRF530.

Il existe de nombreux modèles MOSFET disponibles mais tous ne sont pas recommandés pour une utilisation directe avec un processeur comme Arduino en raison de la limitation de la tension et de l'intensité dans ses sorties.

Si vous utilisez le module IRF530N, pour mettre un exemple, vous pouvez connecter le connecteur marqué SIG sur la carte avec l'une des broches de la carte Arduino UNO, comme le D9. Ensuite, connectez GND et Vcc à ceux correspondants sur la carte Arduino, tels que GND et 5v dans ce cas pour l'alimenter.

Quant à code Simple qui régulerait ce schéma simple serait le suivant, ce qu'il fait est de laisser passer la charge de sortie ou non toutes les 5 secondes (dans le cas de notre schéma, ce serait un moteur, mais cela peut être ce que vous voulez.) .):

onst int pin = 9;    //Pin donde está conectado el MOSFET
 
void setup() {
  pinMode(pin, OUTPUT);  //Definir como salida para controlar el MOSFET
}
 
void loop(){
  digitalWrite(pin, HIGH);   // Lo pone en HIGH
  delay(5000);               // Espera 5 segundos o 5000ms
  digitalWrite(pin, LOW);    // Lo pone en LOW
  delay(5000);               // Espera otros 5s antes de repetir el bucle
}

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