MOSFET: כל מה שאתה צריך לדעת על סוג זה של טרנזיסטור

טרנזיסטור

ישנם מספר סוגים של טרנזיסטורים. מכשירים אלקטרוניים אלה חשובים מאוד עבור האלקטרוניקה של ימינו, והם ייצגו פריצת דרך במעבר מאלקטרוניקה מבוססת צינור ואקום לאלקטרוניקה מבוססת מצב מוצק, צריכת חשמל הרבה יותר אמינה ונמוכה יותר. למעשה, MOSFET הם משמשים ברוב השבבים או במעגלים משולבים, אם כי ניתן למצוא אותם גם במעגלים מודפסים ליישומים רבים אחרים.

ובכן, איך זה? מכשיר מוליך למחצה כל כך חשובאני אציג בפניכם את כל מה שאתם צריכים לדעת על עבודת המדע וההנדסה הזו שמאפשרת לנו ליצור כל כך הרבה מעגלים ושיפרו את חיינו במובנים רבים.

מהו טרנזיסטור?

המילה הטרנזיסטור מגיע מנגד העברה, והוא הומצא בשנת 1951, אם כי באירופה כבר היו פטנטים והתפתחויות לפני שהאמריקאים הציגו את העיצוב הראשון, אם כי זהו סיפור אחר ... באותה תקופה הם חיפשו מכשיר המבוסס על מצב מוצק, מוליך למחצה, ש יכול להחליף את שסתומי הוואקום הגסים והלא אמינים שהרכיבו מחשבים וגאדג'טים אלקטרוניים אחרים באותה תקופה.

לאס שסתומים או צינורות ואקום יש לו ארכיטקטורה דומה לנורות קונבנציונליות, ולכן גם נשרפו. היה עליהם להחליף אותם לעתים קרובות כדי לשמור על המכונות פועלות. בנוסף, הוא היה מחומם, וזה אומר שהם בזבזו כמויות גדולות של אנרגיה בצורת חום בגלל חוסר היעילות שלהם. לכן הם לא היו מעשיים כלל ונזקקו מאוד להחלפה.

ובכן, ב מעבדות הפעמון AT&T, וויליאמס שוקלי, ג'ון ברדין וולטר בראטיין הם יצאו לעבוד עם מכשיר המוליך למחצה הזה. האמת היא שהם התקשו למצוא את המפתח. הפרויקט נשמר בסוד משום שהיה ידוע שמשהו דומה מתפתח באירופה. אך מלחמת העולם השנייה נחלפה, והגיבורים נאלצו לצאת לקרב. בדרך חזרה הם כבר מצאו את הפיתרון באופן מסתורי.

El אב טיפוס ראשון הם יצרו היה גס מאוד והציגו בעיות עיצוב חמורות. ביניהם זה היה מורכב ומסובך לייצור בסדרות. בנוסף, הוא השתמש בחלקי זהב שיקרו אותו והקצה לעיתים הפסיק ליצור קשר עם גביש המוליכים למחצה, ולכן הוא הפסיק לעבוד והיה צריך לדחוף אותו כדי ליצור קשר שוב. האמת היא שמעט נפתרה באמצעות המצאה זו, אך לאט לאט הם שופרו וסוגים חדשים הופיעו.

היה להם כבר רכיב אלקטרוני של מצב מוצק וקטן יותר כדי להקטין את גודל הרדיו, האזעקות, המכוניות, המחשבים, הטלוויזיות וכו '.

חלקים ותפעול

MOSFET

הטרנזיסטור מורכב משלושה פינים או מגעים, אשר בתורם יוצרים איתם קשר שלושה אזורים מוליכים למחצה מובחנים. בבולארים אזורים אלה נקראים פולט, בסיס ואספן. מצד שני, באלה חד קוטביים, כמו ה- MOSFET, הם נקראים בדרך כלל מקור, שער וניקוז. עליך לקרוא היטב את גליונות הנתונים או הקטלוגים כדי לדעת לזהות היטב את הסיכות שלהם ולא לבלבל אותם, מכיוון שהפעולה תהיה תלויה בכך.

טרנזיסטור 2n2222
Artaculo relacionado:
טרנזיסטור 2N2222: כל מה שאתה צריך לדעת

La דלת או בסיס הוא פועל כאילו היה מתג, הפותח או סוגר את מעבר הזרם בין שני הקצוות האחרים. ככה זה עובד. ועל סמך זה ניתן להשתמש בו לשתי פונקציות בסיסיות:

  • פונקציה 1: הוא יכול לפעול להעברה או חיתוך של אותות חשמליים, כלומר כמתג לאלקטרוניקה דיגיטלית. זה חשוב למערכת הבינארית או הדיגיטלית, שכן על ידי שליטה בשער (עם 0 או 1), אתה יכול להשיג ערך כזה או אחר בפלט שלו (0/1). כך ניתן ליצור שערי לוגיקה.
  • פונקציה 2: יכול לשמש גם, עבור אלקטרוניקה אנלוגית, כמגברי אות. אם עוצמה קטנה מגיעה לבסיס, ניתן להמיר אותה לגדולה יותר בין הקולט לפולט שיכול לשמש כפלט.

סוגי טרנזיסטורים

סמלי MOSFET

סמלי MOSFET N ו- P

לאחר שנראתה הפעולה הבסיסית וקצת מההיסטוריה שלה, לאורך זמן הם שופרו ויצרו טרנזיסטורים המותאמים לסוג יישום מסוים, מה שמוליד את כולם לשתי המשפחות הללו, שבתורן יש כמה סוגים:

זכור שאזור N הוא סוג של מוליכים למחצה המסוממים בזיהומים של תורמים, כלומר תרכובות מחומשות (זרחן, ארסן, ...). זה יאפשר להם לוותר על אלקטרונים (-), מכיוון שנושאי הרוב הם האלקטרונים, ואילו המיעוט הם החורים (+). במקרה של אזור P, זה ההפך, הרוב יהיה החורים (+), לכן זה נקרא כך. כלומר, הם ימשכו אלקטרונים. כדי להשיג זאת, הוא מסומם עם זיהומים מקובלים אחרים, כלומר טרווילנטים (אלומיניום, אינדיום, גליום, ...). בדרך כלל מוליך למחצה הבסיסי הוא בדרך כלל סיליקון או גרמניום, אם כי ישנם סוגים אחרים. התרופות נמצאות בדרך כלל במינונים נמוכים מאוד, בסדר גודל של אטום אחד של זיהומים על כל 100.000.000 אטומים של מוליכים למחצה. במקרים מסוימים, אזורים כבדים או מאוד מסוממים כגון P + או N + יכולים להיווצר, שיש בהם אטום אחד של זיהומים לכל 1.

  • BJT (טרנזיסטור צומת דו קוטבי): זהו הטרנזיסטור הדו קוטבי, הקונבנציונאלי ביותר. בזה אתה צריך להזריק זרם בסיס כדי לווסת את זרם הקולט. בפנים ישנם שני סוגים:
    • NPN: כשמו כן הוא, יש לו אזור מוליך למחצה המסומם להיות מסוג N כדי לשמש פולט, P נוסף מרכזי כבסיס, ועוד אחד עבור האספן גם מסוג N.
    • PNP: במקרה זה זה הפוך, הבסיס יהיה מסוג N, והשניים הנותרים מסוג P. שישנו לחלוטין את התנהגותו החשמלית ואת אופן השימוש בו.
  • FET (טרנזיסטור אפקט שדה): טרנזיסטור אפקט השדה, וההבדל הבולט ביותר שלו מ- BJT הוא האופן בו הוא מופעל באמצעות מסוף הבקרה שלו. במקרה זה השליטה נעשית על ידי הפעלת מתח בין השער למקור. בתוך סוג זה ישנם מספר תת-סוגים:
    • JFET: אלה של צומת FET הם דלדול, ויש להם ערוץ או אזור מוליכים למחצה שיכולים להיות מסוג זה או אחר. על פי זה, הם יכולים להיות בתורם:
      • ערוץ N.
      • מערוץ P.
    • MOSFET: ראשי התיבות שלו מגיעים מ- Metal Oxide Semiconductor FET, שנקרא כך מכיוון שמשתמשים בשכבה דקה של דו תחמוצת הסיליקון מתחת למגע הדלת כדי לייצר את השדה הדרוש שבאמצעותו ניתן לשלוט על מעבר הזרם דרך התעלה שלו מקור ומנפיק. הערוץ יכול להיות מסוג P, כך שיהיו שתי בארות N לניקוז ומקור; או מסוג N, עם שתי בארות מסוג P למקור וניקוז. הם שונים במקצת מהאמור לעיל, במקרה זה אתה יכול לקבל:
      • נטייה או תשישות:
        • ערוץ N.
        • מערוץ P.
      • משופר או משופר:
        • ערוץ N.
        • מערוץ P.
      • אחרים: TFT, CMOS, ...
  • אחר.

לאס ההבדלים מבוססים על הארכיטקטורה הפנימית של אזורי המוליכים למחצה כל אחד…

MOSFET

Un MOSFET מאפשר לך להתמודד עם עומסים גדולים, אשר יכולים להיות שימושיים עבור מעגלים מסוימים עם Arduino שלך, כפי שתראה בהמשך. למעשה, היתרונות שלה הופכים אותו לשימוש כל כך באלקטרוניקה מודרנית. זה יכול לשמש כמגבר או כמתג בשליטה אלקטרונית. עבור כל סוג של MOSFET שאתה קונה, אתה כבר יודע שעליך לקרוא את גליון הנתונים כדי לראות את המאפיינים, מכיוון שהם לא זהים.

ההבדל בין אחד של ערוץ N ו- P הוא:

  • ערוץ פ: כדי להפעיל את ערוץ P כדי להעביר זרם, מוחל מתח שלילי על השער. על המקור להיות מחובר למתח חיובי. שים לב שהתעלה בה נמצא השער חיובית, ואילו הבארות לניקוז ולמקור שליליות. בדרך זו הזרם "נדחף" דרך הערוץ.
  • ערוץ N: במקרה זה, מתח חיובי מוחל על השער.

בן פריטים זולים מאוד, כך שתוכלו לקנות קומץ טוב מהם ללא עלות גדולה. לדוגמה, הנה כמה פרסומות שאתה יכול לקנות בחנויות מתמחות:

אם אתה מתכוון להשתמש בו בכוחות גבוהים יותר הוא יתחמם, אז יהיה טוב להשתמש ב- גוף קירור כדי לקרר אותו מעט…

שילוב עם ארדואינו

סכמטי עם ארדואינו

MOSFET יכול להיות מאוד פרקטי לבקרת אותות באמצעות ה- לוח ארדואינולכן, זה יכול לשמש באופן דומה לאופן שבו מודול ממסר, אם אתה זוכר. למעשה, מודולי MOSFET נמכרים גם עבור Arduino, כפי שקורה עם לא נמצאו מוצרים., אחד הפופולריים ביותר. עם מודולים אלה כבר הותקן הטרנזיסטור על גבי PCB קטן וזה קל יותר לשימוש.

אבל זה לא היחיד שאתה יכול להשתמש בו עם Arduino, יש גם כאלה נפוצים למדי כגון IRF520, IRF540, המאפשרים זרמים נומינליים של 9.2 ו- 28A בהתאמה, לעומת 14A עבור ה- IRF530.

ישנם דגמי MOSFET רבים זמינים אך לא לכולם מומלץ להשתמש ישירות עם מעבד כמו Arduino בשל מגבלת המתח והעוצמה ביציאותיו.

אם אתה משתמש במודול IRF530N, לשים דוגמה, אתה יכול לחבר את המחבר המסומן SIG על הלוח עם אחד הפינים על הלוח Arduino UNO, כמו ה- D9. לאחר מכן חבר את GND ו- Vcc למקבילים בלוח הארדואינו, כגון GND ו- 5v במקרה זה כדי להפעיל אותו.

באשר ל צופן פשוט שיסדיר את התוכנית הפשוטה הזו יהיה הבא, מה שהוא עושה זה לתת לעומס הפלט לעבור או לא כל 5 שניות (במקרה של התוכנית שלנו זה יהיה מנוע, אבל זה יכול להיות כל מה שתרצו .. .):

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
}


היה הראשון להגיב

השאירו את התגובה שלכם

כתובת הדוא"ל שלך לא תפורסם. שדות חובה מסומנים *

*

*

  1. אחראי לנתונים: מיגל אנחל גטון
  2. מטרת הנתונים: בקרת ספאם, ניהול תגובות.
  3. לגיטימציה: הסכמתך
  4. מסירת הנתונים: הנתונים לא יועברו לצדדים שלישיים אלא בהתחייבות חוקית.
  5. אחסון נתונים: מסד נתונים המתארח על ידי Occentus Networks (EU)
  6. זכויות: בכל עת תוכל להגביל, לשחזר ולמחוק את המידע שלך.