Jeszcze jeden element do dodania do naszego lista komponentów elektronicznych jest N-kanałowy tranzystor MOSFET o nazwie IRF520. Jest to tranzystor, który można znaleźć w różnych formatach, zarówno niezależnie, aby dodać go do swoich obwodów, jak i w module, jeśli chcesz więcej komfortu.
W tym artykule zobaczymy wszystkie szczegóły i dane techniczne IRF520, a także przykład jego użycia z Arduino.
Co to jest N-kanałowy tranzystor MOSFET? i jak to działa
Un MOSFET (tranzystor polowy z metalicznym tlenkiem i półprzewodnikiem) Jest to rodzaj tranzystora polowego szeroko stosowanego w nowoczesnej elektronice. W tym przypadku interesuje nas wersja N-kanałowa, a to oznacza, że większość nośników ładunku przewodzących prąd stanowią elektrony (ładunki ujemne).
Jak wiadomo, MOSFET ma trzy terminale, jak widać na powyższym obrazku, takie jak brama, dren i źródło. Oznacza to, że sterowanie otwiera lub zamyka przepływ prądu, który przepływa przez kanał od źródła do drenu, przy czym źródło znajduje się tam, gdzie prąd wpływa, a dren, gdzie prąd wypływa.
Działanie N-kanałowego MOSFET-u opiera się na utworzenie kanału przewodzącego pomiędzy drenem a źródłem poprzez przyłożenie dodatniego napięcia do bramki. Wyobraźmy sobie kanapkę: warstwa materiału półprzewodnikowego typu P (z dziurami jako nośnikami większościowymi) zachowuje się jak chleb, a pomiędzy tymi warstwami znajduje się warstwa tlenkowa (izolator) i warstwa materiału półprzewodnikowego typu N (z elektronami jako nośnikami) . większość). Kiedy do bramki zostanie przyłożone napięcie dodatnie względem źródła, powstaje pole elektryczne, które przyciąga wolne elektrony z materiału typu N w kierunku granicy między tlenkiem a materiałem typu P.
To Akumulacja elektronów w obszarze w pobliżu bramki tworzy kanał przewodzący typu N. Kanał ten pełni rolę mostu pomiędzy drenem a źródłem, umożliwiając przepływ prądu. Zmieniając napięcie na bramce, można kontrolować szerokość kanału, a tym samym ilość prądu przepływającego między drenem a źródłem. Jeśli napięcie bramki zostanie usunięte, kanał zniknie, a prąd zostanie przerwany.
Kiedy do bramki nie jest przyłożone napięcie, nie ma pola elektrycznego, które mogłoby przyciągnąć elektrony i utworzyć kanał. Dlatego urządzenie znajduje się w stanie odcięcia i nie przewodzi prądu. Przykładając do bramki napięcie dodatnie, a pole elektryczne przyciągające elektrony i tworzy kanał. Im wyższe napięcie, tym szerszy kanał i większy prąd, który może przepływać.
Jak już wiesz, te tranzystory MOSFET są wykorzystywane do wielu różnych zastosowań, jako wzmacniacze słabych sygnałów, przełączniki obwodów cyfrowych, przetwornice prądu przemiennego lub jako sterowniki silników, co podam później. umożliwiając sterowanie prędkością i kierunkiem silnika prądu stałego.
Co to jest IRF520?
El IRF520 To unipolarny tranzystor MOSFET z kanałem N, o czym już wspomniałem. Został zaprojektowany do obsługi stosunkowo wysokich prądów i napięć. Jest to bardzo popularny element w elektronice ze względu na swoją wszechstronność i łatwość użycia.
Pinout i charakterystyka techniczna IRF520
Te parametry techniczne IRF520 Różnią się one nieznacznie w zależności od producenta i wersji urządzenia, ale oto podsumowanie typowych specyfikacji, które znajdziesz w ich arkuszu danych:
- Napięcie dren-źródło (Vds): Zwykle wynosi 100 V, co oznacza, że może wytrzymać różnicę potencjałów do 100 V między drenem a źródłem.
- Ciągły prąd drenu (Id): około 9.2 A przy 25°C, choć może się to różnić w zależności od strat mocy.
- odporność na zapłon: Zwykle 0.27 oma, jest to rezystancja pomiędzy drenem a źródłem, gdy MOSFET jest całkowicie włączony. Niższy opór oznacza mniejsze straty rozpraszania.
- Napięcie źródło-bramka (Vgs): Zwykle wynosi 10 V, ale napięcie progowe (minimalne napięcie potrzebne do włączenia MOSFET-u) jest niższe.
- Moc rozpraszania: około 60 W, ale do pracy przy tej mocy wymagany jest odpowiedni radiator.
- Opakowanie: Zwykle występuje jako TO-220, popularna plastikowa obudowa tranzystorów mocy.
- Niskie straty przełączania- IRF520 jest znany z szybkiego przełączania, co oznacza, że może bardzo szybko zmieniać stan (włączanie/wyłączanie), minimalizując straty mocy.
- Wysoka niezawodność: Jest to solidne i niezawodne urządzenie, idealne do zastosowań przemysłowych i konsumenckich.
- łatwy do kontrolowania- Można nim sterować za pomocą sygnałów cyfrowych niskiego napięcia, dzięki czemu jest kompatybilny z mikrokontrolerami takimi jak Arduino.
Podobnie jak tranzystory, ma trzy szpilki lub pinout, bramki, źródła i drenu, to jeśli spojrzymy na tranzystor od strony przedniej, czyli jak widać na poprzednim zdjęciu, to mamy, że pin po lewej stronie to numer 1 odpowiadający bramce, czyli pin środkowy Pochodzi z odpływu czyli 2, a 3 odpowiada temu po prawej, czyli źródłu.
Formaty i gdzie kupić
Oprócz DO pakowania o których wspomniałem wcześniej, są też moduły z IRF520 które obejmują większe możliwości łączenia. Jego cena jest niska i można go znaleźć w wielu sklepach z elektroniką, także na Amazonie:
Przykład zastosowania IRF520 z Arduino
Na koniec zamieścimy przykład zastosowanie IRF520 z naszą ulubioną płytą, Arduino UNO. W tym przypadku moduł HCMODU0083 zostanie użyty z IRF520, który pełni funkcję sterownika silników prądu stałego lub prądu stałego. Można tu przeprowadzić bardzo precyzyjną kontrolę, wykorzystując technikę impulsów PWM, a kontrolując zmienne napięcie wejściowe, można uzyskać kontrolę nad prędkością silnika.
Obwód do testowania IRF520 jest bardzo prosty, wystarczy stworzyć obwód pokazany na poprzednim obrazku, używając potencjometru, baterii 9V i silnika. Jeśli chodzi o połączenie, połączymy wyjścia 5 V GND i VCC płytki Arduino z potencjometrem, a także te z odpowiednimi GND i VCC modułu IRF520, a także z pinem analogowym 3 Arduino. Jeśli chodzi o SIG naszego modułu, będzie on podłączony bezpośrednio do pinu 9 płytki Arduino w celu sterowania za pomocą impulsów PWM. Dodatkowo trzeba też w naszym przypadku podłączyć Vin modułu do akumulatora 9V, choć działałby on z dowolnym akumulatorem od 5 do 24V. Na koniec wypustka oznaczona na module Out, z V+ i V-, zostanie podłączona do dwóch zacisków silnika.
/*
IRF520-MOSFET Módulo controlador para motor CC
*/
#define PWM 3
int pot;
int out;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(PWM,OUTPUT);
}
void loop() {
pot=analogRead(A0);
out=map(pot,0,1023,0,255);
analogWrite(PWM,out);
}