MOSFET: wszystko, co musisz wiedzieć o tego typu tranzystorze

Istnieje kilka rodzajów tranzystorów. Te urządzenia elektroniczne są bardzo ważne dla dzisiejszej elektroniki i stanowiły przełom w przejściu od elektroniki opartej na lampach próżniowych do elektroniki półprzewodnikowej, znacznie bardziej niezawodne i mniejsze zużycie energii. W rzeczywistości, MOSFET Są używane w większości chipów lub układów scalonych, chociaż można je również znaleźć na płytkach drukowanych do wielu innych zastosowań.

Jak to jest? tak ważne urządzenie półprzewodnikowe, Przedstawię wam wszystko, co powinniście wiedzieć o tej naukowej i inżynierskiej pracy, która pozwala nam tworzyć tak wiele obwodów i która pod wieloma względami poprawiła nasze życie.

Co to jest tranzystor?

Słowo tranzystor pochodzi z rezystora transferowego, a wynaleziono go w 1951 roku, chociaż w Europie były już patenty i opracowania, zanim Amerykanie zaprezentowali pierwszy projekt, chociaż to już inna historia ... Szukali wtedy urządzenia opartego na półprzewodniku, półprzewodniku, mógłby zastąpić prymitywne i zawodne zawory próżniowe, które tworzyły komputery i inne elektroniczne gadżety tamtych czasów.

Te zawory lub rury próżniowe Ma podobną architekturę do tradycyjnych żarówek, dlatego też się przepalił. Aby maszyny pracowały, trzeba było je często wymieniać. Dodatkowo był ogrzewany, a to oznacza, że ​​marnowały duże ilości energii w postaci ciepła ze względu na swoją nieefektywność. Dlatego w ogóle nie były praktyczne i pilnie potrzebowały wymiany.

Cóż, w AT&T Bell Labs, Williams Shockley, John Bardeen i Walter Brattain zabrali się do pracy, tworząc to urządzenie półprzewodnikowe. Prawda jest taka, że ​​trudno im było znaleźć klucz. Projekt trzymano w tajemnicy, ponieważ było wiadomo, że coś podobnego rozwija się w Europie. Ale II wojna światowa została przekroczona, a bohaterowie musieli iść do bitwy. W drodze powrotnej w tajemniczy sposób już znaleźli rozwiązanie.

El pierwszy prototyp stworzone przez nich były bardzo surowe i stwarzały poważne problemy projektowe. Wśród nich produkcja seryjna była złożona i skomplikowana. Ponadto używał części złota, przez co był droższy, a końcówka czasami przestała stykać się z kryształem półprzewodnika, więc przestała działać i musiała zostać popchnięta, aby ponownie nawiązać kontakt. Prawda jest taka, że ​​niewiele zostało rozwiązanych z tym wynalazkiem, ale stopniowo ulepszano je i pojawiały się nowe typy.

Mieli już komponent elektroniczny półprzewodnikowy i mniejszy aby zmniejszyć rozmiar radia, alarmów, samochodów, komputerów, telewizorów itp.

Części i działanie

Tranzystor składa się z trzech pinów lub styków, które z kolei stykają się trzy strefy zróżnicowane półprzewodniki. W dwubiegunach obszary te nazywane są emiterem, bazą i kolektorem. Z drugiej strony w jednobiegunowych, takich jak MOSFET, zwykle nazywa się je źródłem, bramą i drenem. Musisz dobrze przeczytać arkusze danych lub katalogi, aby wiedzieć, jak dobrze zidentyfikować ich piny i nie mylić ich, ponieważ operacja będzie od tego zależała.

Podobne artykuł:

Tranzystor 2N2222: wszystko, co musisz wiedzieć

La drzwi lub podstawa Działa tak, jakby był przełącznikiem, otwierając lub zamykając przepływ prądu między dwoma pozostałymi końcami. Tak to działa. Na tej podstawie może być używany do dwóch podstawowych funkcji:

• Funkcja 1: Może działać w celu przekazywania lub odcinania sygnałów elektrycznych, to znaczy jako przełącznik dla elektroniki cyfrowej. Jest to ważne dla systemu binarnego lub cyfrowego, ponieważ sterując bramką (0 lub 1) można uzyskać jedną lub drugą wartość na jej wyjściu (0/1). W ten sposób można tworzyć bramki logiczne.
• Funkcja 2: może być również używany do elektroniki analogowej jako wzmacniacze sygnału. Jeśli małe natężenie osiągnie podstawę, można je przekształcić w większe między kolektorem a emiterem, które można wykorzystać jako wyjście.

Rodzaje tranzystorów

Po zapoznaniu się z podstawową operacją i odrobiną jej historii, z biegiem czasu zostały one ulepszone i stworzono tranzystory zoptymalizowane pod kątem określonego typu aplikacji, dając początek wszystkim te dwie rodziny, które z kolei mają kilka typów:

Pamiętajmy, że strefa N to rodzaj półprzewodnika domieszkowanego domieszkami donorowymi, czyli związkami pięciowartościowymi (fosfor, arsen, ...). Pozwoli im to zrezygnować z elektronów (-), ponieważ większość nośników to elektrony, a mniejszość dziury (+). W przypadku strefy P jest odwrotnie, większość będzie stanowiła dziury (+), dlatego tak się nazywa. Oznacza to, że będą przyciągać elektrony. Aby to osiągnąć, jest domieszkowany innymi zanieczyszczeniami akceptorowymi, czyli trójwartościami (glin, ind, gal, ...). Zwykle podstawowym półprzewodnikiem jest zwykle krzem lub german, chociaż istnieją inne typy. Domieszki występują zwykle w bardzo małych dawkach, rzędu jednego atomu zanieczyszczeń na każde 100.000.000 1 10.000 atomów półprzewodnika. W niektórych przypadkach mogą tworzyć się ciężkie lub silnie domieszkowane obszary, takie jak P + lub N +, które mają XNUMX atom zanieczyszczeń na każde XNUMX.

• BJT (bipolarny tranzystor złączowy): jest to tranzystor bipolarny, najbardziej konwencjonalny. Aby wyregulować prąd kolektora, należy do niego wstrzyknąć prąd bazowy. Wewnątrz są dwa rodzaje:
  • NPN: Jak sama nazwa wskazuje, ma strefę półprzewodnikową domieszkowaną, aby była typu N, aby działała jako emiter, inny centralny P jako podstawa i inny dla kolektora również typu N.
  • PNP: w tym przypadku jest odwrotnie, podstawa będzie typu N, a pozostałe dwa typu P. To całkowicie zmieni jej zachowanie elektryczne i sposób użycia.
• FET (tranzystor polowy): tranzystor polowy, a jego najbardziej zauważalną różnicą w stosunku do BJT jest sposób, w jaki jest obsługiwany za pomocą zacisku sterującego. W tym przypadku sterowanie odbywa się poprzez przyłożenie napięcia między bramką a źródłem. W ramach tego typu istnieje kilka podtypów:
  • JFET: te złącza FET są zubożone i mają kanał lub strefę półprzewodników, które mogą być tego lub innego typu. Zgodnie z tym mogą to być kolejno:
    • Kanał N.
    • Z kanału P.
  • MOSFET: jego akronim pochodzi od Metal Oxide Semiconductor FET, nazwanego tak, ponieważ cienka warstwa dwutlenku krzemu jest używana w kontakcie z drzwiami w celu wytworzenia niezbędnego pola, za pomocą którego można kontrolować przepływ prądu przez jego kanał, tak aby przepływ między drzwiami źródło i emiter. Kanał może być typu P, więc będą dwie studnie N dla drenu i źródła; lub typu N, z dwoma studniami typu P dla źródła i drenu. Różnią się one nieco od powyższych, w tym przypadku możesz mieć:
    • Wyczerpanie lub wyczerpanie:
      • Kanał N.
      • Z kanału P.
    • Ulepszony lub ulepszony:
      • Kanał N.
      • Z kanału P.
    • Inne: TFT, CMOS, ...
• Innych.

Te różnice wynikają z wewnętrznej architektury stref półprzewodników każdy…

MOSFET

Un MOSFET pozwala na obsługę dużych obciążeń, co może być przydatne w przypadku niektórych obwodów z Arduino, jak zobaczysz później. W rzeczywistości jego zalety sprawiają, że jest tak przydatny w nowoczesnej elektronice. Może działać jako wzmacniacz lub wyłącznik sterowany elektronicznie. W przypadku każdego kupowanego typu MOSFET-a wiesz już, że powinieneś przeczytać arkusz danych, aby zobaczyć właściwości, ponieważ nie wszystkie są takie same.

Różnica między jednym z kanał N i P jest:

• Kanał P: Aby aktywować kanał P w celu przepuszczenia prądu, do bramki przykładane jest napięcie ujemne. Źródło musi być podłączone do dodatniego napięcia. Zwróć uwagę, że kanał, na którym znajduje się zasuwa, jest dodatni, podczas gdy studnie drenu i źródła są ujemne. W ten sposób prąd jest „przepychany” przez kanał.
• Kanał N.: W tym przypadku do bramki jest przyłożone napięcie dodatnie.

jego bardzo tanie przedmioty, więc możesz kupić całkiem niezłą garść bez większych kosztów. Na przykład oto kilka reklam, które można kupić w wyspecjalizowanych sklepach:

• Nie znaleziono produktów.
• Tranzystory MOSFET z kanałem N..
• Nie znaleziono produktów.
• Radiatory.

Jeśli zamierzasz go używać do wyższych mocy, nagrzeje się, więc dobrze byłoby użyć radiator, aby go ochłodzić trochę…

Integracja z Arduino

MOSFET może być bardzo praktyczny do sterowania sygnałami za pomocą płyta arduinodlatego może służyć w podobny sposób, jak plik moduł przekaźnika, Jeśli pamiętasz. W rzeczywistości moduły MOSFET są również sprzedawane dla Arduino, tak jak ma to miejsce w przypadku Nie znaleziono produktów, jeden z najpopularniejszych. Dzięki tym modułom masz już tranzystor zamontowany na małej płytce drukowanej i jest łatwiejszy w użyciu.

Ale nie jest to jedyny, którego można używać z Arduino, są też inne dość powszechne, takie jak IRF520, IRF540, które pozwalają na prądy nominalne odpowiednio 9.2 i 28A, w porównaniu z 14A dla IRF530.

Dostępnych jest wiele modeli MOSFET, ale nie wszystkie są zalecane do bezpośredniego użycia z procesorem takim jak Arduino ze względu na ograniczenie napięcia i natężenia na jego wyjściach.

Jeśli używasz modułu IRF530N, to włóż Przykład, można połączyć złącze oznaczone SIG na płytce z jednym z pinów na płytce Arduino UNO, na przykład D9. Następnie podłącz GND i Vcc do odpowiednich na płycie Arduino, takich jak GND i 5v w tym przypadku, aby je zasilić.

Jeśli chodzi kod Prosty sposób, który regulowałby ten prosty schemat, wyglądałby następująco, który polega na przepuszczaniu obciążenia wyjściowego lub nie co 5 sekund (w przypadku naszego schematu byłby to silnik, ale może to być cokolwiek zechcesz ... ):

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
}