MOSFET: všetko, čo potrebujete vedieť o tomto type tranzistora

Existuje niekoľko typov tranzistorov. Tieto elektronické zariadenia sú pre dnešnú elektroniku veľmi dôležité a predstavovali prielom v prechode od elektroniky založenej na vákuových elektrónkach k elektronike založenej na polovodičovom stave, oveľa spoľahlivejšej a nižšej spotreby energie. V skutočnosti, MOSFET Používajú sa vo väčšine čipov alebo integrovaných obvodoch, aj keď ich tiež nájdete na doskách plošných spojov pre mnoho ďalších aplikácií.

Ako to teda je? také dôležité polovodičové zariadenie, Predstavím vám všetko, čo potrebujete vedieť o tejto vedecko-technickej práci, ktorá nám umožňuje vytvoriť toľko okruhov a ktorá mnohými spôsobmi zlepšila náš život.

Čo je to tranzistor?

Slovo tranzistor pochádza z prenosového rezistora, a bol vynájdený v roku 1951, hoci v Európe už existovali patenty a vývoj skôr, ako Američania predstavili prvý dizajn, aj keď ide o iný príbeh ... V tom čase hľadali zariadenie na báze polovodiča, ktoré by mohol nahradiť surové a nespoľahlivé vákuové ventily, z ktorých sa v tej dobe vyrábali počítače a ďalšie elektronické prístroje.

L ventily alebo vákuové trubice Má podobnú architektúru ako bežné žiarovky, a preto aj vyhorel. Museli byť často vymieňané, aby boli stroje stále v prevádzke. Navyše bol vykurovaný, čo znamená, že kvôli svojej neefektívnosti zbytočne plytvali veľkým množstvom energie vo forme tepla. Preto boli nepraktické a nevyhnutne potrebovali náhradu.

No, v AT&T Bell Labs, Williams Shockley, John Bardeen a Walter Brattain pustili sa do práce na vytvorení tohto polovodičového zariadenia. Pravda je, že kľúč hľadali len ťažko. Projekt bol utajený, pretože sa vedelo, že v Európe sa niečo podobné vyvíja. Lenže druhá svetová vojna bola prekročená a protagonisti museli ísť do boja. Na spiatočnej ceste už tajomne našli riešenie.

El prvý prototyp ktoré boli veľmi hrubé a predstavovali vážne problémy s dizajnom. Spomedzi nich bolo zložité a zložité vyrábať sériovo. Okrem toho používal zlaté časti, ktoré ho predražovali a hrot niekedy prestal prichádzať do styku s polovodičovým kryštálom, takže prestal fungovať a bolo potrebné ho stlačiť, aby sa kontakt znovu získal. Pravdou je, že týmto vynálezom sa málo vyriešilo, ale postupne sa vylepšovali a objavovali sa nové typy.

Už mali elektronický komponent z pevný stav a menšie zmenšiť veľkosť rádií, alarmov, automobilov, počítačov, televízorov atď.

Diely a prevádzka

Tranzistor je tvorený tromi kolíkmi alebo kontaktmi, ktoré zase vytvárajú kontakt s tri zóny diferencované polovodiče. V bipolároch sa tieto oblasti nazývajú žiarič, základňa a kolektor. Na druhej strane, v unipolároch, ako je napríklad MOSFET, sa zvyčajne nazývajú zdroj, brána a odtok. Musíte si dobre prečítať údajové listy alebo katalógy, aby ste vedeli, ako dobre identifikovať ich pripináčiky a nezamieňať ich, pretože operácia bude závisieť od toho.

Súvisiaci článok:

Tranzistor 2N2222: všetko, čo potrebujete vedieť

La dvere alebo podstavec Pôsobí, akoby to bol vypínač, ktorý otvára alebo zatvára prechod prúdu medzi ostatnými dvoma koncami. Takto to funguje. Na základe toho ho možno použiť pre dve základné funkcie:

• Funkcia 1: Môže pôsobiť na prenos alebo prerušenie elektrických signálov, to znamená ako prepínač pre digitálnu elektroniku. To je dôležité pre binárny alebo digitálny systém, pretože riadením brány (pomocou 0 alebo 1) môžete na jej výstupe (0/1) získať jednu alebo druhú hodnotu. Takto sa dajú vytvoriť logické brány.
• Funkcia 2: možno použiť aj pre analógovú elektroniku ako zosilňovače signálu. Ak malá intenzita dosiahne základňu, možno ju previesť na väčšiu medzi kolektorom a žiaričom, ktorú je možné použiť ako výstup.

Typy tranzistorov

Len čo sa ukáže základná operácia a trochu jej histórie, časom sa vylepšujú a vytvárajú tranzistory optimalizované pre konkrétny typ aplikácie, ktoré vedú ku všetkým tieto dve rodiny, ktoré majú zase niekoľko typov:

Pamätajte, že zóna N je druh polovodiča dopovaného nečistotami darcu, to znamená päťmocnými zlúčeninami (fosfor, arzén, ...). To im umožní vzdať sa elektrónov (-), pretože väčšinovými nosičmi sú elektróny, zatiaľ čo menšinovými sú diery (+). V prípade P zóny je to naopak, väčšinu budú tvoriť diery (+), preto sa tak volá. To znamená, že budú priťahovať elektróny. Aby sa to dosiahlo, je dotovaný ďalšími akceptorovými nečistotami, to znamená trivalentmi (hliník, indium, gálium, ...). Obvykle je základným polovodičom kremík alebo germánium, aj keď existujú aj iné typy. Dopanty sú zvyčajne vo veľmi nízkych dávkach, rádovo jeden atóm nečistôt na každých 100.000.000 1 10.000 atómov polovodiča. V niektorých prípadoch sa môžu vytvoriť ťažké alebo vysoko dotované oblasti, ako napríklad P + alebo N +, ktoré majú XNUMX atóm nečistoty na každých XNUMX XNUMX.

• BJT (bipolárny tranzistor): je to bipolárny tranzistor, najkonvenčnejší. Do tohto sa musí vstreknúť základný prúd, ktorý reguluje kolektorový prúd. Vo vnútri sú dva typy:
  • NPN: Ako jeho názov napovedá, má polovodičovú zónu dotovanú na typ N, ktorá slúži ako vysielač, ďalšiu centrálnu P ako bázu a ďalšiu pre kolektor tiež typu N.
  • PNP: v tomto prípade je to naopak, základňa bude typu N a zvyšné dve typu P. To úplne zmení jeho elektrické chovanie a spôsob jeho používania.
• FET (tranzistor s efektom poľa): tranzistor s efektom poľa a jeho najvýznamnejším rozdielom od BJT je spôsob, akým sa prevádzkuje s jeho ovládacím terminálom. V takom prípade sa riadenie vykonáva priložením napätia medzi hradlom a zdrojom. V rámci tohto typu existuje niekoľko podtypov:
  • JFET: súčasti spojenia FET sú vyčerpané a majú kanálovú alebo polovodičovú zónu, ktorá môže byť jedného alebo druhého typu. Podľa toho môžu byť zase:
    • Kanál N.
    • Z kanálu P.
  • MOSFET: jeho skratka pochádza z Metal Oxide Semiconductor FET, tak pomenovaného preto, lebo pod kontaktom dverí sa používa tenká vrstva oxidu kremičitého na vytvorenie potrebného poľa, pomocou ktorého je možné riadiť prechod prúdu jeho kanálom tak, aby medzi nimi prúdil prúd zdroj a emitent. Kanál môže byť typu P, takže tu budú dve jamky N pre odtok a zdroj; alebo typu N s dvoma jamkami typu P pre zdroj a odtok. Od vyššie uvedeného sa trochu líšia, v tomto prípade môžete mať:
    • Odklon alebo vyčerpanie:
      • Kanál N.
      • Z kanálu P.
    • Vylepšené alebo vylepšené:
      • Kanál N.
      • Z kanálu P.
    • Ostatné: TFT, CMOS, ...
• Iní.

L rozdiely vychádzajú z vnútornej architektúry polovodičových zón každý…

MOSFET

Un MOSFET umožňuje zvládnuť veľké zaťaženie, čo môže byť pre vaše obvody užitočné s vašim Arduino, ako uvidíte neskôr. Vďaka jeho výhodám je v skutočnosti tak užitočný v modernej elektronike. Môže fungovať ako zosilňovač alebo elektronicky riadený spínač. Pre každý typ MOSFET, ktorý si kúpite, už viete, že by ste si mali prečítať údajový list a pozrieť si vlastnosti, pretože nie sú všetky rovnaké.

Rozdiel medzi jedným z kanál N a P Je to:

• Kanál P: Na aktiváciu kanálu P na prechod prúdu sa na bránu privádza záporné napätie. Zdroj musí byť pripojený na kladné napätie. Upozorňujeme, že kanál, na ktorom je brána, je kladný, zatiaľ čo jamky pre odtok a zdroj sú záporné. Týmto spôsobom je prúd „pretlačený“ cez kanál.
• Kanál N: V tomto prípade sa na bránu aplikuje kladné napätie.

Syn veľmi lacné veci, takže si ich môžete kúpiť veľa z nich bez veľkých nákladov. Tu sú napríklad niektoré reklamy, ktoré si môžete kúpiť v špecializovaných predajniach:

• Nenašli sa žiadne produkty..
• N-kanálové MOSFET tranzistory.
• Nenašli sa žiadne produkty..
• Chladiče.

Ak ho budete používať na vyššie výkony, zahreje sa, takže by bolo dobré použiť a chladič na ochladenie trochu…

Integrácia s Arduino

MOSFET môže byť veľmi praktický na riadenie signálov s vašim arduino doska, preto môže slúžiť podobným spôsobom ako reléový modul, Ak si pamätáte. V skutočnosti sa moduly MOSFET predávajú aj pre Arduino, ako je to v prípade Nenašli sa žiadne produkty., jeden z najpopulárnejších. S týmito modulmi už máte tranzistor namontovaný na malom PCB a jeho použitie je jednoduchšie.

Ale nie je to jediný, ktorý môžete s Arduinom použiť, existujú aj ďalšie celkom bežné ako napr IRF520, IRF540, ktoré umožňujú nominálne prúdy 9.2, respektíve 28A, v porovnaní s 14A pre IRF530.

Existuje veľa modelov MOSFET, ale nie všetky sa odporúčajú používať priamo s procesorom ako Arduino z dôvodu obmedzenia napätia a intenzity na jeho výstupoch.

Ak používate modul IRF530N, dať Príklad, môžete spojiť konektor označený SIG na doske s jedným z pinov na doske Arduino UNO, ako napríklad D9. Potom pripojte GND a Vcc k zodpovedajúcim konektorom na doske Arduino, ako sú GND a 5v, v tomto prípade na napájanie.

Pokiaľ ide o Código Jednoduché, čo by regulovalo túto jednoduchú schému, by bolo nasledujúce, čo robí, je nechať výstupné zaťaženie prejsť alebo nie každých 5 sekúnd (v prípade našej schémy by to bol motor, ale môže to byť čokoľvek chcete .. .):

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
}