MOSFET: mọi thứ bạn cần biết về loại bóng bán dẫn này

Có một số loại bóng bán dẫn. Những thiết bị điện tử này rất quan trọng đối với các thiết bị điện tử ngày nay, và chúng đại diện cho một bước đột phá trong việc chuyển từ thiết bị điện tử dạng ống chân không sang thiết bị điện tử dạng rắn, đáng tin cậy hơn nhiều và tiêu thụ điện năng thấp hơn. Trong thực tế, MOSFE Chúng được sử dụng trong hầu hết các chip hoặc mạch tích hợp, mặc dù bạn cũng có thể tìm thấy chúng trên bảng mạch in cho nhiều ứng dụng khác.

Chà, nó thế nào? một thiết bị bán dẫn quan trọng như vậy, Tôi sẽ trình bày cho bạn mọi thứ bạn cần biết về công trình khoa học và kỹ thuật này cho phép chúng ta tạo ra rất nhiều vi mạch và đã cải thiện cuộc sống của chúng ta theo nhiều cách.

Transistor là gì?

Từ bóng bán dẫn đến từ điện trở chuyển giao, và nó được phát minh vào năm 1951, mặc dù ở Châu Âu đã có bằng sáng chế và phát triển trước khi người Mỹ trình làng thiết kế đầu tiên, mặc dù đây là một câu chuyện khác ... Vào thời điểm đó, họ đang tìm kiếm một thiết bị dựa trên trạng thái rắn, chất bán dẫn, có thể thay thế các van chân không thô sơ và không đáng tin cậy tạo nên máy tính và các thiết bị điện tử khác thời bấy giờ.

các van hoặc ống chân không Nó có kiến ​​trúc tương tự như bóng đèn thông thường, và do đó cũng bị cháy hết. Chúng phải được thay thế thường xuyên để giữ cho máy hoạt động. Ngoài ra, nó còn bị đốt nóng, và điều đó có nghĩa là chúng đã lãng phí một lượng lớn năng lượng dưới dạng nhiệt do kém hiệu quả. Do đó, chúng không thực tế chút nào và rất cần người thay thế.

Chà, trong AT&T Bell Labs, Williams Shockley, John Bardeen và Walter Brattain họ bắt đầu làm việc để tạo ra thiết bị bán dẫn đó. Sự thật là họ đã rất khó khăn trong việc tìm ra chìa khóa. Dự án được giữ bí mật vì người ta biết rằng một cái gì đó tương tự đang phát triển ở châu Âu. Nhưng Thế chiến II đã qua, và các nhân vật chính phải ra trận. Trên đường trở về, họ đã tìm ra lời giải một cách bí ẩn.

El nguyên mẫu đầu tiên chúng được tạo ra rất thô sơ và trình bày các vấn đề nghiêm trọng về thiết kế. Trong số đó, nó rất phức tạp và phức tạp để sản xuất hàng loạt. Ngoài ra, nó sử dụng các bộ phận bằng vàng khiến nó đắt hơn và đầu nhọn đôi khi không tiếp xúc với tinh thể bán dẫn, vì vậy nó ngừng hoạt động và phải được đẩy để tiếp xúc trở lại. Sự thật là có rất ít giải pháp được giải quyết với phát minh này, nhưng từng chút một, chúng đã được cải tiến và các loại mới đã xuất hiện.

Họ đã có một thành phần điện tử của trạng thái rắn và nhỏ hơn để giảm kích thước của radio, báo động, ô tô, máy tính, tivi, v.v.

Các bộ phận và hoạt động

Bóng bán dẫn được tạo thành từ ba chân hoặc tiếp điểm, lần lượt tiếp xúc với ba khu chất bán dẫn phân biệt. Trong lưỡng cực, các khu vực này được gọi là cực phát, chân đế và cực thu. Mặt khác, trong những cái đơn cực, chẳng hạn như MOSFET, chúng thường được gọi là nguồn, cổng và cống. Bạn phải đọc kỹ các biểu dữ liệu hoặc danh mục để biết cách xác định các chân của chúng tốt và không nhầm lẫn chúng, vì hoạt động sẽ phụ thuộc vào nó.

Bài viết liên quan:

Bóng bán dẫn 2N2222: mọi thứ bạn cần biết

La cửa hoặc cơ sở Nó hoạt động như thể nó là một công tắc, mở hoặc đóng dòng điện đi qua giữa hai đầu còn lại. Đây là cách nó hoạt động. Và dựa trên điều này, nó có thể được sử dụng cho hai chức năng cơ bản:

• Chức năng 1: Nó có thể hoạt động để truyền hoặc cắt tín hiệu điện, nghĩa là, như một công tắc cho thiết bị điện tử kỹ thuật số. Điều này rất quan trọng đối với hệ thống nhị phân hoặc kỹ thuật số, vì bằng cách kiểm soát cổng (với 0 hoặc 1), bạn có thể nhận được giá trị này hoặc giá trị khác ở đầu ra của nó (0/1). Bằng cách đó các cổng logic có thể được hình thành.
• Chức năng 2: cũng có thể được sử dụng, cho các thiết bị điện tử tương tự, làm bộ khuếch đại tín hiệu. Nếu một cường độ nhỏ đạt đến cơ sở, nó có thể được chuyển đổi thành cường độ lớn hơn giữa bộ thu và bộ phát có thể được sử dụng như một đầu ra.

Các loại bóng bán dẫn

Khi hoạt động cơ bản và một chút lịch sử của nó đã được nhìn thấy, theo thời gian, chúng đã được cải tiến và tạo ra các bóng bán dẫn được tối ưu hóa cho một loại ứng dụng cụ thể, tạo ra tất cả hai họ này lần lượt có một số loại:

Hãy nhớ rằng vùng N là một loại chất bán dẫn được pha tạp chất từ ​​các nhà tài trợ, tức là các hợp chất pentavalent (phốt pho, asen,…). Điều này sẽ cho phép chúng từ bỏ các điện tử (-), vì hạt tải điện đa số là điện tử, trong khi hạt tải điện thiểu số là lỗ trống (+). Trong trường hợp vùng P thì ngược lại, phần lớn sẽ là các lỗ (+), đó là lý do tại sao nó được gọi như vậy. Tức là chúng sẽ hút các electron. Để đạt được điều này, nó được pha tạp với các tạp chất chấp nhận khác, đó là các chất trivalents (nhôm, indium, gallium, ...). Thông thường chất bán dẫn cơ bản thường là silicon hoặc germani, mặc dù có những loại khác. Chất pha tạp thường ở liều lượng rất thấp, theo thứ tự một nguyên tử tạp chất cho mỗi 100.000.000 nguyên tử của chất bán dẫn. Trong một số trường hợp, các khu vực nặng hoặc pha tạp chất cao như P + hoặc N + có thể hình thành, có 1 nguyên tử tạp chất trên 10.000.

• BJT (Bóng bán dẫn kết nối lưỡng cực): nó là bóng bán dẫn lưỡng cực, thông thường nhất. Trong điều này, bạn phải tiêm một dòng điện cơ bản để điều chỉnh dòng điện thu. Bên trong có hai loại:
  • NPN: Như tên gọi của nó đã chỉ ra, nó có một vùng bán dẫn được pha tạp chất thuộc loại N để hoạt động như một bộ phát, một trung tâm khác làm cơ sở và một vùng khác cho bộ thu cũng thuộc loại N.
  • PNP: trong trường hợp này thì ngược lại, phần đế sẽ thuộc loại N, và hai phần còn lại thuộc loại P. Điều đó sẽ thay đổi hoàn toàn hành vi điện và cách sử dụng của nó.
• FET (Transistor hiệu ứng trường): bóng bán dẫn hiệu ứng trường, và sự khác biệt đáng chú ý nhất của nó so với BJT là cách nó được vận hành với thiết bị đầu cuối điều khiển của nó. Trong trường hợp này, việc điều khiển được thực hiện bằng cách đặt một điện áp giữa cổng và nguồn. Trong loại này có một số loại phụ:
  • JFET: đường giao nhau FET cạn kiệt và có kênh hoặc vùng bán dẫn có thể là loại này hay loại khác. Theo đó, họ có thể lần lượt:
    • Kênh N.
    • Từ kênh P.
  • MOSFE: từ viết tắt của nó đến từ Metal Oxide Semiconductor FET, được đặt tên như vậy vì một lớp silicon dioxide mỏng được sử dụng dưới sự tiếp xúc của cánh cửa để tạo ra trường cần thiết mà dòng điện đi qua kênh của nó có thể được kiểm soát để có dòng chảy giữa nguồn và người phát hành. Kênh có thể là loại P, do đó sẽ có hai giếng N cho cống và nguồn; hoặc loại N, với hai giếng loại P cho nguồn và cống. Chúng hơi khác so với ở trên, trong trường hợp này bạn có thể có:
    • Suy kiệt hoặc kiệt sức:
      • Kênh N.
      • Từ kênh P.
    • Nâng cao hoặc cải tiến:
      • Kênh N.
      • Từ kênh P.
    • Khác: TFT, CMOS, ...
• Những người khác.

các sự khác biệt dựa trên kiến ​​trúc bên trong của các vùng bán dẫn mỗi…

MOSFE

Un MOSFE cho phép bạn xử lý các tải lớn, có thể hữu ích cho một số mạch nhất định với Arduino của bạn, như bạn sẽ thấy ở phần sau. Trên thực tế, những ưu điểm của nó khiến nó trở nên rất hữu ích trong các thiết bị điện tử hiện đại. Nó có thể hoạt động như một bộ khuếch đại hoặc một công tắc điều khiển điện tử. Đối với mỗi loại MOSFET bạn mua, bạn đã biết rằng bạn nên đọc biểu dữ liệu để xem các thuộc tính, vì chúng không giống nhau.

Sự khác biệt giữa một trong những kênh N và P là:

• Kênh P: Để kích hoạt kênh P để vượt qua dòng điện, một điện áp âm được đặt vào cổng. Nguồn phải được nối với điện áp dương. Lưu ý rằng kênh mà cổng đang bật là dương, trong khi giếng cho cống và nguồn là âm. Bằng cách này, dòng điện được "đẩy" qua kênh.
• Kênh N: Trong trường hợp này, một điện áp dương được áp dụng cho cổng.

Con trai các mặt hàng rất rẻ, vì vậy bạn có thể mua một số ít tốt trong số đó với chi phí không lớn. Ví dụ: đây là một số quảng cáo mà bạn có thể mua trong các cửa hàng chuyên dụng:

• Không tìm thấy sản phẩm..
• Bóng bán dẫn MOSFET kênh N.
• Không tìm thấy sản phẩm..
• Tản nhiệt.

Nếu bạn định sử dụng nó cho những công suất cao hơn, nó sẽ nóng lên, vì vậy sẽ rất tốt nếu bạn sử dụng tản nhiệt để làm mát nó một chút…

Tích hợp với Arduino

MOSFET có thể rất thiết thực để điều khiển các tín hiệu với bảng arduino, do đó, nó có thể phân phát theo cách tương tự như cách mô-đun chuyển tiếp, Nếu bạn nhớ. Trên thực tế, các mô-đun MOSFET cũng được bán cho Arduino, như trường hợp của Không tìm thấy sản phẩm., một trong những gì phổ biến nhất. Với các mô-đun này, bạn đã có bóng bán dẫn được gắn trên một PCB nhỏ và nó dễ sử dụng hơn.

Nhưng nó không phải là cái duy nhất mà bạn có thể sử dụng với Arduino, còn có những cái khác khá phổ biến như IRF520, IRF540, cho phép dòng danh định tương ứng là 9.2 và 28A, so với 14A của IRF530.

Có nhiều mô hình MOSFET có sẵn nhưng không phải tất cả đều được khuyến khích sử dụng trực tiếp với bộ xử lý như Arduino bởi giới hạn của điện áp và cường độ trong các đầu ra của nó.

Nếu bạn sử dụng mô-đun IRF530N, để đặt Một ví dụ, bạn có thể kết nối đầu nối được đánh dấu SIG trên bảng với một trong các chân trên bảng Arduino UNO, chẳng hạn như D9. Sau đó, kết nối GND và Vcc với những cái tương ứng trên bảng Arduino, chẳng hạn như GND và 5v trong trường hợp này để cấp nguồn cho nó.

Khi đến có màu Đơn giản sẽ điều chỉnh sơ đồ đơn giản này như sau, những gì nó làm là để cho tải đầu ra vượt qua hoặc không cứ sau 5 giây (trong trường hợp của sơ đồ của chúng tôi, nó sẽ là một động cơ, nhưng nó có thể là bất cứ thứ gì bạn muốn .. .):

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
}