MOSFET: viskas, ką reikia žinoti apie tokio tipo tranzistorius

Yra keletas tranzistorių tipų. Šie elektroniniai įtaisai yra labai svarbūs šiuolaikinėje elektronikoje ir buvo didelis šuolis pereinant nuo vakuuminių lempų pagrindu sukurtos elektronikos prie kietojo kūno elektronikos, kuri yra daug patikimesnė ir sunaudoja mažiau energijos. Tiesą sakant, MOSFET tranzistoriai naudojami daugumoje lustų arba integrinių grandynų, nors jų taip pat galima rasti spausdintinėse plokštėse daugeliui kitų sričių.

Na, kadangi tai toks svarbus puslaidininkinis įtaisas , papasakosiu jums viską, ką reikia žinoti apie šį mokslo ir inžinerijos darbą, kuris leidžia mums sukurti tiek daug grandinių ir įvairiais būdais pagerino mūsų gyvenimą.

Kas yra tranzistorius?

Žodis „tranzistorius“ kilęs iš žodžio „transfer-resistor“ (perkėlimo rezistorius) , ir jis buvo išrastas 1951 m., nors Europoje patentų ir plėtros darbų jau buvo prieš amerikiečiams pristatant pirmąjį dizainą, bet tai jau kita istorija... Tuo metu jie ieškojo kietojo kūno, puslaidininkinio įrenginio, kuris galėtų pakeisti primityvius ir nepatikimus vakuuminius vamzdelius, iš kurių buvo gaminami to meto kompiuteriai ir kiti elektroniniai prietaisai.

Vakuuminiai vamzdeliai arba vožtuvai turi panašią architektūrą kaip ir įprastos lemputės, todėl jie taip pat perdegė. Juos reikėjo dažnai keisti, kad prietaisai toliau veiktų. Be to, jie generavo šilumą, todėl dėl savo neefektyvumo eikvojo didelius energijos kiekius šilumos pavidalu. Todėl jie buvo nepraktiški ir juos reikėjo skubiai pakeisti.

Na, AT&T „Bell Labs“ laboratorijoje Williamas Shockley, Johnas Bardeenas ir Walteris Brattainas ėmėsi kurti tą puslaidininkinį įtaisą. Tiesa ta, kad jiems buvo sunku rasti raktą. Projektas buvo laikomas paslaptyje, nes buvo žinoma, kad kažkas panašaus kuriama Europoje. Tačiau prasidėjo Antrasis pasaulinis karas ir veikėjams teko stoti į mūšį. Grįžę jie paslaptingai rado sprendimą.

Pirmasis jų sukurtas prototipas buvo labai primityvus ir turėjo rimtų dizaino problemų. Viena iš jų buvo sudėtinga ir sunkiai masiškai gaminama. Be to, jame buvo naudojamos auksinės dalys, todėl jis buvo brangus, o antgalis kartais prarasdavo kontaktą su puslaidininkiniu kristalu, dėl ko jis nustodavo veikti ir reikėdavo rankiniu būdu spausti, kad būtų atkurtas kontaktas. Tiesą sakant, su šiuo išradimu jie daug ko neišsprendė, bet po truputį buvo atliekami patobulinimai ir atsirado naujų tipų.

Jie jau turėjo mažesnį, kietakūnį elektroninį komponentą, skirtą radijo imtuvų, signalizacijų, automobilių, kompiuterių, televizorių ir kt. dydžiui sumažinti.

Dalys ir valdymas

Tranzistorius susideda iš trijų kontaktų, kurie savo ruožtu liečiasi su trimis skirtingais puslaidininkių regionais. Bipoliniuose tranzistoriuose šios sritys vadinamos emiteriu, baze ir kolektoriumi. Unipoliniuose tranzistoriuose, tokiuose kaip MOSFET, jos paprastai vadinamos šaltiniu, užtūra ir santaka. Turėtumėte atidžiai perskaityti duomenų lapus arba katalogus, kad teisingai identifikuotumėte kontaktus ir jų nesupainiotumėte, nes tai nulems tranzistoriaus veikimą.

Susijęs straipsnis:

2N2222 tranzistorius: viskas, ką reikia žinoti

Durys arba pagrindas veikia kaip jungiklis, atidarydamas arba uždarydamas srovės tekėjimą tarp kitų dviejų galų. Taip jos veikia. Ir remiantis tuo, jas galima naudoti dviem pagrindinėms funkcijoms:

1 funkcija: Jis gali perduoti arba iškirpti elektrinius signalus, tai yra kaip skaitmeninės elektronikos jungiklis. Tai svarbu dvejetainiai arba skaitmeninei sistemai, nes valdydami vartus (su 0 arba 1), galite gauti vieną ar kitą reikšmę jų išvestyje (0/1). Tokiu būdu galima suformuoti loginius vartus.
2 funkcija: taip pat gali būti naudojamas analoginei elektronikai kaip signalo stiprintuvai. Jei bazę pasiekia nedidelis intensyvumas, jis gali būti konvertuojamas į didesnį tarp kolektoriaus ir spinduolio, kuris gali būti naudojamas kaip išvestis.

Tranzistorių tipai

MOSFET simboliai N ir P

Apžvelgus pagrindinį veikimą ir šiek tiek jo istorijos, laikui bėgant tranzistoriai buvo patobulinti ir optimizuoti konkrečiam pritaikymo tipui, todėl atsirado visos šios dvi šeimos, kurios savo ruožtu turi keletą tipų :

Atminkite, kad N zona yra puslaidininkių tipas, legiruotas donoro priemaišomis, tai yra penkiavalenčiais junginiais (fosforu, arsenu ir kt.). Tai leis jiems atsisakyti elektronų (-), nes dauguma nešiklių yra elektronai, o mažumos - skylės (+). P zonos atveju yra priešingai, dauguma bus skylės (+), todėl ji taip vadinama. Tai yra, jie pritrauks elektronus. Norėdami tai pasiekti, jis yra legiruojamas su kitomis akceptoriaus priemaišomis, tai yra trivalentėmis medžiagomis (aliuminiu, indiu, galiu ir kt.). Paprastai pagrindinis puslaidininkis paprastai yra silicis arba germanis, nors yra ir kitų tipų. Dopantai paprastai yra labai mažos dozės, kiekvienam 100.000.000 1 10.000 puslaidininkio atomų - vieno priemaišų atomo tvarka. Kai kuriais atvejais gali susidaryti sunkios ar labai legiruotos zonos, tokios kaip P + arba N +, kuriose yra XNUMX priemaišos atomas kiekvienam XNUMX XNUMX.

BJT (bipolinis jungties tranzistorius): tai bipolinis tranzistorius, labiausiai įprastas. Norėdami reguliuoti kolektoriaus srovę, turite įšvirkšti bazinę srovę. Viduje yra du tipai:
- NPN: Kaip rodo jo pavadinimas, ji turi puslaidininkių zoną, legiruotą į N tipo, kad veiktų kaip spinduolis, kitas centrinis P - kaip bazė, o kitas - taip pat N tipo kolektoriui.
- PNP: šiuo atveju viskas yra atvirkščiai, pagrindas bus N tipo, o likę du - P tipo. Tai visiškai pakeis jo elektrinį elgesį ir naudojimo būdą.
FET (lauko tranzistorius): lauko tranzistorius ir ryškiausias jo skirtumas nuo BJT yra tai, kaip jis veikia su jo valdymo terminalu. Šiuo atveju valdymas atliekamas naudojant įtampą tarp vartų ir šaltinio. Šio tipo yra keli potipiai:
- JFET: FET jungtys yra išeikvotos ir turi kanalų arba puslaidininkių zoną, kuri gali būti vieno ar kito tipo. Pagal tai jie gali būti savo ruožtu:
  - N kanalas.
  - Iš P. kanalo
- MOSFET: jo santrumpa kilusi iš metalo oksido puslaidininkio FET, taip pavadinto todėl, kad po durų kontaktu naudojamas plonas silicio dioksido sluoksnis, kad būtų sukurtas reikalingas laukas, su kuriuo būtų galima valdyti srovės praėjimą per jo kanalą, kad būtų srautas tarp šaltinis ir emitentas. Kanalas gali būti P tipo, taigi nutekėjimui ir šaltiniui bus du šuliniai N; arba N tipo, su dviem P tipo šulinėliais šaltiniui ir nutekėjimui. Jie šiek tiek skiriasi nuo pirmiau minėtų dalykų, šiuo atveju galite turėti:
  - Apgaulė ar išsekimas:
    - N kanalas.
    - Iš P. kanalo
  - Patobulintas ar patobulintas:
    - N kanalas.
    - Iš P. kanalo
  - Kiti: TFT, CMOS, ...
Kiti.

Skirtumai slypi kiekvieno iš jų puslaidininkinių zonų vidinėje architektūroje …

MOSFET

MOSFET tranzistorius leidžia valdyti dideles apkrovas, o tai gali būti naudinga tam tikroms grandinėms su jūsų „Arduino“, kaip pamatysite vėliau. Iš tiesų, dėl savo privalumų jis yra toks naudingas šiuolaikinėje elektronikoje. Jis gali veikti kaip stiprintuvas arba kaip elektroniniu būdu valdomas jungiklis. Prieš įsigydami kiekvieno tipo MOSFET tranzistorių, visada turėtumėte perskaityti duomenų lapą, kad patikrintumėte jo savybes, nes ne visi MOSFET tranzistoriai yra vienodi.

Skirtumas tarp N kanalo ir P kanalo yra toks:

P kanalas: Norėdami suaktyvinti kanalą P, kad praleistų srovę, vartams yra daroma neigiama įtampa. Šaltinis turi būti prijungtas prie teigiamos įtampos. Atkreipkite dėmesį, kad kanalas, kuriame yra vartai, yra teigiamas, o kanalizacijos ir šaltinio šuliniai yra neigiami. Tokiu būdu srovė „stumiama“ per kanalą.
N kanalas: Tokiu atveju vartams taikoma teigiama įtampa.

Šios prekės yra labai nebrangios , todėl galite nusipirkti nemažai jų neištuštindami piniginės. Pavyzdžiui, čia yra keletas komercinių prekių, kurias galite įsigyti specializuotose parduotuvėse:

Nerasta jokių produktų..
N kanalo MOSFET tranzistoriai.
Nerasta jokių produktų..
Radiatoriai.

Jei ketinate jį naudoti didesnei galiai, jis įkais, todėl būtų gera idėja naudoti radiatorių, kad jį šiek tiek atvėsintumėte ...

Integracija su „Arduino“

MOSFET gali būti labai naudingas valdant signalus su „Arduino“ plokšte , todėl , jei prisimenate, jis gali atlikti panašią funkciją, kaip ir relinis modulis . Tiesą sakant, MOSFET moduliai taip pat parduodami specialiai „Arduino“, pavyzdžiui, čia pateiktas ( Produktų nerasta.) , kuris yra vienas populiariausių. Šiuose moduliuose tranzistorius jau yra sumontuotas ant mažos spausdintinės plokštės, todėl jį daug lengviau naudoti.

Tačiau tai ne vienintelis, kurį galite naudoti su „Arduino“; yra ir kitų gana įprastų, tokių kaip IRF520 ir IRF540 , kurie leidžia atitinkamai 9.2 ir 28 A nominalią srovę, palyginti su IRF530 14 A srove.

Yra daug MOSFET modelių, tačiau ne visi jie rekomenduojami tiesiogiai naudoti su tokiu procesoriumi kaip „Arduino“ dėl įtampos ir srovės apribojimų jų išėjimuose.

Jei naudojate IRF530N modulį, įdėti Pavyzdys, Jūs galite prijungti jungtį, pažymėtą SIG, lentoje su vienu iš lentos kaiščių Arduino UNO, pavyzdžiui, D9. Tada prijunkite GND ir „Vcc“ prie atitinkamų „Arduino“ plokštės, pvz., GND ir 5v, šiuo atveju, kad galėtumėte jį maitinti.

Kalbant apie paprastą kodą , kuris reguliuotų šią paprastą schemą, jis būtų toks, kuris leidžia arba neleidžia apkrovai pereiti į išvestį kas 5 sekundes (mūsų schemos atveju tai būtų variklis, bet tai gali būti bet kas, ko norite...):

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
}