Ένα σύμπλεγμα τρανζίστορ εφέ πεδίου
Ένα τρανζίστορ εφέ πεδίου ή το FET είναι ένα τρανζίστορ, όπου το ρεύμα εξόδου ελέγχεται από ένα ηλεκτρικό πεδίο. Το FET μερικές φορές ονομάζεται μονοπολικό τρανζίστορ καθώς περιλαμβάνει λειτουργία ενός τύπου φορέα. Οι βασικοί τύποι τρανζίστορ FET είναι εντελώς διαφορετικοί από το BJT βασικά τρανζίστορ . Το FET είναι συσκευές ημιαγωγών τριών τερματικών, με ακροδέκτες πηγής, αποστράγγισης και πύλης.
Το φορτίο που μεταφέρεται είναι ηλεκτρόνια ή οπές, τα οποία ρέουν από την πηγή για να στραγγίσουν μέσω ενός ενεργού καναλιού. Αυτή η ροή ηλεκτρονίων από πηγή προς αποστράγγιση ελέγχεται από την τάση που εφαρμόζεται κατά μήκος των ακροδεκτών πύλης και πηγής.
Τύποι τρανζίστορ FET
Τα FET είναι δύο τύπων - JFET ή MOSFET.
Διασταύρωση FET
Μια διασταύρωση FET
Το τρανζίστορ Junction FET είναι ένας τύπος τρανζίστορ εφέ πεδίου που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ηλεκτρικά ελεγχόμενος διακόπτης. ο ηλεκτρική ενέργεια ρέει μέσω ενός ενεργού καναλιού μεταξύ πηγών σε τερματικά αποστράγγισης. Εφαρμόζοντας ένα αντίστροφο τάση πόλωσης στον ακροδέκτη πύλης , το κανάλι είναι στραγγισμένο έτσι το ηλεκτρικό ρεύμα είναι απενεργοποιημένο εντελώς.
Το τρανζίστορ διασταύρωσης FET διατίθεται σε δύο πολικότητες που είναι
N- Κανάλι JFET
N κανάλι JFET
Το κανάλι N JFET αποτελείται από μια ράβδο τύπου-n στις πλευρές της οποίας δύο στρώσεις τύπου ρ είναι προσκολλημένες. Το κανάλι των ηλεκτρονίων αποτελεί το κανάλι Ν για τη συσκευή. Δύο ωμικές επαφές γίνονται και στα δύο άκρα της συσκευής καναλιού Ν, οι οποίες συνδέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν το τερματικό πύλης.
Οι ακροδέκτες πηγής και αποστράγγισης λαμβάνονται από τις άλλες δύο πλευρές της ράβδου. Η πιθανή διαφορά μεταξύ τερματικών πηγής και αποστράγγισης ονομάζεται Vdd και η πιθανή διαφορά μεταξύ τερματικού πηγής και πύλης ονομάζεται Vgs. Η ροή φορτίου οφείλεται στη ροή ηλεκτρονίων από την πηγή στην αποστράγγιση.
Κάθε φορά που εφαρμόζεται θετική τάση στους ακροδέκτες αποστράγγισης και πηγής, τα ηλεκτρόνια ρέουν από την πηγή «S» στον ακροδέκτη «D», ενώ το συμβατικό ρεύμα αποστράγγισης Id ρέει μέσω της αποχέτευσης στην πηγή. Καθώς το ρεύμα ρέει μέσω της συσκευής, βρίσκεται σε μία κατάσταση.
Όταν εφαρμόζεται αρνητική τάση πολικότητας στο τερματικό πύλης, δημιουργείται μια περιοχή εξάντλησης στο κανάλι. Το πλάτος του καναλιού μειώνεται, αυξάνοντας έτσι την αντίσταση του καναλιού μεταξύ της πηγής και της αποστράγγισης. Δεδομένου ότι η σύνδεση πύλης-πηγής είναι αντίστροφη προκατειλημμένη και δεν ρέει ρεύμα στη συσκευή, είναι σε κατάσταση απενεργοποίησης.
Βασικά λοιπόν εάν η τάση που εφαρμόζεται στον ακροδέκτη πύλης αυξάνεται, λιγότερη ποσότητα ρεύματος θα ρέει από την πηγή στην αποστράγγιση.
Το κανάλι N JFET έχει μεγαλύτερη αγωγιμότητα από το κανάλι P JFET. Έτσι, το κανάλι N JFET είναι ένας πιο αποτελεσματικός αγωγός σε σύγκριση με το κανάλι P JFET.
P-Channel JFET
Το κανάλι P JFET αποτελείται από μια ράβδο τύπου P, στις δύο πλευρές των οποίων οι στρώσεις τύπου-ν είναι προσδεμένες. Το τερματικό πύλης σχηματίζεται συνδέοντας τις ωμικές επαφές και στις δύο πλευρές. Όπως σε ένα κανάλι N JFET, οι ακροδέκτες πηγής και αποστράγγισης λαμβάνονται από τις άλλες δύο πλευρές της ράβδου. Ένα κανάλι τύπου Ρ, που αποτελείται από οπές ως φορείς φόρτισης, σχηματίζεται μεταξύ του ακροδέκτη πηγής και αποστράγγισης.
Ράβδος καναλιού P JFET
Μια αρνητική τάση που εφαρμόζεται στους ακροδέκτες αποστράγγισης και πηγής διασφαλίζει τη ροή ρεύματος από την πηγή προς τον ακροδέκτη αποστράγγισης και η συσκευή λειτουργεί σε ωμική περιοχή. Μια θετική τάση που εφαρμόζεται στον ακροδέκτη πύλης εξασφαλίζει τη μείωση του πλάτους του καναλιού, αυξάνοντας έτσι την αντίσταση του καναλιού. Πιο θετική είναι ότι η τάση της πύλης είναι μικρότερη από το ρεύμα που ρέει μέσω της συσκευής.
Χαρακτηριστικά του τρανζίστορ Junction FET καναλιού p
Παρακάτω δίνεται η χαρακτηριστική καμπύλη του τρανζίστορ Junction Field Effect του καναλιού p και διαφορετικοί τρόποι λειτουργίας του τρανζίστορ.
Χαρακτηριστικά του τρανζίστορ διακλάδωσης καναλιού p FET
Περιοχή αποκοπής : Όταν η τάση που εφαρμόζεται στον ακροδέκτη πύλης είναι αρκετά θετική για το κανάλι πλάτος να είναι ελάχιστο , καμία ροή ρεύματος. Αυτό προκαλεί τη διακοπή της συσκευής.
Ωμική περιοχή : Το ρεύμα που ρέει μέσω της συσκευής είναι γραμμικά ανάλογο με την εφαρμοζόμενη τάση έως ότου επιτευχθεί τάση διακοπής. Σε αυτήν την περιοχή, το τρανζίστορ δείχνει κάποια αντίσταση στη ροή του ρεύματος.
Περιοχή κορεσμού : Όταν η τάση πηγής αποστράγγισης φτάσει σε τιμή τέτοια ώστε το ρεύμα που ρέει μέσω της συσκευής να είναι σταθερό με την τάση πηγής αποστράγγισης και να διαφέρει μόνο με την τάση πηγής πύλης, η συσκευή λέγεται ότι βρίσκεται στην περιοχή κορεσμού.
Κατανομή περιοχής : Όταν η τάση της πηγής αποστράγγισης φτάσει σε μια τιμή που προκαλεί την καταστροφή της περιοχής εξάντλησης, προκαλώντας απότομη αύξηση του ρεύματος αποστράγγισης, η συσκευή λέγεται ότι βρίσκεται στην περιοχή βλάβης. Αυτή η περιοχή κατανομής επιτυγχάνεται νωρίτερα για χαμηλότερη τιμή τάσης πηγής αποστράγγισης όταν η τάση πηγής πύλης είναι πιο θετική.
Τρανζίστορ MOSFET
Τρανζίστορ MOSFET
Το τρανζίστορ MOSFET, όπως υποδηλώνει το όνομά του, είναι μια ράβδος ημιαγωγών p-type (n-type) (με δύο περιοχές ν-τύπου βαριά ντοπαρισμένες σε αυτό) με μια στρώση μεταλλικού οξειδίου στην επιφάνεια του και τρύπες που λαμβάνονται από το στρώμα για να σχηματίσουν πηγή και αγωγούς αποστράγγισης. Ένα μεταλλικό στρώμα εναποτίθεται στο στρώμα οξειδίου για να σχηματίσει το τερματικό πύλης. Μία από τις βασικές εφαρμογές των τρανζίστορ πεδίου-εφέ είναι η χρήση α Το MOSFET ως διακόπτης.
Αυτός ο τύπος τρανζίστορ FET έχει τρία τερματικά, τα οποία είναι πηγή, αποστράγγιση και πύλη. Η τάση που εφαρμόζεται στον ακροδέκτη πύλης ελέγχει τη ροή του ρεύματος από την πηγή στην αποστράγγιση. Η παρουσία ενός μονωτικού στρώματος οξειδίου μετάλλου έχει ως αποτέλεσμα η συσκευή να έχει υψηλή αντίσταση εισόδου.
Τύποι τρανζίστορ MOSFET βάσει τρόπων λειτουργίας
Ένα τρανζίστορ MOSFET είναι ο συνηθέστερα χρησιμοποιούμενος τύπος τρανζίστορ εφέ πεδίου. Η λειτουργία MOSFET επιτυγχάνεται με δύο τρόπους, βάσει των οποίων ταξινομούνται τα τρανζίστορ MOSFET. Η λειτουργία MOSFET σε λειτουργία βελτίωσης αποτελείται από ένα σταδιακό σχηματισμό ενός καναλιού ενώ, σε κατάσταση εξάντλησης το MOSFET, αποτελείται από ένα ήδη διασκορπισμένο κανάλι. Μια προηγμένη εφαρμογή του MOSFET είναι CMOS .
Βελτιωμένο τρανζίστορ MOSFET
Όταν εφαρμόζεται αρνητική τάση στον ακροδέκτη πύλης του MOSFET, οι φορείς ή οπές που φέρουν θετικό φορτίο συσσωρεύονται περισσότερο κοντά στο στρώμα οξειδίου. Ένα κανάλι σχηματίζεται από την πηγή στο τερματικό αποστράγγισης.
Βελτιωμένο τρανζίστορ MOSFET
Καθώς η τάση γίνεται πιο αρνητική, το πλάτος του καναλιού αυξάνεται και το ρεύμα ρέει από την πηγή στο τερματικό αποστράγγισης. Έτσι, καθώς η ροή του ρεύματος «ενισχύεται» με την εφαρμοζόμενη τάση πύλης, αυτή η συσκευή ονομάζεται MOSFET τύπου Enhancement.
Τρανζίστορ Λειτουργίας Εξάντλησης MOSFET
Ένα MOSFET τρόπου εξάντλησης αποτελείται από ένα κανάλι που διαχέεται μεταξύ της αποχέτευσης στο τερματικό πηγής. Ελλείψει τάσης πύλης, το ρεύμα ρέει από την πηγή στην αποστράγγιση λόγω του καναλιού.
Τρανζίστορ λειτουργίας εξάντλησης MOSFET
Όταν αυτή η τάση πύλης γίνεται αρνητική, συσσωρεύονται θετικά φορτία στο κανάλι.
Αυτό προκαλεί μια περιοχή εξάντλησης ή περιοχή ακινήτων φορτίων στο κανάλι και εμποδίζει τη ροή του ρεύματος. Έτσι, καθώς η ροή του ρεύματος επηρεάζεται από το σχηματισμό της περιοχής εξάντλησης, αυτή η συσκευή ονομάζεται MOSFET τρόπου εξάντλησης.
Εφαρμογές που περιλαμβάνουν MOSFET ως διακόπτη
Έλεγχος της ταχύτητας του κινητήρα BLDC
Το MOSFET μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως διακόπτης για τη λειτουργία ενός κινητήρα DC. Εδώ χρησιμοποιείται ένα τρανζίστορ για την ενεργοποίηση του MOSFET. Τα σήματα PWM από έναν μικροελεγκτή χρησιμοποιούνται για την ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση του τρανζίστορ.
Έλεγχος της ταχύτητας του κινητήρα BLDC
Ένα λογικό χαμηλό σήμα από τον πείρο μικροελεγκτή έχει ως αποτέλεσμα τη λειτουργία του OPTO Coupler, δημιουργώντας ένα σήμα υψηλής λογικής στην έξοδο του. Το τρανζίστορ PNP διακόπτεται και, κατά συνέπεια, το MOSFET ενεργοποιείται και ενεργοποιείται. Οι ακροδέκτες αποστράγγισης και πηγής βραχυκυκλώνονται και η ροή ρεύματος προς τις περιελίξεις του κινητήρα έτσι ώστε να αρχίζει να περιστρέφεται. Τα σήματα PWM διασφαλίζουν έλεγχος ταχύτητας του κινητήρα .
Οδήγηση μιας σειράς LED:
Οδήγηση μιας σειράς LED
Η λειτουργία MOSFET ως διακόπτης περιλαμβάνει την εφαρμογή του ελέγχου της έντασης μιας σειράς LED. Εδώ ένα τρανζίστορ, που οδηγείται από σήματα από εξωτερικές πηγές όπως ο μικροελεγκτής, χρησιμοποιείται για την οδήγηση του MOSFET. Όταν το τρανζίστορ είναι απενεργοποιημένο, το MOSFET παίρνει την τροφοδοσία και είναι ενεργοποιημένο, παρέχοντας έτσι σωστή πόλωση στη σειρά LED.
Εναλλαγή λυχνίας χρησιμοποιώντας MOSFET:
Εναλλαγή Λάμπας χρησιμοποιώντας MOSFET
Το MOSFET μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως διακόπτης για τον έλεγχο της αλλαγής λαμπτήρων. Εδώ επίσης, το MOSFET ενεργοποιείται χρησιμοποιώντας έναν διακόπτη τρανζίστορ. Τα σήματα PWM από μια εξωτερική πηγή, όπως ένας μικροελεγκτής, χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της αγωγιμότητας του τρανζίστορ και, κατά συνέπεια, ο MOSFET ενεργοποιεί ή απενεργοποιεί, ελέγχοντας έτσι την ενεργοποίηση της λάμπας.
Ελπίζουμε ότι καταφέραμε να παρέχουμε την καλύτερη γνώση στους αναγνώστες σχετικά με το θέμα των τρανζίστορ πεδίου εφέ. Θα θέλαμε οι αναγνώστες να απαντήσουν σε μια απλή ερώτηση - Πώς διαφέρουν τα FET από τα BJT και γιατί χρησιμοποιούνται πιο συγκριτικά.
Παρακαλώ απαντήστε σας μαζί με τα σχόλιά σας στην παρακάτω ενότητα σχολίων.
Φωτογραφικές μονάδες
Ένα σύμπλεγμα τρανζίστορ πεδίου-εφέ από αλίμπαμπα
N κανάλι JFET από ηλιακά ρομπότ
P κανάλι JFET από wikimedia
Καμπύλη χαρακτηριστικών P καναλιών JFET κατά εκμάθηση της ηλεκτρονικής ηλεκτρονικής
Τρανζίστορ MOSFET από imimg
Βελτιωμένο τρανζίστορ MOSFET από κυκλική ημέρα
