Τι είναι το P Channel MOSFET : Λειτουργία και οι εφαρμογές του

Το MOSFET είναι μια συσκευή τριών ακροδεκτών, ελεγχόμενης τάσης, υψηλής σύνθετης αντίστασης εισόδου και μονοπολικής συσκευής που είναι βασικά στοιχεία σε διαφορετικά ηλεκτρονικά κυκλώματα. Γενικά, αυτές οι συσκευές ταξινομούνται σε δύο τύπους βελτίωσης Μοσφέτ & καταργήστε το Mosfet με βάση το αν έχουν κανάλια στην προεπιλεγμένη τους κατάσταση ή όχι αντίστοιχα. Και πάλι, τα MOSFET βελτίωσης ταξινομούνται σε βελτίωση καναλιού p και τα MOSFET βελτίωσης & εξάντλησης n καναλιών ταξινομούνται σε MOSFET εξάντλησης καναλιών p και MOSFET εξάντλησης n καναλιών. Έτσι, αυτό το άρθρο εξετάζει έναν από τους τύπους MOSFET όπως Κανάλι P MOSFET .

Τι είναι το P Channel MOSFET;

Ένας τύπος MOSFET στο οποίο το κανάλι αποτελείται από την πλειονότητα των φορέων φορτίου ως οπές είναι γνωστός ως MOSFET καναλιού p. Μόλις ενεργοποιηθεί αυτό το MOSFET, τότε η πλειονότητα των φορέων φόρτισης όπως οι τρύπες θα κινηθούν σε όλο το κανάλι. Αυτό το MOSFET έρχεται σε αντίθεση με το MOSFET N καναλιών επειδή στο N MOSFET η πλειοψηφία των φορέων φορτίου είναι ηλεκτρόνια. ο Σύμβολα MOSFET καναλιού P στη λειτουργία βελτίωσης και στη λειτουργία εξάντλησης φαίνονται παρακάτω.

Το MOSFET καναλιού P περιλαμβάνει μια περιοχή καναλιού P που είναι διατεταγμένη μεταξύ των δύο ακροδεκτών όπως η πηγή (S) και η αποστράγγιση (D) και το σώμα είναι περιοχή n. Παρόμοια με το MOSFET N καναλιών, αυτός ο τύπος MOSFET περιλαμβάνει επίσης τρεις ακροδέκτες όπως πηγή, αποστράγγιση και πύλη. Εδώ, τόσο οι ακροδέκτες πηγής όσο και οι ακροδέκτες αποστράγγισης έχουν εμποτιστεί σε μεγάλο βαθμό με υλικά τύπου p και ο τύπος του υποστρώματος που χρησιμοποιείται σε αυτό το MOSFET είναι τύπου n.

Εργαζόμενος

Η πλειοψηφία των φορέων φορτίου στα MOSFET καναλιού P είναι οπές όπου αυτοί οι φορείς φορτίου έχουν χαμηλή κινητικότητα σε σύγκριση με το ηλεκτρόνιο που χρησιμοποιείται στα MOSFET N-Channel. Η κύρια διαφορά μεταξύ του καναλιού p και του n καναλιού MOSFET είναι ότι στο κανάλι p, είναι απαραίτητη μια αρνητική τάση από το Vgs (πύλη τερματικού στην πηγή) για να ενεργοποιηθεί το MOSFET ενώ, στο κανάλι n, χρειάζεται θετική τάση VGS. Έτσι, αυτό καθιστά το MOSFET τύπου P-Channel μια τέλεια επιλογή για διακόπτες υψηλής πλευράς.

Κάθε φορά που δίνουμε την αρνητική (-) τάση στον ακροδέκτη πύλης αυτού του MOSFET, τότε οι φορείς φορτίου που είναι διαθέσιμοι κάτω από το στρώμα οξειδίου όπως τα ηλεκτρόνια ωθούνται προς τα κάτω μέσα στο υπόστρωμα. Έτσι η περιοχή εξάντλησης που καταλαμβάνεται από τις τρύπες συνδέεται με τα άτομα δότη. Έτσι, η αρνητική (-) τάση πύλης θα προσελκύσει οπές από την περιοχή αποστράγγισης & την πηγή p+ στην περιοχή του καναλιού.

Ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο για να μάθετε περισσότερα Το MOSFET ως διακόπτης

Τύποι MOSFET καναλιού P

Υπάρχουν δύο τύποι διαθέσιμων MOSFET καναλιών p βελτίωση MOSFET καναλιών P και MOSFET εξάντλησης καναλιών P.

MOSFET βελτίωσης καναλιού P

Το MOSFET βελτίωσης καναλιών p έχει σχεδιαστεί απλά με ένα ελαφρά ντοπαρισμένο n-υπόστρωμα. Εδώ, δύο υλικά τύπου p με βαριά ντόπινγκ διαχωρίζονται μέσω του μήκους του καναλιού όπως το «L». Το λεπτό στρώμα διοξειδίου του πυριτίου εναποτίθεται στο υπόστρωμα που συνήθως ονομάζεται διηλεκτρικό στρώμα.

Σε αυτό το MOSFET, τα δύο υλικά τύπου P αποτελούν την πηγή (S) και την αποχέτευση (D) και το αλουμίνιο χρησιμοποιείται ως επένδυση στο διηλεκτρικό για να σχηματίσει τον ακροδέκτη της πύλης (G). Εδώ, η πηγή του MOSFET και το σώμα συνδέονται απλώς με το GND.

Όταν εφαρμόζεται αρνητική τάση στον ακροδέκτη της πύλης (G), τότε η συγκέντρωση +ve των φορτίων θα καθιζάνει κάτω από το διηλεκτρικό στρώμα λόγω του φαινομένου της χωρητικότητας. Τα ηλεκτρόνια που είναι διαθέσιμα στο n υπόστρωμα λόγω των απωστικών δυνάμεων θα μετακινηθούν.

Όταν εφαρμόζεται αρνητική τάση στον ακροδέκτη αποστράγγισης, τότε η αρνητική τάση εντός της περιοχής αποστράγγισης μειώνεται, η διαφορά τάσης μεταξύ πύλης και αποστράγγισης μειώνεται, επομένως, το πλάτος του αγώγιμου καναλιού μειώνεται προς την περιοχή αποστράγγισης και παρέχεται ρεύμα από την πηγή στην αποστράγγιση.

Το κανάλι που σχηματίζεται μέσα στο MOSFET παρέχει αντίσταση στη ροή του ρεύματος από την πηγή στην αποστράγγιση. Εδώ, η αντίσταση του καναλιού εξαρτάται κυρίως από την πλάγια όψη του καναλιού και πάλι η διατομή αυτού του καναλιού εξαρτάται από την αρνητική τάση που εφαρμόζεται στον ακροδέκτη της πύλης. Έτσι, η ροή ρεύματος από την πηγή προς την αποχέτευση μπορεί να ελεγχθεί μέσω της τάσης που εφαρμόζεται στον ακροδέκτη της πύλης, έτσι το MOSFET είναι γνωστό ως συσκευή ελεγχόμενης τάσης. Όταν η συγκέντρωση της οπής σχηματίζει το κανάλι και η ροή του ρεύματος σε όλο το κανάλι βελτιώνεται λόγω μιας αύξησης εντός της αρνητικής τάσης πύλης, επομένως αυτό είναι γνωστό ως P – MOSFET βελτίωσης καναλιού.

P-κανάλι Depletion MOSFET

Η κατασκευή MOSFET εξάντλησης καναλιών p αντιστρέφεται σε MOSFET εξάντλησης n καναλιών. Το κανάλι σε αυτό το MOSFET είναι προκατασκευασμένο λόγω των διαθέσιμων ακαθαρσιών τύπου p σε αυτό. Μόλις εφαρμοστεί η αρνητική (-) τάση στο τερματικό της πύλης, τότε οι φορείς μειοψηφίας φορτίου όπως τα ηλεκτρόνια στον τύπο n έλκονται προς το κανάλι τύπου p. Σε αυτήν την κατάσταση, όταν μια αποχέτευση έχει αντίστροφη πόλωση, τότε η συσκευή αρχίζει να αγώγει, αν και, όταν η αρνητική τάση εντός της αποχέτευσης ενισχύεται, οδηγεί στο σχηματισμό στρώματος εξάντλησης.

Αυτή η περιοχή εξαρτάται κυρίως από τη συγκέντρωση του στρώματος που σχηματίζεται λόγω των οπών. Το πλάτος της περιοχής του στρώματος εξάντλησης θα επηρεάσει την τιμή αγωγιμότητας του καναλιού. Έτσι, με διακυμάνσεις των τιμών τάσης της περιοχής, η ροή του ρεύματος ελέγχεται. Επιτέλους, η πύλη και η αποχέτευση θα παραμείνουν στην αρνητική πολικότητα ενώ η πηγή παραμένει στην τιμή «0».

Πώς χρησιμοποιείτε το P-Channel Mosfet;

Το συμπληρωματικό κύκλωμα διακόπτη MOSFET για τον έλεγχο του κινητήρα φαίνεται παρακάτω. Αυτό το κύκλωμα διακόπτη χρησιμοποιεί δύο MOSFET όπως το κανάλι P και το κανάλι N για τον έλεγχο του κινητήρα και στις δύο κατευθύνσεις. Σε αυτό το κύκλωμα, αυτά τα δύο MOSFET συνδέονται απλώς για να δημιουργήσουν έναν διακόπτη αμφίδρομης κατεύθυνσης χρησιμοποιώντας μια διπλή παροχή μέσω του κινητήρα που είναι συνδεδεμένος μεταξύ της κοινής αποστράγγισης και αναφοράς GND.

Μόλις η τάση εισόδου είναι ΧΑΜΗΛΗ, τότε το MOSFET καναλιού P που είναι συνδεδεμένο στο κύκλωμα θα ενεργοποιηθεί και το MOSFET του καναλιού N θα απενεργοποιηθεί επειδή η διασταύρωση της πύλης προς την πηγή πολώνεται αρνητικά με αποτέλεσμα ο κινητήρας στο κύκλωμα να περιστρέφεται προς μία κατεύθυνση. Εδώ, ο κινητήρας λειτουργεί χρησιμοποιώντας τη ράγα τροφοδοσίας +VDD.
Ομοίως όταν η είσοδος είναι ΥΨΗΛΗ, τότε το MOSFET καναλιού N ενεργοποιείται και η συσκευή καναλιού P απενεργοποιείται επειδή η διασταύρωση πύλης προς την πηγή είναι θετικά πολωμένη. Τώρα ο κινητήρας γυρίζει προς την αντίστροφη κατεύθυνση επειδή η τάση ακροδεκτών του κινητήρα έχει αντιστραφεί όταν τροφοδοτείται μέσω της ράγας τροφοδοσίας -VDD.

Μετά από αυτό, για την κατεύθυνση προώθησης του κινητήρα, το MOSFET τύπου καναλιού P χρησιμοποιείται για την αλλαγή της τροφοδοσίας +ve στον κινητήρα ενώ, για την αντίστροφη κατεύθυνση, το MOSFET καναλιού Ν χρησιμοποιείται για την αλλαγή της παροχής -ve στο μοτέρ.

• Εδώ, όταν και τα δύο MOSFET είναι OFF, ο κινητήρας θα σταματήσει να λειτουργεί.
• Όταν το MOSFET1 είναι ON, το MOSFET2 είναι ΑΠΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΜΕΝΟ, τότε ο κινητήρας λειτουργεί προς την κατεύθυνση προώθησης.
• Όταν το MOSFET1 είναι ΑΠΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΜΕΝΟ, το MOSFET2 είναι ON και τότε ο κινητήρας λειτουργεί προς την αντίστροφη κατεύθυνση.

Πώς δοκιμάζετε το P Channel MOSFET;

Η δοκιμή του MOSFET καναλιού p μπορεί να γίνει με τη χρήση ψηφιακού πολύμετρου, ακολουθώντας τα παρακάτω βήματα.

• Πρώτα, πρέπει να ρυθμίσετε το πολύμετρο στην περιοχή της διόδου
• Τοποθετήστε το MOSFET σε οποιοδήποτε ξύλινο τραπέζι κοιτώντας την τυπωμένη πλευρά του προς το μέρος σας.
• Με τη χρήση του αισθητήρα ενός ψηφιακού πολύμετρου, βραχυκυκλώνοντας τους ακροδέκτες αποστράγγισης και πύλης του MOSFET, αυτό θα επιτρέψει αρχικά να εκφορτιστεί η εσωτερική χωρητικότητα της συσκευής, επομένως είναι πολύ απαραίτητο για τη διαδικασία δοκιμής MOSFET.
• Τώρα τοποθετήστε τον κόκκινο αισθητήρα χρώματος του πολύμετρου στον ακροδέκτη πηγής και τον μαύρο αισθητήρα στον ακροδέκτη αποστράγγισης.
• Θα λάβετε μια ένδειξη ανοιχτού κυκλώματος στην οθόνη του πολύμετρου.
• Μετά από αυτό, χωρίς να αλλάξετε τον αισθητήρα ΚΟΚΚΙΝΟΥ χρώματος από τον ακροδέκτη πηγής του MOSFET, αφαιρέστε τον μαύρο αισθητήρα από τον ακροδέκτη αποστράγγισης και τοποθετήστε τον στον ακροδέκτη πύλης του MOSFET για λίγα δευτερόλεπτα και τοποθετήστε τον ξανά στον ακροδέκτη αποστράγγισης του MOSFET.
• Αυτή τη στιγμή, το πολύμετρο θα εμφανίσει χαμηλή τιμή ή τιμή συνέχειας στην οθόνη του πολύμετρου.
• Αυτό είναι όλο, αυτό θα επιβεβαιώσει ότι το MOSFET σας είναι εντάξει και χωρίς κανένα πρόβλημα. Οποιοσδήποτε άλλος τύπος ανάγνωσης θα καθορίσει ένα ελαττωματικό MOSFET.

Λειτουργίες αποτυχίας MOSFET καναλιού P

Η αστοχία MOSFET συμβαίνει συχνά για φαινομενικά ανεξήγητους λόγους, ακόμη και με την καλή σχεδίαση, τα καλύτερα εξαρτήματα και έναν νέο κινητήρα. Γενικά, τα MOSFET είναι πολύ στιβαρά – ωστόσο, μπορεί να αποτύχουν πολύ γρήγορα λόγω της υπέρβασης των αξιολογήσεων. Εδώ θα εξηγήσουμε μερικούς από τους κύριους τρόπους αστοχίας του MOSFET και πώς να τις αποφύγετε.

Είναι πολύ δύσκολο να ανακαλύψουμε τις αστοχίες που συνέβησαν μέσα στο MOSFET επειδή δεν γνωρίζουμε τι ακριβώς συνέβη για να προκληθούν βλάβες. Εδώ έχουμε παραθέσει ορισμένους τρόπους αποτυχίας που παρουσιάστηκαν στο MOSFET όπως οι παρακάτω.

• Κάθε φορά που παρέχεται υψηλό ρεύμα σε όλο το MOSFET, τότε θα θερμαίνεται. Η κακή βύθιση θερμότητας μπορεί επίσης να βλάψει το MOSFET από ακραίες θερμοκρασίες.
• Ελαττωματική μπαταρία.
• Αποτυχία χιονοστιβάδας.
• Αποτυχία dV/dt .
• Μπλοκαρισμένος ή μπλοκαρισμένος κινητήρας.
• Γρήγορη επιτάχυνση ή επιβράδυνση.
• Υπερβολική απαγωγή ισχύος.
• Υπερβολικό ρεύμα
• Φορτίο με βραχυκύκλωμα
• Ξένα αντικείμενα.

Χαρακτηριστικά

ο Χαρακτηριστικό MOSFET καναλιού P s συζητούνται παρακάτω.

• Αυτά τα MOSFET είναι συσκευές ελεγχόμενης τάσης.
• Αυτές οι συσκευές έχουν υψηλές τιμές αντίστασης εισόδου.
• Στο κανάλι P, η αγωγιμότητα του καναλιού οφείλεται στην αρνητική πολικότητα στον ακροδέκτη της πύλης.
  Σε σύγκριση με το κανάλι n, τα χαρακτηριστικά του Mosfet του καναλιού p είναι παρόμοια, αλλά η μόνη διαφορά είναι οι πολικότητες επειδή οι τιμές των υποστρωμάτων δεν είναι ίδιες εδώ.

Πλεονεκτήματα

ο πλεονεκτήματα του P Channel MOSFET περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Αυτός ο σχεδιασμός MOSFET είναι πολύ απλός, επομένως μπορεί να εφαρμοστεί όπου ο χώρος είναι περιορισμένος, όπως μονάδες δίσκου χαμηλής τάσης και εφαρμογές μη απομονωμένων POL.
• Αυτή είναι η απλοποιημένη μέθοδος οδήγησης πύλης εντός της θέσης του ψηλού πλευρικού διακόπτη και συχνά μειώνει το συνολικό κόστος
• Η απόδοση που παρέχεται από τα MOSFET είναι υψηλότερη όταν λειτουργούν σε χαμηλές τάσεις.
• Σε σύγκριση με τα JFET, τα MOSFET έχουν υψηλή σύνθετη αντίσταση εισόδου.
• Έχουν υψηλή αντοχή στην αποστράγγιση λόγω της μικρότερης αντίστασης του καναλιού.
• Αυτά είναι πολύ απλά στην κατασκευή.
• Υποστηρίζει λειτουργία υψηλής ταχύτητας σε σύγκριση με τα JFET.

ο μειονεκτήματα του P Channel MOSFET περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Το λεπτό στρώμα οξειδίου του MOSFET θα το καταστήσει ευάλωτο σε ζημιές όταν προκληθεί από ηλεκτροστατικά φορτία.
• Αυτά δεν είναι σταθερά όταν χρησιμοποιούνται υψηλές τάσεις.

Έτσι, αυτή είναι μια επισκόπηση του καναλιού p MOSFET – λειτουργεί , τους τύπους και τις εφαρμογές του. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, τι είναι το n κανάλι MOSFET;