Quelles sont les fonctions du MOSFET ?

Il existe deux principaux types de MOSFET : le type à jonction divisée et le type à grille isolée. Le MOSFET à jonction (JFET) doit son nom car il comporte deux jonctions PN et une grille isolée.MOSFET(JGFET) est nommé parce que la grille est complètement isolée des autres électrodes. À l'heure actuelle, parmi les MOSFET à grille isolée, le plus couramment utilisé est le MOSFET, appelé MOSFET (MOSFET à oxyde métallique et semi-conducteur) ; à cela s'ajoutent les MOSFET de puissance PMOS, NMOS et VMOS, ainsi que les modules de puissance πMOS et VMOS récemment lancés, etc.

 

Selon les différents matériaux semi-conducteurs de canal, le type de jonction et le type de grille isolante sont divisés en canal et canal P. S'il est divisé selon le mode de conductivité, le MOSFET peut être divisé en type d'épuisement et type d'amélioration. Les MOSFET à jonction sont tous de type à appauvrissement, et les MOSFET à grille isolée sont à la fois de type à appauvrissement et de type à amélioration.

Les transistors à effet de champ peuvent être divisés en transistors à effet de champ à jonction et MOSFET. Les MOSFET sont divisés en quatre catégories : type à appauvrissement du canal N et type à amélioration ; Type d'épuisement du canal P et type d'amélioration.

 

Caractéristiques du MOSFET

La caractéristique d'un MOSFET est la tension de grille sud UG ; qui contrôle son ID de courant de drain. Comparés aux transistors bipolaires ordinaires, les MOSFET présentent les caractéristiques d'une impédance d'entrée élevée, d'un faible bruit, d'une large plage dynamique, d'une faible consommation d'énergie et d'une intégration facile.

 

Lorsque la valeur absolue de la tension de polarisation négative (-UG) augmente, la couche d'appauvrissement augmente, le canal diminue et le courant de drain ID diminue. Lorsque la valeur absolue de la tension de polarisation négative (-UG) diminue, la couche d'appauvrissement diminue, le canal augmente et le courant de drain ID augmente. On peut voir que le courant de drain ID est contrôlé par la tension de grille, le MOSFET est donc un dispositif contrôlé en tension, c'est-à-dire que les changements dans le courant de sortie sont contrôlés par les changements dans la tension d'entrée, de manière à obtenir une amplification et d'autres fins.

 

Comme les transistors bipolaires, lorsque le MOSFET est utilisé dans des circuits tels que l'amplification, une tension de polarisation doit également être ajoutée à sa grille.

La grille du tube à effet de champ de jonction doit être appliquée avec une tension de polarisation inverse, c'est-à-dire qu'une tension de grille négative doit être appliquée au tube à canal N et une griffe de grille positive doit être appliquée au tube à canal P. Le MOSFET à grille isolée renforcée doit appliquer une tension de grille directe. La tension de grille d'un MOSFET isolant en mode appauvrissement peut être positive, négative ou « 0 ». Les méthodes d'ajout de biais comprennent la méthode de biais fixe, la méthode de biais auto-alimentée, la méthode de couplage direct, etc.

MOSFETa de nombreux paramètres, y compris les paramètres DC, les paramètres AC et les paramètres limites, mais en utilisation normale, vous devez seulement faire attention aux paramètres principaux suivants : courant drain-source saturé tension de pincement IDSS Up, (tube de jonction et mode d'épuisement isolés tube de porte, ou tension d'activation UT (tube de porte isolé renforcé), transconductance gm, tension de claquage drain-source BUDS, dissipation de puissance maximale PDSM et courant drain-source maximal IDSM.

(1) Courant drain-source saturé

Le courant drain-source saturé IDSS fait référence au courant drain-source lorsque la tension de grille UGS = 0 dans un MOSFET à grille isolée par jonction ou par appauvrissement.

(2) Tension de pincement

La tension de pincement UP fait référence à la tension de grille lorsque la connexion drain-source est juste coupée dans un MOSFET à grille isolée de type jonction ou à appauvrissement. Comme le montre 4-25 pour la courbe UGS-ID du tube à canal N, la signification de IDSS et UP est clairement visible.

(3) Tension d'activation

La tension d'activation UT fait référence à la tension de grille lorsque la connexion drain-source vient d'être établie dans le MOSFET à grille isolée renforcée. La figure 4-27 montre la courbe UGS-ID du tube à canal N, et la signification de UT est clairement visible.

(4) Transconductance

La transconductance gm représente la capacité de la tension grille-source UGS à contrôler le courant de drain ID, c'est-à-dire le rapport entre la modification du courant de drain ID et la modification de la tension grille-source UGS. 9 m est un paramètre important pour mesurer la capacité d'amplification deMOSFET.

(5)Tension de claquage drain-source

La tension de claquage drain-source BUDS fait référence à la tension drain-source maximale que le MOSFET peut accepter lorsque la tension grille-source UGS est constante. Il s'agit d'un paramètre limitant, et la tension de fonctionnement appliquée au MOSFET doit être inférieure à BUDS.

(6) Dissipation de puissance maximale

La dissipation de puissance maximale PDSM est également un paramètre limite, qui fait référence à la dissipation de puissance drain-source maximale autorisée sans détérioration des performances du MOSFET. Lorsqu'il est utilisé, la consommation électrique réelle du MOSFET doit être inférieure à celle du PDSM et laisser une certaine marge.

(7) Courant drain-source maximum

Le courant drain-source maximum IDSM est un autre paramètre limite, qui fait référence au courant maximum autorisé à passer entre le drain et la source lorsque le MOSFET fonctionne normalement. Le courant de fonctionnement du MOSFET ne doit pas dépasser l'IDSM.

1. MOSFET peut être utilisé pour l’amplification. Étant donné que l'impédance d'entrée de l'amplificateur MOSFET est très élevée, le condensateur de couplage peut être petit et il n'est pas nécessaire d'utiliser des condensateurs électrolytiques.

2. L'impédance d'entrée élevée du MOSFET est très adaptée à la transformation d'impédance. Il est souvent utilisé pour la transformation d'impédance dans l'étage d'entrée des amplificateurs à plusieurs étages.

3. MOSFET peut être utilisé comme résistance variable.

4. MOSFET peut être facilement utilisé comme source de courant constant.

5. MOSFET peut être utilisé comme commutateur électronique.

 

Le MOSFET présente les caractéristiques d'une faible résistance interne, d'une tension de tenue élevée, d'une commutation rapide et d'une énergie d'avalanche élevée. La plage de courant conçue est de 1 A à 200 A et la plage de tension est de 30 V à 1 200 V. Nous pouvons ajuster les paramètres électriques en fonction des domaines d'application et des plans d'application du client pour améliorer la fiabilité des produits du client, l'efficacité globale de la conversion et la compétitivité des prix des produits.

 

Comparaison MOSFET et transistor

(1) Le MOSFET est un élément de contrôle de tension, tandis qu'un transistor est un élément de contrôle de courant. Lorsque seule une petite quantité de courant peut être prélevée de la source de signal, un MOSFET doit être utilisé ; lorsque la tension du signal est faible et qu'une grande quantité de courant peut être prélevée de la source de signal, un transistor doit être utilisé.

(2) Le MOSFET utilise des porteurs majoritaires pour conduire l'électricité, c'est pourquoi on l'appelle un dispositif unipolaire, tandis que les transistors ont à la fois des porteurs majoritaires et des porteurs minoritaires pour conduire l'électricité. C'est ce qu'on appelle un appareil bipolaire.

(3) La source et le drain de certains MOSFET peuvent être utilisés de manière interchangeable, et la tension de grille peut être positive ou négative, ce qui est plus flexible que les transistors.

(4) Le MOSFET peut fonctionner dans des conditions de courant très faible et de très basse tension, et son processus de fabrication peut facilement intégrer de nombreux MOSFET sur une plaquette de silicium. Les MOSFET ont donc été largement utilisés dans les circuits intégrés à grande échelle.

 

Comment juger de la qualité et de la polarité du MOSFET

Sélectionnez la plage du multimètre sur RX1K, connectez le cordon de test noir au pôle D et le cordon de test rouge au pôle S. Touchez les pôles G et D en même temps avec votre main. Le MOSFET doit être dans un état de conduction instantané, c'est-à-dire que l'aiguille du compteur bascule vers une position avec une résistance plus faible. , puis touchez les pôles G et S avec vos mains, le MOSFET ne devrait avoir aucune réponse, c'est-à-dire que l'aiguille du compteur ne reviendra pas à la position zéro. A l'heure actuelle, il faut juger que le MOSFET est un bon tube.

Sélectionnez la plage du multimètre sur RX1K et mesurez la résistance entre les trois broches du MOSFET. Si la résistance entre une broche et les deux autres broches est infinie et qu'elle est toujours infinie après l'échange des cordons de test, alors cette broche est le pôle G et les deux autres broches sont le pôle S et le pôle D. Utilisez ensuite un multimètre pour mesurer une fois la valeur de résistance entre le pôle S et le pôle D, échangez les cordons de test et mesurez à nouveau. Celui avec la plus petite valeur de résistance est noir. Le cordon de test est connecté au pôle S et le cordon de test rouge est connecté au pôle D.

 

Précautions de détection et d'utilisation du MOSFET

1. Utilisez un multimètre à pointeur pour identifier le MOSFET

1) Utilisez la méthode de mesure de la résistance pour identifier les électrodes du MOSFET à jonction

Selon le phénomène selon lequel les valeurs de résistance directe et inverse de la jonction PN du MOSFET sont différentes, les trois électrodes de la jonction MOSFET peuvent être identifiées. Méthode spécifique : réglez le multimètre sur la plage R×1k, sélectionnez deux électrodes et mesurez respectivement leurs valeurs de résistance directe et inverse. Lorsque les valeurs de résistance directe et inverse de deux électrodes sont égales et valent plusieurs milliers d'ohms, alors les deux électrodes sont respectivement le drain D et la source S. Étant donné que pour les MOSFET à jonction, le drain et la source sont interchangeables, l'électrode restante doit être la grille G. Vous pouvez également toucher le fil de test noir (le fil de test rouge est également acceptable) du multimètre avec n'importe quelle électrode, et l'autre fil de test avec Touchez les deux électrodes restantes en séquence pour mesurer la valeur de résistance. Lorsque les valeurs de résistance mesurées deux fois sont approximativement égales, l'électrode en contact avec le fil de test noir est la grille et les deux autres électrodes sont respectivement le drain et la source. Si les valeurs de résistance mesurées deux fois sont toutes deux très grandes, cela signifie qu'il s'agit du sens inverse de la jonction PN, c'est-à-dire qu'il s'agit toutes deux de résistances inverses. Il peut être déterminé qu'il s'agit d'un MOSFET à canal N et que le fil de test noir est connecté à la grille ; si les valeurs de résistance mesurées deux fois sont les valeurs de résistance sont très petites, ce qui indique qu'il s'agit d'une jonction PN directe, c'est-à-dire une résistance directe, et qu'il est déterminé qu'il s'agit d'un MOSFET à canal P. Le cordon de test noir est également connecté à la porte. Si la situation ci-dessus ne se produit pas, vous pouvez remplacer les cordons de test noir et rouge et effectuer le test selon la méthode ci-dessus jusqu'à ce que la grille soit identifiée.

 

2) Utilisez la méthode de mesure de la résistance pour déterminer la qualité du MOSFET

La méthode de mesure de la résistance consiste à utiliser un multimètre pour mesurer la résistance entre la source et le drain du MOSFET, la grille et la source, la grille et le drain, la grille G1 et la grille G2 afin de déterminer si elle correspond à la valeur de résistance indiquée dans le manuel du MOSFET. La gestion est bonne ou mauvaise. Méthode spécifique : Tout d'abord, réglez le multimètre sur la plage R×10 ou R×100, et mesurez la résistance entre la source S et le drain D, généralement comprise entre des dizaines d'ohms et plusieurs milliers d'ohms (elle se voit dans le manuel indique que les différents modèles de tubes, leurs valeurs de résistance sont différentes), si la valeur de résistance mesurée est supérieure à la valeur normale, cela peut être dû à un mauvais contact interne ; si la valeur de résistance mesurée est infinie, il peut s'agir d'un pôle interne cassé. Réglez ensuite le multimètre sur la plage R × 10k, puis mesurez les valeurs de résistance entre les portes G1 et G2, entre la grille et la source et entre la grille et le drain. Lorsque les valeurs de résistance mesurées sont toutes infinies, cela signifie que le tube est normal ; si les valeurs de résistance ci-dessus sont trop petites ou s'il y a un chemin, cela signifie que le tube est mauvais. Il convient de noter que si les deux portes sont cassées dans le tube, la méthode de substitution de composants peut être utilisée pour la détection.

 

3) Utilisez la méthode d'entrée du signal d'induction pour estimer la capacité d'amplification du MOSFET

Méthode spécifique : utilisez le niveau R×100 de la résistance du multimètre, connectez le cordon de test rouge à la source S et le cordon de test noir au drain D. Ajoutez une tension d'alimentation de 1,5 V au MOSFET. A ce moment, la valeur de la résistance entre le drain et la source est indiquée par l'aiguille du compteur. Pincez ensuite la grille G du MOSFET de jonction avec votre main et ajoutez le signal de tension induite du corps humain à la grille. De cette façon, en raison de l'effet d'amplification du tube, la tension drain-source VDS et le courant de drain Ib changeront, c'est-à-dire que la résistance entre le drain et la source changera. De là, on peut observer que l’aiguille du compteur oscille dans une large mesure. Si l'aiguille de la grille portative oscille peu, cela signifie que la capacité d'amplification du tube est faible ; si l'aiguille oscille fortement, cela signifie que la capacité d'amplification du tube est grande ; si l'aiguille ne bouge pas, cela signifie que le tube est défectueux.

 

Selon la méthode ci-dessus, nous utilisons l'échelle R×100 du multimètre pour mesurer la jonction MOSFET 3DJ2F. Ouvrez d’abord l’électrode G du tube et mesurez la résistance drain-source RDS à 600 Ω. Après avoir tenu l'électrode G avec votre main, l'aiguille du compteur oscille vers la gauche. La résistance RDS indiquée est de 12kΩ. Si l’aiguille du compteur s’écarte plus grand, cela signifie que le tube est bon. , et a une plus grande capacité d’amplification.

 

Il y a quelques points à noter lors de l'utilisation de cette méthode : Premièrement, lorsque vous testez le MOSFET et que vous tenez la grille avec votre main, l'aiguille du multimètre peut osciller vers la droite (la valeur de résistance diminue) ou vers la gauche (la valeur de résistance augmente). . Cela est dû au fait que la tension alternative induite par le corps humain est relativement élevée et que différents MOSFET peuvent avoir des points de fonctionnement différents lorsqu'ils sont mesurés avec une plage de résistance (fonctionnant soit dans la zone saturée, soit dans la zone insaturée). Des tests ont montré que le RDS de la plupart des tubes augmente. C'est-à-dire que l'aiguille de la montre oscille vers la gauche ; le RDS de quelques tubes diminue, provoquant un basculement de l'aiguille de la montre vers la droite.

Mais quelle que soit la direction dans laquelle l'aiguille de la montre oscille, tant que l'aiguille de la montre oscille plus grand, cela signifie que le tube a une plus grande capacité d'amplification. Deuxièmement, cette méthode fonctionne également pour les MOSFET. Mais il convient de noter que la résistance d'entrée du MOSFET est élevée et que la tension induite autorisée de la grille G ne doit pas être trop élevée, ne pincez donc pas la grille directement avec vos mains. Vous devez utiliser le manche isolé du tournevis pour toucher le portail avec une tige métallique. , pour empêcher la charge induite par le corps humain d'être directement ajoutée à la porte, provoquant une panne de la porte. Troisièmement, après chaque mesure, les pôles GS doivent être court-circuités. En effet, il y aura une petite quantité de charge sur le condensateur de jonction GS, qui crée la tension VGS. Par conséquent, les aiguilles du compteur peuvent ne pas bouger lors d’une nouvelle mesure. La seule façon de décharger la charge est de court-circuiter la charge entre les électrodes GS.

4) Utilisez la méthode de mesure de la résistance pour identifier les MOSFET non marqués

Tout d'abord, utilisez la méthode de mesure de la résistance pour trouver deux broches avec des valeurs de résistance, à savoir la source S et le drain D. Les deux broches restantes sont la première porte G1 et la deuxième porte G2. Notez d'abord la valeur de la résistance entre la source S et le drain D mesurée avec deux cordons de test. Changez les cordons de test et mesurez à nouveau. Notez la valeur de résistance mesurée. Celui avec la valeur de résistance la plus élevée mesurée deux fois est le fil de test noir. L'électrode connectée est le drain D ; le cordon de test rouge est connecté à la source S. Les pôles S et D identifiés par cette méthode peuvent également être vérifiés en estimant la capacité d'amplification du tube. C'est-à-dire que le cordon de test noir avec une grande capacité d'amplification est connecté au pôle D ; le cordon de test rouge est connecté à la terre au 8 pôles. Les résultats des tests des deux méthodes doivent être les mêmes. Après avoir déterminé les positions du drain D et de la source S, installez le circuit selon les positions correspondantes de D et S. Généralement, G1 et G2 seront également alignés en séquence. Ceci détermine les positions des deux portes G1 et G2. Cela détermine l'ordre des broches D, S, G1 et G2.

5) Utilisez le changement de valeur de résistance inverse pour déterminer la taille de la transconductance

Lors de la mesure des performances de transconductance du MOSFET d'amélioration de canal VMOSN, vous pouvez utiliser le cordon de test rouge pour connecter la source S et le cordon de test noir au drain D. Cela équivaut à ajouter une tension inverse entre la source et le drain. À ce moment-là, la porte est en circuit ouvert et la valeur de la résistance inverse du tube est très instable. Sélectionnez la plage ohmique du multimètre sur la plage de résistance élevée de R×10kΩ. A ce moment, la tension dans le compteur est plus élevée. Lorsque vous touchez la grille G avec votre main, vous constaterez que la valeur de la résistance inverse du tube change considérablement. Plus le changement est important, plus la valeur de transconductance du tube est élevée ; si la transconductance du tube testé est très faible, utilisez cette méthode pour mesurer Quand , la résistance inverse change peu.

 

Précautions d'utilisation du MOSFET

1) Afin d'utiliser le MOSFET en toute sécurité, les valeurs limites de paramètres tels que la puissance dissipée du tube, la tension drain-source maximale, la tension grille-source maximale et le courant maximal ne peuvent pas être dépassées dans la conception du circuit.

2) Lors de l'utilisation de différents types de MOSFET, ils doivent être connectés au circuit en stricte conformité avec la polarisation requise, et la polarité de la polarisation MOSFET doit être respectée. Par exemple, il existe une jonction PN entre la source de grille et le drain d'un MOSFET à jonction, et la grille d'un tube à canal N ne peut pas être polarisée positivement ; la grille d'un tube à canal P ne peut pas être polarisée négativement, etc.

3) L'impédance d'entrée du MOSFET étant extrêmement élevée, les broches doivent être court-circuitées pendant le transport et le stockage, et doivent être emballées avec un blindage métallique pour empêcher un potentiel induit externe de claquer la grille. Veuillez notamment noter que le MOSFET ne peut pas être placé dans une boîte en plastique. Il est préférable de le conserver dans une boîte métallique. Dans le même temps, veillez à ce que le tube reste étanche à l'humidité.

4) Afin d'éviter une panne inductive de la grille MOSFET, tous les instruments de test, établis, fers à souder et circuits eux-mêmes doivent être bien mis à la terre ; lors de la soudure des broches, soudez d'abord la source ; avant de se connecter au circuit, le tube toutes les extrémités des câbles doivent être court-circuitées les unes aux autres et le matériau de court-circuit doit être retiré une fois le soudage terminé ; lors du retrait du tube du support de composants, des méthodes appropriées doivent être utilisées pour garantir que le corps humain est mis à la terre, par exemple en utilisant un anneau de mise à la terre ; bien sûr, s'il est avancé, un fer à souder chauffé au gaz est plus pratique pour souder des MOSFET et assure la sécurité ; le tube ne doit pas être inséré ou retiré du circuit avant la mise hors tension. Les mesures de sécurité ci-dessus doivent être prises en compte lors de l'utilisation du MOSFET.

5) Lors de l'installation du MOSFET, faites attention à la position d'installation et essayez d'éviter d'être proche de l'élément chauffant ; afin d'éviter les vibrations des raccords de tuyauterie, il est nécessaire de serrer la coque du tube ; lorsque les fils des broches sont pliés, ils doivent être 5 mm plus grands que la taille de la racine pour éviter de plier les broches et de provoquer des fuites d'air.

Pour les MOSFET de puissance, de bonnes conditions de dissipation thermique sont requises. Étant donné que les MOSFET de puissance sont utilisés dans des conditions de charge élevée, des dissipateurs thermiques suffisants doivent être conçus pour garantir que la température du boîtier ne dépasse pas la valeur nominale afin que l'appareil puisse fonctionner de manière stable et fiable pendant une longue période.

En bref, pour garantir une utilisation sûre des MOSFET, il y a de nombreux éléments auxquels il faut prêter attention, ainsi que diverses mesures de sécurité à prendre. La majorité du personnel professionnel et technique, en particulier la majorité des passionnés d'électronique, doivent procéder en fonction de leur situation réelle et adopter des moyens pratiques pour utiliser les MOSFET de manière sûre et efficace.