MOSFET koji se koristi kao prekidač kontroliše protok struje promenom napona kapije. Koristi se zato što se brzo prebacuje, treba vrlo malo ulazne struje i može efikasno raditi u mnogim krugovima.
KSNUMKS. Prebacivanje rada MOSFET-a
MOSFET koji se koristi kao prekidač je poluprovodnički uređaj koji kontroliše protok struje između odvoda i izvora primenom napona kapije. Kapija određuje da li je put između odvoda i izvora ostaje isključen ili uključen. Pošto kapija ima veoma visoku ulaznu impedansu, potrebno je vrlo malo ulazne struje za kontrolu prebacivanja. Ovo čini MOSFET korisnim u kolima koja zahtevaju brzo i efikasno prebacivanje.
Proces prebacivanja MOSFET-a
Prebacivanje akcija MOSFET-a zavisi od napona kapije do izvora ili VGS-a. Kada napon kapije ostane ispod praga potrebnog za formiranje provodnog kanala, MOSFET ostaje isključen, a struja ne teče kroz put odvoda-izvora. Kada napon kapije dostigne željeni nivo, kanal se formira i MOSFET se uključuje, omogućavajući struju da teče.
MOSFET ON i OFF države
MOSFET prekidač ima dva glavna radna stanja: OFF i ON.
• U stanju OFF, napon od vrata do izvora je prenizak da bi se formirao kanal, tako da struja ne može da teče između odvoda i izvora. U ovom stanju, MOSFET blokira protok struje.
• U ON stanju, napon od kapije do izvora je dovoljno visok da formira provodni kanal. Struja tada može da teče između odvoda i izvora, a MOSFET ima nizak otpor.
KSNUMKS. Tipovi i konfiguracije MOSFET prekidača
N-kanalni MOSFET
N-kanalni MOSFET je uobičajen u prekidačima jer ima manji otpor. Uključuje se kada napon kapije prelazi napon izvora.
P-kanal MOSFET
P-kanal MOSFET se uključuje kada je napon kapije niži od napona izvora. Često se koristi kada je prekidač postavljen na strani napajanja kola.
Lov-Side Prebacivanje
U nisko-side prebacivanje, MOSFET se nalazi između opterećenja i zemlje. Ova postavka se koristi sa N-kanalnim MOSFET-ovima.
Prebacivanje visoke strane
U visokom bočnom prebacivanju, MOSFET se postavlja između napajanja i opterećenja. Ova postavka se koristi kada opterećenje ostaje povezano sa zemljom.
Glavni parametri MOSFET prekidača
• Napon odvodnog izvora je maksimalni napon koji MOSFET može da podnese između odvoda i izvora.
• Trenutna ocena pokazuje koliko struje MOSFET može da nosi pod navedenim uslovima.
• RDS(on) je otpor odvoda-izvor kada je MOSFET uključen. To utiče na pad napona i gubitak provodljivosti.
• Napon praga kapije je napon od vrata do izvora na kojem MOSFET počinje da sprovodi. To pokazuje početak formiranja kanala, a ne punu prebacivanje performanse.
• Punjenje kapije je količina punjenja potrebna za promenu napona kapije tokom prebacivanja. To utiče na ponašanje prebacivanja.
Gubitak snage i zaštita MOSFET-a
MOSFET koji se koristi kao prekidač izaziva gubitak snage. Kada je uključen, gubitak provodljivosti se dešava jer uređaj i dalje ima malu količinu otpora. Tokom uključivanja i isključivanja, gubitak prebacivanja se javlja i zato što se napon i struja kratko preklapaju kako MOSFET menja stanje.
U stvarnim kolima, prebacivanje takođe može podvrgnuti MOSFET električnom naprezanju. Induktivna opterećenja mogu stvoriti naponske šiljke kada se struja iznenada prekine. Ovi efekti mogu uticati na rad uređaja i potrebe zaštite.
KSNUMKS. Primene MOSFET-a kao prekidača
• Koristi se u kolima za napajanje za prebacivanje tokom konverzije napona
• Primenjuje se u kontrolnim krugovima motora za prebacivanje snage za kontrolu brzine i pravca
• Koristi se u LED kolima za prebacivanje opterećenja osvetljenja
• Uobičajeno u uređajima na baterije za efikasnu kontrolu napajanja
• Primenjuje se u digitalnim i kontrolnim kolima kao elektronski prekidači
KSNUMKS. Poređenje: MOSFET kao prekidač vs BJT kao prekidač
| Aspekt | MOSFET kao prekidač | BJT kao prekidač |
|---|---|---|
| Metod kontrole | Kontroliše napon kapije | Kontroliše bazna struja |
| Zahtev za unos | Zahteva vrlo malo ulazne struje | Zahteva kontinuiranu baznu struju |
| Ulazna impedansa | Veoma visok | Niži od MOSFET-a |
| Brzina prebacivanja | Brže prebacivanje | Sporije prebacivanje |
| Gubitak snage | Niži gubitak ON-države u mnogim slučajevima | Veći gubitak zbog pada napona |
| Pogonsko kolo | Jednostavan naponski pogon | Potreban je trenutni pogon |
| Efikasnost | Obično viši | Obično niže |
| Proizvodnja toplote | Niže u mnogim aplikacijama za prebacivanje | Viši u mnogim aplikacijama za prebacivanje |
| Pogodnost za visokofrekventno prebacivanje | Pogodnije | Manje pogodan |
| Osetljivost | Osetljiviji na statički elektricitet | Manje osetljiv na statički elektricitet |
| Trenutna kontrola ponašanje | Bolje za efikasno elektronsko prebacivanje | Bolje za rad pod kontrolom struje |
| Tipična upotreba prebacivanja | Uobičajeno u brzim i efikasnim sklopnim krugovima | Uobičajeno u jednostavnim jeftinim sklopnim sklopovima |
Zaključak
MOSFET radi kao prekidač kontrolišući put između odvoda i izvora sa naponom kapije. Njegove performanse zavise od pravilnog pogona kapije, ispravnih rejtinga uređaja i kontrole toplote, gubitaka i naponskog naprezanja. U članku su prikazani njegovi glavni tipovi, ponašanje prebacivanja, parametri, aplikacije i poređenje sa BJT prebacivanjem. Razumevanje ovih tačaka pomaže da se objasni kako uređaj bezbedno funkcioniše u stvarnim krugovima.
Često postavljana pitanja [FAK]
Šta otpornik kapije radi u MOSFET kolu?
Otpornik kapije pomaže u kontroli brzine prebacivanja i smanjenju buke.
Da li napon praga kapije znači da je MOSFET u potpunosti uključen?
Ne. To samo znači da MOSFET počinje da sprovodi.
Zašto koristiti MOSFET na logičkom nivou?
Može se pravilno uključiti sa niskim naponom kapije.
Zašto su induktivna opterećenja rizična za MOSFET?
Oni mogu stvoriti naponske šiljke koji mogu oštetiti MOSFET.
Da li temperatura utiče na performanse MOSFET-a?
Da. Više temperature mogu povećati otpornost i toplotu.
Može li se MOSFET testirati pre upotrebe?
Da. Multimetar može da proveri osnovne greške.
