ประเภทของ MOSFET – การใช้งาน การทำงาน และการใช้งาน

MOSFET MOSFET เป็นองค์ประกอบสำคัญในการออกแบบระบบฝังตัวซึ่งใช้ในการควบคุมโหลดตามความต้องการ โครงการอิเล็กทรอนิกส์หลายโครงการที่พัฒนาโดยใช้ MOSFET เช่น การควบคุมความเข้มของแสง การควบคุมมอเตอร์ และการใช้งานเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสูงสุด MOSFET เป็นอุปกรณ์ควบคุมไฟฟ้าแรงสูงมีคุณสมบัติหลักบางประการสำหรับนักออกแบบวงจรในแง่ของประสิทธิภาพโดยรวม บทความนี้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับแอปพลิเคชัน MOSFET ประเภทต่างๆ MOSFET และการนำไปใช้งาน ทรานซิสเตอร์ MOSFET (ทรานซิสเตอร์สนามผลทรานซิสเตอร์โลหะออกไซด์) เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการเปลี่ยนและขยายสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ MOSFET เป็นอุปกรณ์ปลายทางสามตัว เช่น แหล่ง เกต และท่อระบายน้ำ MOSFET เป็นทรานซิสเตอร์ที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุด และสามารถใช้ได้ทั้งแบบอนาล็อกและดิจิตอล MOSFET ทำงานโดยเปลี่ยนความกว้างของช่องสัญญาณไปตามที่ตัวพาประจุจะไหล (รูและอิเล็กตรอน) ผู้ให้บริการชาร์จเข้าสู่ช่องจากแหล่งกำเนิดและออกจากท่อระบายน้ำ ความกว้างของช่องถูกควบคุมโดยแรงดันไฟฟ้าบนอิเล็กโทรดเรียกว่าเกตซึ่งอยู่ระหว่างแหล่งจ่ายและท่อระบายน้ำ มันถูกหุ้มฉนวนจากช่องใกล้กับชั้นโลหะออกไซด์ที่บางมาก มีแอพพลิเคชั่น MOSFET ประเภทต่างๆ ที่ใช้ตามความต้องการ ประเภทของอุปกรณ์ MOSFET MOSFET แบ่งออกเป็น XNUMX ประเภท ได้แก่ โหมดพร่อง MOSFETโหมดเพิ่มประสิทธิภาพ MOSFETโหมดพร่อง: เมื่อมีแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์บนขั้วเกท ช่องจะแสดงค่าการนำไฟฟ้าสูงสุด เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่เกตเป็นค่าลบหรือค่าบวก ค่าการนำไฟฟ้าของช่องสัญญาณจะลดลงโหมดพร่อง MOSFETโหมดเพิ่มประสิทธิภาพเมื่อไม่มีแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วเกท อุปกรณ์จะไม่ทำงาน แรงดันไฟที่มากขึ้นบนขั้วเกท อุปกรณ์มีการนำไฟฟ้าที่ดีEnhance Mode MOSFET MOSFET หลักการทำงาน การทำงานของ MOSFET ขึ้นอยู่กับตัวเก็บประจุแบบโลหะออกไซด์ (MOS) ที่เป็นส่วนประกอบหลักของ MOSFET ชั้นออกไซด์ปรากฏอยู่ในแหล่งต้นทางและปลายท่อระบาย สามารถตั้งค่าจาก p-type เป็น n-type โดยใช้แรงดันเกทบวกหรือลบตามลำดับ เมื่อใช้แรงดันเกตที่เป็นบวก รูที่อยู่ใต้ชั้นออกไซด์ด้วยแรงผลักและรูจะถูกผลักลงไปทางพื้นผิว บริเวณโก่งตัวเติมโดยประจุลบที่ถูกผูกไว้ซึ่งสัมพันธ์กับอะตอมของตัวรับMOSFET Block DiagramP- Channel MOSFET P-Channel MOSFET ประกอบด้วยไอออนลบจึงทำงานร่วมกับแรงดันไฟลบ เมื่อเราใช้แรงดันลบกับเกต อิเล็กตรอนที่อยู่ใต้ชั้นออกไซด์จะผลักลงไปที่พื้นผิวด้วยแรงผลัก บริเวณโก่งตัวเติมด้วยประจุบวกที่ถูกผูกไว้ซึ่งสัมพันธ์กับอะตอมของผู้บริจาค แรงดันลบยังดึงดูดรูจากแหล่ง p+ และบริเวณระบายเข้าสู่บริเวณช่องP-Channel MOSFETN- Channel MOSFETเมื่อเราใส่แรงดันเกตที่เป็นบวก รูที่อยู่ใต้ชั้นออกไซด์จะถูกดันลงไปที่พื้นผิวด้วยแรงผลัก บริเวณโก่งตัวถูกเติมด้วยประจุลบที่ถูกผูกไว้ซึ่งสัมพันธ์กับอะตอมของตัวรับ แรงดันบวกยังดึงดูดอิเล็กตรอนจากแหล่งกำเนิด n+ และบริเวณระบายเข้าไปในช่อง ตอนนี้ ถ้าแรงดันไฟฟ้าถูกใช้ระหว่างท่อระบายน้ำและแหล่งจ่าย กระแสจะไหลอย่างอิสระระหว่างแหล่งกำเนิดและท่อระบายน้ำ และแรงดันเกตจะควบคุมอิเล็กตรอนในช่อง แทนที่แรงดันบวกถ้าเราใช้แรงดันลบ (รู) ช่องจะถูกสร้างขึ้นภายใต้ชั้นออกไซด์ N-Channel MOSFETMOSFET Applications แอปพลิเคชั่นของ MOSFET ที่ใช้ในโครงการไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ซึ่งได้รับการออกแบบโดยใช้ส่วนประกอบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้นของแนวคิดนี้ เราได้อธิบายบางโครงการในที่นี้ MOSFET ใช้เป็นสวิตช์ในวงจรนี้ โดยใช้โหมดขั้นสูง MOSFET แบบ N-channel เพื่อสลับหลอดไฟสำหรับเปิดและปิด แรงดันบวกถูกจ่ายที่เกตของ MOSFET และหลอดไฟเปิดอยู่ (VGS =+v) หรือที่ระดับแรงดันศูนย์ อุปกรณ์จะปิด (VGS=0) หากโหลดตัวต้านทานของหลอดไฟถูกแทนที่ด้วยโหลดอุปนัยและเชื่อมต่อกับรีเลย์หรือไดโอดเพื่อป้องกันโหลด ในวงจรข้างต้น เป็นวงจรง่ายๆ สำหรับการสลับโหลดตัวต้านทาน เช่น LED หรือหลอดไฟ แต่เมื่อใช้ MOSFET เพื่อสลับโหลดอุปนัยหรือโหลด capacitive จำเป็นต้องมีแอปพลิเคชัน MOSFET ถ้าเราไม่ให้การป้องกัน MOSFET จะเสียหาย เพื่อให้ MOSFET ทำงานเป็นอุปกรณ์สวิตช์แบบแอนะล็อก จำเป็นต้องสลับระหว่างบริเวณคัทออฟที่ VGS =0 และพื้นที่อิ่มตัวโดยที่ VGS =+vMOSFET เป็นสวิตช์ควบคุมความเข้มของไฟถนนอัตโนมัติโดยใช้ MOSFET ปัจจุบันนี้ไฟส่วนใหญ่ที่วางอยู่บนทางหลวงจะทำผ่านหลอด High Intensity Discharge (HID) ซึ่งใช้พลังงานสูง ความเข้มของมันไม่สามารถควบคุมได้ตามความต้องการ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเปลี่ยนไปใช้วิธีอื่นของระบบไฟส่องสว่าง เช่น การใช้ LED ระบบนี้สร้างขึ้นเพื่อเอาชนะข้อเสียของหลอดไฟ HID ในปัจจุบันการควบคุมความเข้มอัตโนมัติของไฟถนนโดยใช้ MOSFET โปรเจ็กต์นี้ออกแบบมาเพื่อควบคุมไฟอัตโนมัติบนทางหลวงโดยใช้ไมโครโปรเซสเซอร์ตามรูปแบบพัลส์นาฬิกา ในโครงการนี้ MOSFET มีบทบาทสำคัญในการสลับหลอดไฟตามความต้องการ ระบบที่เสนอโดยใช้บอร์ด Raspberry Pi ซึ่งเป็นบอร์ดพัฒนาใหม่ประกอบด้วยโปรเซสเซอร์ในการควบคุม ที่นี่เราสามารถเปลี่ยน LED แทนหลอด HID ซึ่งเชื่อมต่อกับโปรเซสเซอร์ด้วยความช่วยเหลือของ MOSFET ไมโครคอนโทรลเลอร์จะปล่อยรอบการทำงานตามลำดับ จากนั้นจึงสลับ MOSFET เพื่อให้แสงสว่างที่มีความเข้มสว่างสูงจากเครื่องกำเนิดมาร์กซ์โดยใช้ MOSFET แนวคิดหลักของโครงการนี้คือการพัฒนาวงจรที่ให้เอาต์พุตประมาณสามเท่าของแรงดันไฟฟ้าขาเข้าโดยเครื่องกำเนิดมาร์กซ์ หลักการ. ได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างพัลส์ไฟฟ้าแรงสูงโดยใช้ตัวเก็บประจุจำนวนหนึ่งขนานกันเพื่อชาร์จในช่วงเวลาที่กำหนด จากนั้นจึงเชื่อมต่อเป็นอนุกรมเพื่อพัฒนาแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นในช่วงปิด หากแรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่ใช้อยู่ที่ประมาณ 12 โวลต์โวลต์ DC แรงดันไฟฟ้าขาออกจะอยู่ที่ประมาณ 36 โวลต์ DCMarx Generator อิงแรงดันสูงโดยใช้ MOSFET ระบบนี้ใช้ตัวจับเวลา 555 ตัวในโหมด astable ซึ่งส่งพัลส์นาฬิกาเพื่อชาร์จตัวเก็บประจุแบบขนานในช่วงเวลาที่ตรงและตัวเก็บประจุจะถูกนำมาเป็นชุดในช่วงเวลาปิดผ่านสวิตช์ MOSFET; และด้วยเหตุนี้จึงพัฒนาแรงดันไฟฟ้าประมาณสามเท่าของแรงดันไฟฟ้าขาเข้า แต่น้อยกว่าเล็กน้อย แทนที่จะเป็น 36v ที่แน่นอนเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าตกในวงจร แรงดันไฟขาออกสามารถวัดได้โดยใช้มัลติมิเตอร์ การควบคุมความเร็วที่ตั้งไว้ล่วงหน้าตาม EEPROM ของมอเตอร์ BLDC การควบคุมความเร็วของมอเตอร์ BLDC มีความสำคัญอย่างยิ่งในอุตสาหกรรม เนื่องจากมีความสำคัญต่อการใช้งานหลายประเภท เช่น ระบบเจาะ ปั่นด้าย และระบบลิฟต์ โครงการนี้ได้รับการปรับปรุงเพื่อควบคุมความเร็วของมอเตอร์ BLDC โดยเปลี่ยนรอบการทำงานการควบคุมความเร็วที่ตั้งไว้ล่วงหน้าโดยใช้ EEPROM ของมอเตอร์ BLDC จุดประสงค์หลักของโครงการนี้คือการใช้งานมอเตอร์ BLDC ที่ความเร็วที่กำหนดด้วยแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ดังนั้นมอเตอร์จะยังคงอยู่ในสถานะการทำงานหรือเริ่มต้นใหม่เพื่อให้ทำงานที่ความเร็วเท่าเดิมโดยใช้ข้อมูลที่เก็บไว้จาก EEPROM การควบคุมความเร็วของมอเตอร์กระแสตรงทำได้โดยการเปลี่ยนรอบการทำงาน (PWM Pulses) จากไมโครคอนโทรลเลอร์ตาม โปรแกรม. ไมโครคอนโทรลเลอร์จะได้รับเปอร์เซ็นต์ของรอบการทำงานที่เก็บไว้ใน EEPROM จากคำสั่งสวิตช์ในตัวและให้เอาต์พุตที่ต้องการเพื่อเปลี่ยน IC ไดรเวอร์เพื่อควบคุมความเร็วของมอเตอร์กระแสตรง หากแหล่งจ่ายไฟถูกขัดจังหวะ EEPROM จะเก็บข้อมูลนั้นไว้เพื่อใช้งานมอเตอร์ด้วยความเร็วเท่าเดิมในขณะที่มีการจ่ายไฟอยู่ ระบบประหยัดพลังงานที่ใช้ LDR สำหรับไฟถนนที่ควบคุมด้วยความเข้มสูงในระบบปัจจุบัน ส่วนใหญ่เป็นฟ้าผ่าบนทางหลวง ทำผ่านหลอด High Intensity Discharge (HID) ซึ่งกินไฟสูงและไม่มีกลไกเฉพาะในการเปิดไฟทางหลวงในตอนเย็นและปิดในตอนเช้าเครื่องประหยัดพลังงานแบบใช้ LDR สำหรับไฟถนนที่ควบคุมความเข้มแสงไม่สามารถควบคุมความเข้มได้ตามข้อกำหนด ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเปลี่ยนไปใช้วิธีอื่นของระบบไฟส่องสว่าง เช่น โดยใช้ LED ระบบนี้สร้างขึ้นเพื่อเอาชนะข้อเสียเปรียบของหลอด HID ในปัจจุบัน ระบบนี้สาธิตการใช้ LED (ไดโอดเปล่งแสง) เป็นแหล่งกำเนิดแสงและควบคุมความเข้มของแสงได้ตามความต้องการ LED กินไฟน้อยกว่าและอายุการใช้งานยาวนานกว่าเมื่อเทียบกับหลอด HID ทั่วไป คุณลักษณะที่สำคัญและน่าสนใจที่สุดคือความเข้มที่สามารถควบคุมได้ตามความต้องการในช่วงชั่วโมงที่ไม่สูง ซึ่งไม่สามารถทำได้ในหลอด HID อุปกรณ์ตรวจจับแสง LDR (Light Dependent Resistance) ใช้เพื่อตรวจจับแสง ความต้านทานของมันลดลงอย่างมากตามแสงแดด ซึ่งสร้างเป็นสัญญาณอินพุตไปยังคอนโทรลเลอร์ . กลุ่มไฟ LED ใช้เพื่อสร้างไฟถนน ไมโครคอนโทรลเลอร์ประกอบด้วยคำสั่งที่ตั้งโปรแกรมได้ซึ่งควบคุมความเข้มของไฟตามสัญญาณ PWM (การปรับความกว้างพัลส์) ที่สร้างขึ้น ความเข้มของแสงจะอยู่ในระดับสูงในช่วงชั่วโมงเร่งด่วน และเนื่องจากการจราจรบนถนนมีแนวโน้มลดลงในช่วงดึก ความเข้มก็ลดลงเรื่อย ๆ จนถึงเช้า ในที่สุดไฟก็ดับสนิทตอน 6 โมงเช้า และกลับมาทำงานอีกครั้งตอน 6 โมงเย็นในตอนเย็น กระบวนการจึงเกิดซ้ำ SVPWM (การปรับความกว้างพัลส์ของ Space Vector) Space Vector PWM เป็นเทคนิคที่ซับซ้อนในการควบคุมมอเตอร์ AC โดยการสร้างคลื่นไซน์พื้นฐานที่ให้แรงดันไฟฟ้าบริสุทธิ์แก่มอเตอร์โดยมีค่าความเพี้ยนรวมที่ต่ำกว่า วิธีนี้เอาชนะเทคนิค SPWM แบบเก่าในการควบคุมมอเตอร์ AC ที่มีการบิดเบือนฮาร์มอนิกสูงเนื่องจากลักษณะการสลับ PWM ที่ไม่สมมาตรSVPWM (Space Vector Pulse Width Modulation) ในระบบนี้ แหล่งจ่ายไฟ DC ผลิตจาก AC เฟสเดียวหลังจากการแก้ไข จากนั้นจะป้อนไปยังอินเวอร์เตอร์ 3 เฟสที่มี MOSFET 6 หมายเลข สำหรับแต่ละเฟสจะใช้ MOSFET หนึ่งคู่ ดังนั้น MOSFET สามคู่จะถูกสลับในช่วงเวลาหนึ่งเพื่อผลิตการจ่ายไฟสามเฟสเพื่อควบคุมความเร็วของมอเตอร์ วงจรนี้ยังให้สัญญาณไฟแสดงความผิดปกติใด ๆ ที่เกิดขึ้นในวงจรควบคุม โปรดดูที่ลิงค์นี้เพื่อทราบ MOSFET MCQ เพิ่มเติมดังนั้นนี่คือทั้งหมดที่เกี่ยวกับประเภทของแอพพลิเคชั่น MOSFET สุดท้ายเราจะสรุปว่า MOSFET ต้องการแรงดันสูงในขณะที่ทรานซิสเตอร์ต้องการต่ำ แรงดันและกระแส เมื่อเทียบกับ BJT ข้อกำหนดในการขับขี่สำหรับ MOSFET นั้นดีกว่ามาก นอกจากนี้ หากมีข้อสงสัยใดๆ เกี่ยวกับบทความนี้ คุณสามารถแสดงความคิดเห็นกับเราได้ด้วยการแสดงความคิดเห็นในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง

ฝากข้อความ 

รายการข้อความ