ما هو دور الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة ذات الجهد الصغير؟

هناك العديد من الأصنافالدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة، مقسمة بشكل أساسي إلى فئتين من الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) وبوابات MOSFET المعزولة، وجميعها لها نقاط N-channel وP-channel.

ينقسم الترانزستور ذو التأثير الميداني لأشباه الموصلات وأكسيد المعدن، والمشار إليه باسم MOSFET، إلى نوع MOSFET المستنفد ونوع MOSFET المحسن.

تنقسم الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) أيضًا إلى أنابيب أحادية البوابة وأنابيب مزدوجة البوابة. يحتوي MOSFET ثنائي البوابة على بوابتين مستقلتين G1 وG2، من بناء ما يعادل اثنين من MOSFETs ذات البوابة الواحدة المتصلة في سلسلة، ويتغير تيار الخرج من خلال التحكم في جهد البوابتين. توفر هذه الخاصية الخاصة بوحدات MOSFET ذات البوابة المزدوجة راحة كبيرة عند استخدامها كمضخمات عالية التردد، ومضخمات تحكم في الكسب، وخلاطات، ومزيلات تشكيل.

1, موسفيتالنوع والهيكل

MOSFET هو نوع من FET (نوع آخر هو JFET)، ويمكن تصنيعه إلى نوع محسّن أو مستنفد، أو قناة P أو قناة N بإجمالي أربعة أنواع، ولكن التطبيق النظري لـ MOSFET N-channel المحسّن فقط وP- المحسّن قناة MOSFET، والتي يشار إليها عادةً باسم NMOS، أو PMOS تشير إلى هذين النوعين. أما لماذا لا نستخدم دوائر MOSFET من النوع المستنزف، فلا ننصح بالبحث عن السبب الجذري. فيما يتعلق بوحدتي MOSFET المحسنتين، فإن NMOS الأكثر استخدامًا، والسبب هو أن المقاومة صغيرة وسهلة التصنيع. لذا فإن تبديل تطبيقات إمدادات الطاقة ومحرك السيارات، يستخدم بشكل عام NMOS. الاقتباس التالي، ولكن أيضًا يعتمد بشكل أكبر على NMOS. توجد ثلاثة دبابيس من السعة الطفيلية MOSFET بين الأطراف الثلاثة، وهذا ليس من احتياجاتنا، ولكن بسبب قيود عملية التصنيع. إن وجود سعة طفيلية في تصميم أو اختيار دائرة القيادة لتوفير بعض الوقت، ولكن لا توجد طريقة لتجنبها، ومن ثم مقدمة مفصلة. في الرسم التخطيطي MOSFET يمكن رؤية الصرف والمصدر بين الصمام الثنائي الطفيلي. وهذا ما يسمى صمام الجسم الثنائي، في قيادة الأحمال العقلانية، هذا الصمام الثنائي مهم للغاية. بالمناسبة، الصمام الثنائي للجسم موجود فقط في MOSFET واحد، وعادةً لا يكون داخل شريحة الدائرة المتكاملة.

2، خصائص التوصيل MOSFET

أهمية التوصيل هي كمفتاح، أي ما يعادل إغلاق المفتاح. خصائص NMOS، Vgs أكبر من قيمة معينة سوف يتم توصيلها، ومناسبة للاستخدام في الحالة عندما يكون المصدر مؤرضًا (محرك منخفض النهاية)، يصل فقط جهد البوابة عند خصائص 4V أو 10V.PMOS، سيتم إجراء Vgs أقل من قيمة معينة، ومناسبة للاستخدام في حالة توصيل المصدر بـ VCC (محرك الأقراص المتطور).

ومع ذلك، بالطبع، يمكن أن يكون PMOS سهل الاستخدام للغاية كمحرك متطور، ولكن نظرًا لأنواع التبادلات عالية المقاومة والمكلفة والأقل وأسباب أخرى، في برنامج التشغيل المتطور، لا يزال يستخدم NMOS عادةً.

3, موسفيتخسارة التبديل

سواء كان NMOS أو PMOS، بعد وجود المقاومة، بحيث يستهلك التيار الطاقة في هذه المقاومة، فإن هذا الجزء من الطاقة المستهلكة يسمى فقدان المقاومة. سيؤدي اختيار MOSFET بمقاومة صغيرة إلى تقليل فقدان المقاومة. عادة ما تكون مقاومة MOSFET منخفضة الطاقة المعتادة بعشرات الميلي أوم، وبضعة الميلي أوم هناك. MOS في الوقت المحدد والقطع، يجب ألا يكون في الإكمال الفوري للجهد عبر MOS، هناك عملية هبوط، ويتدفق التيار من خلال عملية الارتفاع، خلال هذا الوقت، يكون فقدان MOSFET ويسمى منتج الجهد والتيار بخسارة التبديل. عادةً ما تكون خسارة التبديل أكبر بكثير من خسارة التوصيل، وكلما زاد تردد التبديل، زادت الخسارة. يشكل المنتج الكبير للجهد والتيار في لحظة التوصيل خسارة كبيرة. يؤدي تقصير وقت التبديل إلى تقليل الخسارة عند كل توصيل؛ يؤدي تقليل تردد التبديل إلى تقليل عدد المفاتيح لكل وحدة زمنية. كلا النهجين يمكن أن يقلل من فقدان التبديل.

 
4، محرك موسفيت

بالمقارنة مع الترانزستورات ثنائية القطب، من المفترض عمومًا أنه لا يوجد تيار مطلوب لإجراء توصيل MOSFET، فقط أن جهد GS أعلى من قيمة معينة. من السهل القيام بذلك، لكننا نحتاج أيضًا إلى السرعة. في هيكل MOSFET يمكنك أن ترى أن هناك سعة طفيلية بين GS وGD، وقيادة MOSFET، من الناحية النظرية، هي شحن وتفريغ السعة. يتطلب شحن المكثف تيارًا، وبما أن شحن المكثف على الفور يمكن اعتباره دائرة كهربائية قصيرة، فإن التيار اللحظي سيكون مرتفعًا. اختيار / تصميم محرك MOSFET أول ما يجب الانتباه إليه هو حجم تيار الدائرة القصيرة اللحظي الذي يمكن توفيره. الشيء الثاني الذي يجب الانتباه إليه هو أن جهد البوابة، الذي يستخدم بشكل عام في NMOS عالي الجودة، يكون أكبر من جهد المصدر عند الطلب. الجهد العالي لمصدر توصيل أنبوب MOS وجهد التصريف (VCC) هو نفسه، وبالتالي فإن جهد البوابة من VCC 4V أو 10V. بافتراض أنه في نفس النظام، للحصول على جهد أكبر من VCC، نحتاج إلى دائرة تعزيز خاصة. تحتوي العديد من محركات المحركات على مضخة شحن مدمجة، ويجب الانتباه إليها عند اختيار المكثف الخارجي المناسب، من أجل الحصول على تيار دائرة قصر كافٍ لتشغيل MOSFET. 4V أو 10V المذكورة أعلاه تستخدم عادة MOSFET على الجهد، والتصميم بطبيعة الحال، والحاجة إلى هامش معين. كلما زاد الجهد، زادت سرعة الحالة وقلت المقاومة على الحالة. عادةً ما تكون هناك أيضًا دوائر MOSFET ذات جهد أصغر على الحالة تستخدم في فئات مختلفة، ولكن في أنظمة إلكترونيات السيارات بجهد 12 فولت، يكون الجهد العادي 4 فولت على الحالة كافيًا.

المعلمات الرئيسية للMOSFET هي كما يلي:

1. جهد انهيار مصدر البوابة BVGS - في عملية زيادة جهد مصدر البوابة، بحيث يبدأ تيار البوابة IG من الصفر لبدء زيادة حادة في VGS، والمعروف باسم جهد انهيار مصدر البوابة BVGS.

2. جهد التشغيل VT - جهد التشغيل (المعروف أيضًا باسم جهد العتبة): اجعل المصدر S واستنزاف D بين بداية القناة الموصلة يشكل جهد البوابة المطلوب؛ - MOSFET N-channel الموحد، VT حوالي 3 ~ 6V؛ - بعد عملية التحسين، يمكن خفض قيمة MOSFET VT إلى 2 ~ 3V.

3. جهد انهيار الصرف BVDS - بشرط VGS = 0 (مقوى) ، في عملية زيادة جهد الصرف بحيث يبدأ ID في الزيادة بشكل كبير عندما يسمى VDS جهد انهيار الصرف BVDS - زاد ID بشكل كبير بسبب الجانبين التاليين:

(1) انهيار جليدي لطبقة النضوب بالقرب من قطب الصرف

(2) انهيار اختراق مصدر الصرف بين الأقطاب - بعض MOSFET ذات الجهد الصغير، طول قناتها قصير، من وقت لآخر لزيادة VDS ستجعل منطقة الصرف لطبقة النضوب من وقت لآخر تتوسع إلى منطقة المصدر ، بحيث يكون طول القناة صفرًا، أي بين اختراق مصدر التصريف، والاختراق، ومنطقة المصدر لغالبية الموجات الحاملة، ومنطقة المصدر، مستقيمًا لتحمل طبقة الاستنفاد لامتصاص المجال الكهربائي، للوصول إلى منطقة التسرب، مما أدى إلى معرف كبير.

4. مقاومة مدخلات التيار المستمر RGS-ie، نسبة الجهد المضاف بين مصدر البوابة وتيار البوابة، يتم التعبير عن هذه الخاصية أحيانًا من حيث تيار البوابة المتدفق عبر البوابة RGS الخاصة بـ MOSFET يمكن أن تتجاوز 1010Ω بسهولة. 5.

5. يُطلق على الموصلية ذات التردد المنخفض gm في VDS لقيمة ثابتة للظروف، التباين الدقيق لتيار التصريف والتباين الدقيق لجهد مصدر البوابة الناتج عن هذا التغيير اسم transconductance gm، مما يعكس التحكم في جهد مصدر البوابة على تيار التصريف هو إظهار أن تضخيم MOSFET لمعلمة مهمة، بشكل عام في نطاق بضعة إلى بضعة مللي أمبير / فولت. يمكن أن يتجاوز MOSFET بسهولة 1010Ω.