Область применения mosfet транзисторов
MOSFET транзистор универсальный прибор и области его применения практически не ограничены:
промышленная автоматика - DC/DC преобразователи, понижающие/повышающие конверторы, блоки управления электродвигателями, блоки управления подачей топлива для автозаправочных станций, системы безопасности железнодорожного транспорта, электронные балласты для люминесцентных и компактных люминесцентных ламп, зарядные устройства;
бытовая электроника - мобильные и бытовые телефоны, ноутбуки и блоки питания к ним, MP3-плееры и мобильные плееры, цифровые видеокамеры, схемы защиты Li-ion батарей, set-top-box, схемы управления вращением кулеров, кондиционеры, модули управления лазерными приводами, блоки управления холодильниками, стиральными машинами, пылесосами;
автомобильная электроника - генераторы и стартеры переменного тока, электронные модули рулевого управления, электронасосы топлива и воды, турбокомпрессоры, модули управления стеклоподъемниками, стеклоочистителями, зеркалами, системы ABS, ESP, EBD, автоматизированные коробки передач, модули DC/DC преобразователей, регуляторы положения сидений, системы отопления, вентиляции, кондиционирования, система активной подвески.
Рассмотрим некоторые варианты схемы применения MOSFET транзисторов.
На рисунке 9 показана типовая блок-схема применения MOSFET транзисторов в антиблокировочной автомобильной системе (ABS) и электронной системе контроля устойчивости автомобиля (ESP).
Рисунок 9. Блок схема ABS и ESP с использованием MOSFET транзисторов.
MOSFET как ключ
Параллельное подключение нескольких MOSFET транзисторов позволяет нам реализовать коммутирование высоковольтной и/или сильнотоковой нагрузки, но удорожает реализацию и становится непрактичной с финансовой точки зрения. Для преодоления этой проблемы были созданы мощные полевые полупроводниковые транзисторы или Power FET.
Общеизвестно что существуют 2 основных режима работы полевых транзисторов, это режимы обеднения канала для транзисторов JFET типа и режимы как обеднения так и обогащения канала для МОП транзисторов. В этой статье мы рассмотрим режим обогащения MOSFET транзистора при использовании его как ключа так как рассматриваемые транзисторы открываются положительным напряжением на затворе, а закрываются отрицательным, что в свою очередь делает более понятным их использование и позволяет схематически проще решить вопросы взаимодействия с другими элементами схемы.
Работа в режиме насыщения MOSFET сокращенно е-MOSFET, лучше всего описать, используя его характеристики ВАХ показанные на рисунке ниже. Когда входное напряжение Vin, на затворе транзистора равно нулю, транзистор практически не проводит ток, а выходное напряжение Vout, равно напряжению питания Vdd. Так MOSFET является полностью закрытым в своей зонее отсечки.
Характеристика MOSFET-транзисторов
Минимальное напряжение во включенном состоянии затвора, требуемого для того, чтобы MOSFETостается полностью открытом при необходимом токе стока может быть определено из области расположенной выше кривых передаточной характеристики V-I. Когда Vin высоко или равно VDD, Q-точка МОП-транзистора перемещается в точку А вдоль линии нагрузки.Ток стока возрастает до своего максимального значения за счет снижения сопротивления канала. Значение Id становится постоянным, не зависящем от значения VDD и зависит только от VGS. Таким образом, транзистор ведет себя как выключатель в замкнутом состоянии, но сопротивление канала не становится нулем из-за его Rdsзначения хотя и становится незначительным.
Аналогичным образом, когда напряжение Vin низкое или стремитс к нулю, то MOSFET Q-точка движется из точки А в точку Б, вдоль линии нагрузки. Сопротивление канала становится очень высоким, транзистор действует как разомкнутый ключ и соответственно ток через канал не протекает. Таким образом, если напряжение на затворе полевого транзистора переключается между двумя значениями, HIGH и LOW, MOSFET будет вести себя как однополюсный твердотельный ключ, и это действие определяется как: