MOSFET ခြုံငုံသုံးသပ်ချက်

ပါဝါ MOSFET ကို လမ်းဆုံအမျိုးအစားနှင့် လျှပ်ကာတံခါးအမျိုးအစားဟူ၍လည်း ပိုင်းခြားထားသော်လည်း များသောအားဖြင့် လျှပ်ကာတံခါးအမျိုးအစား MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET) ကို ပါဝါ MOSFET (Power MOSFET) ဟုရည်ညွှန်းသည်။ Junction type power field effect transistor ကို ယေဘူယျအားဖြင့် electrostatic induction transistor (Static Induction Transistor - SIT) ဟုခေါ်သည်။ ၎င်းသည် ယိုစီးနေသော လျှပ်စီးကြောင်းကို ထိန်းချုပ်ရန် ဂိတ်ဗို့အားဖြင့် သွင်ပြင်လက္ခဏာဖြစ်ပြီး၊ drive circuit သည် ရိုးရှင်းသည်၊ drive power အနည်းငယ်လိုအပ်သည်၊ မြန်ဆန်သော switching speed၊ မြင့်မားသော operating frequency၊ thermal stability သည် ၎င်းထက် ပိုကောင်းပါသည်။GTRသို့သော် ၎င်း၏လက်ရှိစွမ်းရည်သည် သေးငယ်သည်၊ ဗို့အားနိမ့်သည်၊ ယေဘုယျအားဖြင့် 10kW ထက်မပိုသော ပါဝါအီလက်ထရွန်နစ်ပစ္စည်းများအတွက်သာ သက်ဆိုင်ပါသည်။

1. ပါဝါ MOSFET ဖွဲ့စည်းပုံနှင့် လည်ပတ်မှုနိယာမ

ပါဝါ MOSFET အမျိုးအစားများ- လျှပ်ကူးလမ်းကြောင်းအတိုင်း P-channel နှင့် N-channel ဟူ၍ ခွဲခြားနိုင်သည်။ ဂိတ်ဗို့အားအရ လွှဲခွင်သို့ ခွဲခြားနိုင်သည်; ကုန်ခမ်းခြင်းအမျိုးအစား; gate voltage သည် သုညဖြစ်သောအခါ drain-source pole သည် conducting channel ၏တည်ရှိမှုကိုမြှင့်တင်ပေးသည်၊ N (P) ချန်နယ်ကိရိယာအတွက်၊ ဂိတ်ဗို့အားသည် conducting channel တစ်ခုမတည်ရှိမီ (သုညထက်နည်းသော) ထက် ကြီးသည်၊ ပါဝါ MOSFET သည် အဓိကအားဖြင့် N-channel ကို မြှင့်တင်ထားသည်။

1.1 ပါဝါMOSFETဖွဲ့စည်းပုံ　　

ပါဝါ MOSFET အတွင်းပိုင်းဖွဲ့စည်းပုံနှင့်လျှပ်စစ်သင်္ကေတများ; ၎င်း၏ conduction သည် conductive တွင်ပါဝင်သော polarity carrier (polys) တစ်ခုသာဖြစ်ပြီး unipolar transistor ဖြစ်သည်။ လျှပ်ကူးနိုင်သော ယန္တရားသည် ပါဝါနိမ့် MOSFET နှင့် အတူတူပင်ဖြစ်သည်၊ သို့သော် တည်ဆောက်ပုံမှာ ကြီးမားသော ခြားနားချက် ရှိသည်၊ ပါဝါနိမ့် MOSFET သည် အလျားလိုက်လျှပ်ကူးပစ္စည်းဖြစ်ပြီး ပါဝါ MOSFET၊ VMOSFET (Vertical MOSFET) ဟုလည်းသိကြသော ဒေါင်လိုက်လျှပ်ကူးပစ္စည်းဖွဲ့စည်းပုံ၏ စွမ်းအား၊ MOSFET ကိရိယာ၏ဗို့အားနှင့် လက်ရှိခံနိုင်ရည်အား အလွန်တိုးတက်စေသည့်၊

ဒေါင်လိုက်လျှပ်ကူးပုံတည်ဆောက်ပုံတွင် ကွဲပြားမှုများအရ VVMOSFET ၏ဒေါင်လိုက်လျှပ်ကူးနိုင်မှုကိုရရှိရန် V-shaped groove ကိုအသုံးပြုခြင်းနှင့် VDMOSFET ၏ဒေါင်လိုက်လျှပ်ကူးနိုင်သောနှစ်ထပ်ပျံ့သော MOSFET ဖွဲ့စည်းပုံပါရှိသည် (ဒေါင်လိုက်နှစ်ထပ်ပျံ့သွားသည်MOSFET) ဤစာတမ်းကို VDMOS စက်ပစ္စည်းများ၏ နမူနာအဖြစ် အဓိက ဆွေးနွေးထားပါသည်။

ဆဋ္ဌဂံယူနစ်ကို အသုံးပြု၍ International Rectifier (International Rectifier) ​​HEXFET ကဲ့သို့သော ပေါင်းစပ်ဖွဲ့စည်းပုံအများအပြားအတွက် ပါဝါ MOSFETs၊ စတုရန်းယူနစ်ကို အသုံးပြု၍ Siemens (Siemens) SIPMOSFET; "Pin" ပုံသဏ္ဍာန်အစီအမံဖြင့် စတုဂံယူနစ်ကို အသုံးပြု၍ Motorola (Motorola) TMOS။

1.2 ပါဝါ MOSFET လည်ပတ်မှုနိယာမ

ဖြတ်တောက်ခြင်း- မြောင်း-ရင်းမြစ်တိုင်များနှင့် အပေါင်းပါဝါထောက်ပံ့မှုအကြား၊ ဗို့အားအကြားရှိ ဂိတ်ရင်းမြစ်တိုင်များသည် သုညဖြစ်သည်။ p အခြေခံဒေသနှင့် PN လမ်းဆုံ J1 ပြောင်းပြန်ဘက်လိုက်ကြားတွင် ဖွဲ့စည်းထားသော၊ မြောင်း-ရင်းမြစ်ဝင်ရိုးစွန်းများကြားတွင် လက်ရှိစီးဆင်းမှုမရှိပါ။

လျှပ်ကူးနိုင်မှု- gate-source terminals များကြားတွင် သက်ရောက်နေသော အပြုသဘောဗို့အား UGS ဖြင့် gate သည် insulated ဖြစ်သောကြောင့် gate current စီးဆင်းခြင်းမရှိပါ။ သို့သော်၊ ဂိတ်၏အပြုသဘောဆောင်သောဗို့အားသည် ၎င်းအောက်ရှိ P-region ရှိ အပေါက်များကို တွန်းထုတ်ပြီး UGS ထက်ကြီးသောအခါ P-region ရှိ oligons-electron များကို ဂိတ်အောက်ရှိ P-region ၏မျက်နှာပြင်သို့ ဆွဲဆောင်မည်ဖြစ်သည်။ UT (ဖွင့်ဗို့အား သို့မဟုတ် တံခါးခုံဗို့အား)၊ တံခါးအောက်ရှိ P-region ၏မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ အီလက်ထရွန်များ၏ အာရုံစူးစိုက်မှုသည် အပေါက်များ၏ အာရုံစူးစိုက်မှုထက် ပိုနေလိမ့်မည်၊ ထို့ကြောင့် P-type semiconductor၊ N-type အဖြစ်သို့ ပြောင်းပြန်ကာ ပြောင်းပြန်အလွှာတစ်ခုဖြစ်လာကာ ပြောင်းပြန်အလွှာသည် N-channel ကိုဖွဲ့စည်းကာ PN လမ်းဆုံ J1 ကို ပျောက်ကွယ်သွားအောင်၊ ယိုစီးစေပြီး အရင်းအမြစ်ကို လျှပ်ကူးစေသည်။

1.3 ပါဝါ MOSFET များ၏ အခြေခံလက္ခဏာများ

1.3.1 Static Characteristics

ထွက်ပေါက်လက်ရှိ ID နှင့် ဂိတ်ရင်းမြစ်ကြားရှိ ဗို့အား UGS အကြား ဆက်နွယ်မှုကို MOSFET ၏ လွှဲပြောင်းခြင်းဝိသေသ ဟုခေါ်သည်၊ ID သည် ပိုကြီးသည်၊ ID နှင့် UGS အကြား ဆက်နွယ်မှုသည် ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် linear ဖြစ်ပြီး၊ မျဉ်းကွေး၏ လျှောစောက်ကို transconductance Gfs အဖြစ် သတ်မှတ်သည်။ .

MOSFET ၏ ယိုစီးမှု ဗို့အား-အမ်ပီယာ ဝိသေသလက္ခဏာများ (အထွက်ဝိသေသလက္ခဏာများ)- ဖြတ်တောက်ထားသော ဒေသ (GTR ၏ ဖြတ်တောက်မှု ဒေသနှင့် သက်ဆိုင်သော)၊ saturation ဒေသ (GTR ၏ချဲ့ထွင်မှုဧရိယာနှင့်သက်ဆိုင်သော); ရွှဲရွှဲမဟုတ်သော ဒေသ (GTR ၏ ရွှဲနစ်ဒေသနှင့် သက်ဆိုင်သည်)။ ပါဝါ MOSFET သည် switching state တွင်လုပ်ဆောင်သည်၊ ဆိုလိုသည်မှာ၊ ၎င်းသည် cutoff region နှင့် non-saturation region အကြားအပြန်အလှန်ပြောင်းသည်။ ပါဝါ MOSFET တွင် Drain-source terminals များကြားတွင် parasitic diode ပါရှိပြီး ကိရိယာသည် drain-source terminals များကြားတွင် ပြောင်းပြန်ဗို့အားကို သက်ရောက်သောအခါတွင် စက်က လုပ်ဆောင်သည်။ ပါဝါ MOSFET ၏ on-state resistance သည် အပြုသဘောဆောင်သော အပူချိန်ဖော်ကိန်းရှိပြီး၊ ၎င်းသည် ကိရိယာများကို အပြိုင်ချိတ်ဆက်သောအခါတွင် လက်ရှိနှင့် ညီမျှစေရန် အခွင့်သာသည်။

1.3.2 တက်ကြွသောလက္ခဏာရပ်များ;

၎င်း၏စမ်းသပ်ပတ်လမ်းနှင့် switching process waveforms များ။

အလှည့်ကျလုပ်ငန်းစဉ်; turn-on နှောင့်နှေးချိန် td(on) - ရှေ့အချိန်နှင့် uGS = UT နှင့် iD စတင်ပေါ်လာသည့်အချိန်အကြား အချိန်ကာလ။ မြင့်တက်ချိန် tr- uGS မှ uT မှ ဂိတ်ဗို့အား UGSP သို့ MOSFET သည် မပြည့်ဝသောဒေသသို့ ဝင်ရောက်သည့်အချိန်ကာလ၊ iD ၏တည်ငြိမ်သောအခြေအနေတန်ဖိုးကို drain supply voltage, UE, နှင့် drain တို့မှဆုံးဖြတ်သည် UGSP ၏ပြင်းအားသည် iD ၏တည်ငြိမ်သောတန်ဖိုးနှင့်ဆက်စပ်နေသည်။ UGS သည် UGSP သို့ရောက်ရှိပြီးနောက်၊ ၎င်းသည် တည်ငြိမ်သောအခြေအနေသို့ရောက်ရှိသည်အထိ ဆက်လက်မြင့်တက်နေသော်လည်း iD သည် မပြောင်းလဲပါ။ ဖွင့်ချိန်တန်-အဖွင့်နှောင့်နှေးချိန်နှင့် တက်လာချိန် စုစုပေါင်း။

Off delay time td(off) -iD သည် အတက်အချိန်မှ သုညသို့ ကျဆင်းသွားသည့် အချိန်ကာလ၊ Cin သည် Rs နှင့် RG မှတဆင့် ထွက်လာပြီး uGS သည် ထပ်ကိန်းမျဉ်းကွေးတစ်ခုအရ UGSP သို့ ကျသွားသည်။

ကျဆင်းချိန် tf- uGS မှ UGSP မှ ဆက်လက်ကျဆင်းပြီး iD သည် uGS < UT တွင် ချန်နယ်ပျောက်ကွယ်သွားသည်အထိ အချိန်ကာလနှင့် ID သည် သုညသို့ ကျဆင်းသွားပါသည်။ အဖွင့်အချိန်အပိတ်- အဖွင့်နှောင့်နှေးချိန်နှင့် ကြွေကျချိန်၏ပေါင်းစု။

1.3.3 MOSFET ကူးပြောင်းမှုမြန်နှုန်း။

MOSFET switching speed နှင့် Cin အားသွင်းခြင်း နှင့် discharge သည် ကောင်းမွန်သော ဆက်ဆံရေးရှိပြီး သုံးစွဲသူသည် Cin ကို မလျှော့ချနိုင်သော်လည်း မောင်းနှင်နေသော circuit အတွင်းခံနိုင်ရည်အား Rs ကို လျှော့ချနိုင်ပြီး အချိန်ကို အဆက်မပြတ် လျှော့ချရန်၊ switching speed ကို အရှိန်မြှင့်ရန်၊ MOSFET သည် polytronic conductivity ပေါ်တွင်သာ အားကိုးပါသည်။ oligotronic သိုလှောင်မှုအကျိုးသက်ရောက်မှုမရှိပါ၊ ထို့ကြောင့်ပိတ်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်သည်အလွန်လျင်မြန်သည်၊ ကူးပြောင်းချိန် 10-100ns၊ လည်ပတ်မှုကြိမ်နှုန်းအထိရှိနိုင်သည်။ 100kHz သို့မဟုတ် ထို့ထက်မကသော ပင်မပါဝါ အီလက်ထရွန်နစ် ကိရိယာများထဲတွင် အမြင့်ဆုံးဖြစ်သည်။

Field-controlled devices များသည် အနားယူချိန်တွင် input current နီးပါးမလိုအပ်ပါ။ သို့သော်၊ ကူးပြောင်းခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်တွင်၊ input capacitor အား အားသွင်းရန်နှင့် ထုတ်ပေးရန် လိုအပ်ပြီး ၎င်းသည် မောင်းနှင်အား၏အချို့သောပမာဏ လိုအပ်နေသေးသည်။ switching frequency မြင့်လေ၊ drive power လိုအပ်လေလေဖြစ်သည်။

1.4 ဒိုင်းနမစ် စွမ်းဆောင်ရည် မြှင့်တင်ခြင်း။

စက်ပစ္စည်းအပလီကေးရှင်းအပြင် စက်ပစ္စည်းဗို့အား၊ လက်ရှိ၊ ကြိမ်နှုန်း၊ ကြိမ်နှုန်းတို့ကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားရန် ကိရိယာအား မည်ကဲ့သို့ကာကွယ်ရမည်နည်း၊ စက်ပစ္စည်းပျက်စီးမှု၌ ယာယီပြောင်းလဲမှုများပြုလုပ်ရန် မဟုတ်ဘဲ ကိရိယာကို မည်သို့ကာကွယ်ရမည်နည်း။ ဟုတ်ပါတယ် thyristor သည် ကြီးမားသော ဧရိယာကြောင့် ကြီးမားသော capacitance နှင့် ပေါင်းစပ်ထားသောကြောင့် ၎င်း၏ dv/dt စွမ်းရည်သည် ပို၍ ထိခိုက်လွယ်ပါသည်။ di/dt အတွက် တိုးချဲ့ conduction region ပြဿနာလည်း ရှိနေသောကြောင့် ၎င်းသည် အလွန်ပြင်းထန်သော ကန့်သတ်ချက်များကို ချမှတ်ထားသည်။

ပါဝါ MOSFET ၏ဖြစ်ရပ်သည်အတော်လေးကွဲပြားသည်။ ၎င်း၏ dv/dt နှင့် di/dt စွမ်းရည်တို့ကို မကြာခဏ (မိုက်ခရိုစက္ကန့်ထက် မဟုတ်ဘဲ) နာနိုစက္ကန့်အလိုက် စွမ်းရည်သတ်မှတ်ချက်ဖြင့် ခန့်မှန်းသည်။ သို့သော် ၎င်းတွင် တက်ကြွသောစွမ်းဆောင်ရည် ကန့်သတ်ချက်များရှိသည်။ ဒါတွေကို ပါဝါ MOSFET ရဲ့ အခြေခံဖွဲ့စည်းပုံအရ နားလည်နိုင်ပါတယ်။

ပါဝါ MOSFET ၏ဖွဲ့စည်းပုံနှင့်၎င်း၏သက်ဆိုင်ရာညီမျှသောပတ်လမ်း။ စက်ပစ္စည်း၏ အစိတ်အပိုင်းတိုင်းနီးပါးရှိ စွမ်းဆောင်ရည်အပြင် MOSFET တွင် အပြိုင်ချိတ်ဆက်ထားသော diode ပါရှိကြောင်း ထည့်သွင်းစဉ်းစားရပါမည်။ အချို့သောရှုထောင့်မှကြည့်လျှင် parasitic transistor လည်းရှိသည်။ (IGBT ကဲ့သို့ပင် ကပ်ပါးသိုင်းရစ်စတာလည်း ပါရှိသည်)။ ဤအရာများသည် MOSFETs များ၏ တက်ကြွသော အမူအကျင့်များကို လေ့လာရာတွင် အရေးကြီးသောအချက်များဖြစ်သည်။

ပထမဦးစွာ MOSFET တည်ဆောက်ပုံနှင့် ချိတ်ဆက်ထားသော ပင်ကိုယ်ဒိုင်အိုဒသည် နှင်းပြိုကျနိုင်သည့် စွမ်းရည်အချို့ရှိသည်။ ဤသည်ကို အများအားဖြင့် တစ်ကိုယ်ရေ ပြိုကျနိုင်သည့် စွမ်းရည်နှင့် ထပ်တလဲလဲ ပြိုကျနိုင်သည့် စွမ်းရည် သတ်မှတ်ချက်များဖြင့် ဖော်ပြသည်။ ပြောင်းပြန် di/dt သည် ကြီးမားသောအခါ၊ ဒိုင်အိုဒသည် အလွန်လျင်မြန်သော သွေးခုန်နှုန်း ဆူးပေါက်ခြင်းကို ခံနိုင်ပြီး၊ ၎င်းသည် နှင်းပြိုကျသည့် ဒေသသို့ ဝင်ရောက်နိုင်ကာ ၎င်း၏ နှင်းလျှောပစ်နိုင်စွမ်းကို ကျော်လွန်သွားသည်နှင့် စက်ပစ္စည်းကို ပျက်စီးစေနိုင်သည်။ မည်သည့် PN junction diode ကဲ့သို့ပင်၊ ၎င်း၏ တက်ကြွသော လက္ခဏာများကို ဆန်းစစ်ခြင်းသည် အတော်လေး ရှုပ်ထွေးပါသည်။ ၎င်းတို့သည် ရှေ့ဦးတည်ချက်နှင့် ပြောင်းပြန်လမ်းကြောင်းကို ပိတ်ဆို့ခြင်း PN လမ်းဆုံ၏ ရိုးရှင်းသော အယူအဆနှင့် အလွန်ကွာခြားပါသည်။ လက်ရှိ လျင်မြန်စွာကျဆင်းသွားသောအခါ၊ ဒိုင်အိုဒသည် ပြောင်းပြန်ပြန်လည်ရယူချိန်ဟု ခေါ်သော အချိန်အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ ၎င်း၏ နောက်ပြန်ပိတ်ဆို့ခြင်းစွမ်းရည် ဆုံးရှုံးသွားပါသည်။ PN လမ်းဆုံသည် လျင်မြန်စွာ လုပ်ဆောင်ရန် လိုအပ်ပြီး အလွန်နည်းသော ခုခံမှု မပြသသည့် အချိန်ကာလလည်း ရှိပါသည်။ ပါဝါ MOSFET တွင် diode သို့ ရှေ့သို့ထိုးသွင်းပြီးသည်နှင့်၊ ထိုးသွင်းလိုက်သော လူနည်းစုသယ်ဆောင်သူများသည် MOSFET ၏ ရှုပ်ထွေးမှုကို multitronic ကိရိယာတစ်ခုအဖြစ် ပေါင်းထည့်ပါသည်။

အကူးအပြောင်းအခြေအနေများသည် လိုင်းအခြေအနေများနှင့် နီးကပ်စွာဆက်စပ်နေပြီး ဤကဏ္ဍကို အပလီကေးရှင်းတွင် လုံလောက်သောအာရုံစိုက်မှုပေးသင့်သည်။ သက်ဆိုင်ရာပြဿနာများကို နားလည်မှုနှင့် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုတို့ကို လွယ်ကူချောမွေ့စေရန်အတွက် စက်နှင့်ပတ်သက်သော နက်ရှိုင်းသောအသိပညာရှိရန် အရေးကြီးပါသည်။