Ang MOSFET na ginagamit bilang switch ay kumokontrol sa kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng pagbabago ng boltahe ng gate. Ginagamit ito dahil mabilis itong lumipat, nangangailangan ng napakaliit na input current, at maaaring gumana nang mahusay sa maraming mga circuit.
Paglipat ng Operasyon ng isang MOSFET
Ang isang MOSFET na ginagamit bilang isang switch ay isang aparatong semiconductor na kumokontrol sa daloy ng kasalukuyang sa pagitan ng paagusan at pinagmulan sa pamamagitan ng paglalapat ng isang boltahe ng gate. Tinutukoy ng gate kung ang landas sa pagitan ng paagusan at pinagmulan ay mananatiling naka-off o nakabukas. Dahil ang gate ay may napakataas na input impedance, nangangailangan ito ng napakaliit na input current upang makontrol ang paglipat. Ginagawa nitong kapaki-pakinabang ang MOSFET sa mga circuit na nangangailangan ng mabilis, mahusay na paglipat.
Proseso ng Paglipat ng MOSFET
Ang pagkilos ng paglipat ng isang MOSFET ay nakasalalay sa boltahe ng gate-to-source, o VGS. Kapag ang boltahe ng gate ay nananatiling mas mababa sa threshold na kinakailangan upang bumuo ng isang kondaktibong channel, ang MOSFET ay nananatiling off, at ang kasalukuyang ay hindi dumadaloy sa landas ng pinagmulan ng alisan ng tubig. Kapag ang boltahe ng gate ay umabot sa kinakailangang antas, ang channel ay bumubuo at ang MOSFET ay lumiliko, na nagpapahintulot sa kasalukuyang dumaloy.
MOSFET ON at OFF States
Ang isang switch ng MOSFET ay may dalawang pangunahing estado ng pagpapatakbo: OFF at ON.
• Sa OFF estado, ang boltahe ng gate-to-source ay masyadong mababa upang bumuo ng isang channel, kaya ang kasalukuyang ay hindi maaaring dumaloy sa pagitan ng alisan ng tubig at pinagmulan. Sa ganitong kalagayan, hinaharangan ng MOSFET ang kasalukuyang daloy.
• Sa estado ng ON, ang boltahe ng gate-to-source ay sapat na mataas upang bumuo ng isang kondaktibong channel. Ang kasalukuyang ay maaaring dumaloy sa pagitan ng paagusan at pinagmulan, at ang MOSFET ay may mababang paglaban sa pag-uugali.
Mga Uri at Pagsasaayos ng MOSFET Switch
N-Channel MOSFET
Ang isang N-channel MOSFET ay karaniwan sa paglipat ng mga circuit dahil mayroon itong mas mababang on-resistance. Ito ay lumiliko kapag ang boltahe ng gate ay lumampas sa pinagmulan ng boltahe.
P-Channel MOSFET
Ang isang P-channel MOSFET ay lumiliko kapag ang boltahe ng gate ay mas mababa kaysa sa pinagmulan ng boltahe. Ito ay madalas na ginagamit kapag ang switch ay inilalagay sa supply side ng circuit.
Paglipat ng Mababang Bahagi
Sa paglipat ng mababang bahagi, ang MOSFET ay inilalagay sa pagitan ng load at lupa. Ang setup na ito ay ginagamit sa N-channel MOSFETs.
Paglipat ng Mataas na Panig
Sa high-side switching, ang MOSFET ay inilalagay sa pagitan ng power supply at load. Ang setup na ito ay ginagamit kapag ang load ay nananatiling konektado sa lupa.
Pangunahing Mga Parameter ng Switch ng MOSFET
• Ang rating ng boltahe ng mapagkukunan ng alisan ng tubig ay ang maximum na boltahe na maaaring hawakan ng MOSFET sa pagitan ng paagusan at pinagmulan.
• Ipinapakita ng kasalukuyang rating kung magkano ang kasalukuyang maaaring dalhin ng MOSFET sa ilalim ng mga nakasaad na kondisyon.
• Ang RDS (on) ay ang paglaban ng mapagkukunan ng paagusan kapag naka-on ang MOSFET. Nakakaapekto ito sa pagbagsak ng boltahe at pagkawala ng kondalo.
• Ang boltahe ng threshold ng gate ay ang boltahe ng gate-to-source kung saan nagsisimula ang MOSFET na magsagawa. Ipinapakita nito ang pagsisimula ng pagbuo ng channel, hindi ang buong pagganap ng paglipat.
• Ang singil ng gate ay ang halaga ng singil na kinakailangan upang baguhin ang boltahe ng gate sa panahon ng paglipat. Nakakaapekto ito sa paglipat ng pag-uugali.
Pagkawala at Proteksyon ng Kapangyarihan ng MOSFET
Ang isang MOSFET na ginagamit bilang switch ay nagkakaroon ng ilang pagkawala ng kuryente. Kapag naka-on ito, ang pagkawala ng pagpapadaloy ay nangyayari dahil ang aparato ay mayroon pa ring maliit na halaga ng on-resistance. Sa panahon ng pag-on at pag-off, ang pagkawala ng paglipat ay nangyayari rin dahil ang boltahe at kasalukuyang sandaling magkakapatong habang nagbabago ang estado ng MOSFET.
Sa mga tunay na circuit, ang paglipat ay maaari ring sumailalim sa MOSFET sa electrical stress. Ang mga inductive load ay maaaring lumikha ng mga spike ng boltahe kapag ang kasalukuyang ay biglang naputol. Ang mga epektong ito ay maaaring makaapekto sa operasyon ng aparato at mga pangangailangan sa proteksyon.
Mga aplikasyon ng MOSFET bilang isang Switch
● Ginagamit sa mga circuit ng suplay ng kuryente para sa paglipat sa panahon ng conversion ng boltahe
● Inilapat sa mga circuit ng kontrol ng motor upang lumipat ng kapangyarihan para sa kontrol ng bilis at direksyon
● Ginagamit sa mga LED circuit upang lumipat ng mga naglo-load ng pag-iilaw
● Karaniwan sa mga aparato na pinapatakbo ng baterya para sa mahusay na kontrol ng kuryente
● Inilalapat sa mga digital at control circuit bilang mga elektronikong switch
Paghahambing: MOSFET bilang isang Switch kumpara sa BJT bilang isang Switch
| Aspeto | MOSFET bilang isang Switch | BJT bilang isang Switch |
|---|---|---|
| Paraan ng pagkontrol | Kinokontrol ng boltahe ng gate | Kinokontrol ng base current |
| Kinakailangan sa pag-input | Nangangailangan ng napakakaunting input current | Nangangailangan ng isang tuloy-tuloy na base kasalukuyang |
| Impedance ng input | Napakataas | Mas mababa kaysa sa MOSFET |
| Bilis ng paglipat | Mas mabilis na paglipat | Mas mabagal na paglipat |
| Pagkawala ng kuryente | Mas mababang pagkawala ng ON-state sa maraming kaso | Mas mataas na pagkawala dahil sa pagbagsak ng boltahe |
| Drive circuit | Simpleng boltahe drive | Nangangailangan ng kasalukuyang drive |
| Kahusayan | Karaniwan ay mas mataas | Karaniwan ay mas mababa |
| Pagbuo ng init | Mas mababa sa maraming mga application ng paglipat | Mas mataas sa maraming mga application ng paglipat |
| Pagiging angkop para sa mataas na dalas ng paglipat | Mas angkop | Hindi gaanong angkop |
| Pagiging sensitibo | Mas sensitibo sa static na kuryente | Hindi gaanong sensitibo sa static na kuryente |
| Kasalukuyang pag-uugali ng kontrol | Mas mahusay para sa mahusay na elektronikong paglipat | Mas mahusay para sa kasalukuyang kinokontrol na operasyon |
| Karaniwang paggamit ng paglipat | Karaniwan sa mabilis at mahusay na paglipat ng mga circuit | Karaniwan sa simpleng murang paglipat ng mga circuit |
Konklusyon
Ang isang MOSFET ay gumagana bilang isang switch sa pamamagitan ng pagkontrol sa landas sa pagitan ng paagusan at ang pinagmulan gamit ang boltahe ng gate. Ang pagganap nito ay nakasalalay sa tamang gate drive, tamang mga rating ng aparato, at kontrol ng init, pagkalugi, at boltahe stress. Ipinapakita ng artikulo ang mga pangunahing uri nito, pag-uugali ng paglipat, mga parameter, aplikasyon, at paghahambing sa paglipat ng BJT. Ang pag-unawa sa mga puntong ito ay tumutulong na ipaliwanag kung paano gumagana nang ligtas ang aparato sa mga tunay na circuit.
Mga Madalas Itanong [FAQ]
Ano ang ginagawa ng isang gate resistor sa isang MOSFET circuit?
Ang isang gate resistor ay tumutulong na kontrolin ang bilis ng paglipat at mabawasan ang ingay.
Nangangahulugan ba ang boltahe ng threshold ng gate na ang MOSFET ay ganap na naka-on?
Hindi. Nangangahulugan lamang ito na nagsisimula nang magsagawa ang MOSFET.
Bakit gumamit ng isang MOSFET sa antas ng lohika?
Maaari itong i-on nang maayos gamit ang isang mababang boltahe ng gate.
Bakit mapanganib ang mga inductive load para sa isang MOSFET?
Maaari silang lumikha ng mga spike ng boltahe na maaaring makapinsala sa MOSFET.
Nakakaapekto ba ang temperatura sa pagganap ng MOSFET?
Oo. Ang mas mataas na temperatura ay maaaring dagdagan ang paglaban at init.
Maaari bang subukan ang isang MOSFET bago gamitin?
Oo. Maaaring suriin ng isang multimeter ang mga pangunahing pagkakamali.
