МОСФЕТ: све што треба да знате о овој врсти транзистора

Постоји неколико врста транзистора. Ови електронски уређаји су веома важни у модерној електроници и представљали су велики корак напред у преласку са електронике засноване на вакуумским цевима на електронику у чврстом стању, која је много поузданија и троши мање енергије. У ствари, MOSFET-ови се користе у већини чипова или интегрисаних кола, мада их можете пронаћи и на штампаним плочама за многе друге примене.

Па, пошто је то тако важан полупроводнички уређај , рећи ћу вам све што треба да знате о овом научном и инжењерском делу које нам омогућава да направимо толико кола и побољшало нам је животе на много начина.

Шта је транзистор?

Реч транзистор потиче од речи „transfer-resistor“ (отпорник за пренос) , а изумео је 1951. године, иако је у Европи већ било патената и развоја пре него што су Американци представили први дизајн, али то је друга прича... У то време, тражили су чврсти уређај заснован на полупроводнику који би могао да замени грубе и непоуздане вакуумске цеви које су чиниле рачунаре и друге електронске уређаје тог времена.

Вакуумске цеви, или вентили, имају сличну архитектуру као конвенционалне сијалице, и стога су и оне прегоревале. Морале су се често мењати да би машине наставиле да функционишу. Штавише, генерисале су топлоту, што је значило да су због своје неефикасности трошиле велике количине енергије као топлоту. Стога су биле непрактичне и хитно им је била потребна замена.

Па, у Беловим лабораторијама компаније AT&T, Вилијам Шокли, Џон Бардин и Волтер Братејн су се бацили на посао стварања тог полупроводничког уређаја. Истина је да су се тешко сналазили у проналажењу кључа. Пројекат је држан у тајности јер се знало да се нешто слично развија у Европи. Али, Други светски рат се умешао, и протагонисти су морали да иду у битку. По повратку, мистериозно су пронашли решење.

Први прототип који су направили био је веома груб и имао је озбиљне проблеме са дизајном. Међу њима, био је сложен и тежак за масовну производњу. Штавише, користио је златне делове, што га је чинило скупим, а врх би понекад губио контакт са полупроводничким кристалом, што би узроковало да престане да ради и захтевало ручно притискање да би се поново успоставио контакт. У ствари, нису много решили овим изумом, али мало по мало, побољшања су направљена и појавили су се нови типови.

Већ су имали мању, чврсту електронску компоненту како би смањили величину радио-апарата, аларма, аутомобила, рачунара, телевизора итд.

Делови и рад

Транзистор се састоји од три пина или контакта, који затим остварују контакт са три различите полупроводничке области. Код биполарних транзистора, ове области се називају емитер, база и колектор. Код униполарних транзистора, као што су MOSFET-ови, оне се обично називају извор, капија и одвод. Пажљиво прочитајте техничке листове или каталоге како бисте правилно идентификовали пинове и избегли њихову забуну, јер ће то одредити рад транзистора.

Повезани чланак:

Транзистор 2Н2222: све што треба да знате

Врата или база делују као прекидач, отварајући или затварајући проток струје између друга два краја. Тако то функционише. И на основу тога, може се користити за две основне функције:

Функција 1: Може да делује као пролаз или прекид електричних сигнала, односно као прекидач за дигиталну електронику. Ово је важно за бинарни или дигитални систем, јер контролом гејта (са 0 или 1) можете добити једну или другу вредност на његовом излазу (0/1). На тај начин се могу формирати логичка врата.
Функција 2: може се користити и за аналогну електронику као појачавачи сигнала. Ако мали интензитет достигне базу, он се може претворити у већи између колектора и емитора који се може користити као излаз.

Врсте транзистора

МОСФЕТ симболи Н и П.

Након што смо видели основни рад и мало његове историје, временом су транзистори побољшани и оптимизовани за одређену врсту примене, што је довело до свих ових две породице које заузврат имају неколико типова :

Имајте на уму да је Н зона врста полупроводника допингирана донорским нечистоћама, односно петовалентним једињењима (фосфор, арсен, ...). То ће им омогућити да се одрекну електрона (-), јер су већински носачи електрони, док су мањински рупе (+). У случају П зоне, супротно је, већину ће чинити рупе (+), зато се тако и зове. Односно, они ће привући електроне. Да би се то постигло, лепи се другим акцепторским нечистоћама, односно тривалентима (алуминијум, индијум, галијум, ...). Основни полупроводник је обично силицијум или германијум, мада постоје и друге врсте. Лекови су обично у врло малим дозама, реда величине једног атома нечистоћа на сваких 100.000.000 1 10.000 атома полупроводника. У неким приликама могу да се формирају тешка или високо допирана подручја као што су П + или Н +, која имају XNUMX атом нечистоће на XNUMX.

БЈТ (биполарни спојни транзистор): то је биполарни транзистор, најконвенционалнији. У овом случају морате убризгати базну струју за регулацију колекторске струје. Унутра постоје два типа:
- НПН: Као што му само име говори, он има полупроводничку зону допирану да буде типа Н да делује као емитер, други централни П као основа, а други за колектор такође типа Н.
- НПН: у овом случају је обрнуто, база ће бити типа Н, а преостале две типа П. То ће потпуно променити њено електрично понашање и начин на који се користи.
ФЕТ (транзистор са ефектом поља): транзистор са ефектом поља, а његова најзапаженија разлика у односу на БЈТ је начин рада са управљачким терминалом. У овом случају, контрола се врши применом напона између капије и извора. У оквиру овог типа постоји неколико подтипова:
- ЈФЕТ: они са ФЕТ спојем се исцрпљују и имају канал или полупроводничку зону који могу бити једног или другог типа. Према томе, они могу бити редом:
  - Цханнел Н.
  - Са канала П.
- МОСФЕТ: његова скраћеница потиче од Метал Окиде Семицондуцтор ФЕТ, названа је тако јер се танки слој силицијум-диоксида користи испод контакта врата да би се створило потребно поље којим се може контролисати пролазак струје кроз њихов канал тако да постоји проток између извор и издавалац. Канал може бити типа П, тако да ће бити два бунара Н за одвод и извор; или Н-типа, са два извора П-типа за извор и одвод. Нешто се разликују од горе наведеног, у овом случају можете имати:
  - Исцрпљеност или исцрпљеност:
    - Цханнел Н.
    - Са канала П.
  - Побољшано или побољшано:
    - Цханнел Н.
    - Са канала П.
  - Остало: ТФТ, ЦМОС, ...
Остало.

Разлике леже у унутрашњој архитектури полупроводничких зона сваког од њих…

МОСФЕТ

MOSFET вам омогућава да рукујете великим оптерећењима, што може бити корисно за одређена кола са вашим Arduino-ом, као што ћете видети касније. У ствари, његове предности га чине тако корисним у модерној електроници. Може да делује као појачало или као електронски контролисани прекидач. За сваку врсту MOSFET-а коју купите, увек треба да прочитате технички лист да бисте проверили његова својства, јер нису сви MOSFET-ови исти.

Разлика између N-канала и P-канала је:

Цханнел П.: Да би се канал П активирао да пролази струју, на капију се примењује негативни напон. Извор мора бити повезан на позитиван напон. Имајте на уму да је канал на којем је капија позитиван, док су извори за одвод и извор негативни. На тај начин струја се „гура“ кроз канал.
Цханнел Н: У овом случају на капију се примењује позитиван напон.

Ови артикли су веома јефтини , тако да можете купити добар број њих, а да не потрошите превише новца. На пример, ево неких комерцијалних артикала које можете купити у специјализованим продавницама:

Није пронађен ниједан производ..
Н-канални МОСФЕТ транзистори.
Није пронађен ниједан производ..
Хладњаци.

Ако ћете га користити за веће излазне снаге, загрејаће се, па би било добро користити хладњак да га мало охладите ...

Интеграција са Ардуином

MOSFET може бити веома користан за контролу сигнала помоћу ваше Arduino плоче , тако да може служити сличној сврси као што се користио релејни модул , ако се сећате. У ствари, MOSFET модули се такође продају посебно за Arduino, као што је онај наведен овде ( Нису пронађени производи.) , који је један од најпопуларнијих. Код ових модула, транзистор је већ монтиран на малу штампану плочу, што га чини много лакшим за употребу.

Али то није једини који можете користити са Ардуином; постоје и други прилично уобичајени попут IRF520 и IRF540 , који омогућавају номиналне струје од 9.2 и 28А респективно, у поређењу са 14А код IRF530.

Доступно је много MOSFET модела, али се не препоручују сви за директну употребу са процесором попут Ардуина због ограничења напона и струје на њиховим излазима.

Ако користите модул ИРФ530Н, ставите Пример, конектор са ознаком СИГ на плочи можете повезати са једним од пинова на плочи Arduino UNO, као што је Д9. Затим повежите ГНД и Вцц са одговарајућим на Ардуино плочи, као што су ГНД и 5в у овом случају да бисте их напајали.

Што се тиче једноставног кода који би регулисао ову једноставну шему, он би био следећи, који дозвољава или спречава да оптерећење пролази кроз излаз сваких 5 секунди (у случају наше шеме то би био мотор, али може бити шта год желите…):

onst int pin = 9;    //Pin donde está conectado el MOSFET
 
void setup() {
  pinMode(pin, OUTPUT);  //Definir como salida para controlar el MOSFET
}
 
void loop(){
  digitalWrite(pin, HIGH);   // Lo pone en HIGH
  delay(5000);               // Espera 5 segundos o 5000ms
  digitalWrite(pin, LOW);    // Lo pone en LOW
  delay(5000);               // Espera otros 5s antes de repetir el bucle
}