1 / 18

Spínač s tranzistorem MOS

Spínač s tranzistorem MOS. Střední odborná škola Otrokovice. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. Miroslav Hubáček.

callia
Download Presentation

Spínač s tranzistorem MOS

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Spínač s tranzistorem MOS Střední odborná škola Otrokovice Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. Miroslav Hubáček. Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. www.zlinskedumy.cz

  2. Charakteristika 1 DUM

  3. Náplň výuky Spínač s tranzistorem MOS Unipolární tranzistory Technologie MOS Základní zapojení tranzistoru MOS Režim spínání Využití v praxi

  4. označení unipolární vyjadřuje, že elektrický proud je realizován pouze jedním typem nosičů • tyto tranzistory jsou označovány jako polem řízené tranzistory (FET) • označení FET znamená Field Effect Transistors • unipolární tranzistor není řízen vstupním proudem, ale napětím řídící elektrody • velký vstupní odpor těchto tranzistorů je výhodou oproti bipolárním tranzistorům • tranzistory tohoto typu vykazují vysoké spínací rychlosti Unipolární tranzistory

  5. JFET • unipolární tranzistor s přechodovým hradlem • přivedením závěrného napětí na řídící elektrodu dojde k rozšíření PN přechodu • následně se omezí proud protékajícího mezi vstupní a výstupní elektrodou • MOSFET • v polovodiči typu N jsou dvě oblasti typu P, které fungují jako vstupní a výstupní elektroda • řídící elektroda mezi těmito elektrodami je izolována tenkou vrstvou izolantu – SiO2 • odpor hradla je řádově 1011 – 1012Ω Typy unipolárních tranzistorů

  6. tranzistor má tři elektrody • vstupní - zdrojovou elektrodu S (source) • výstupní elektrodu D (drain) • hradlo G (gate) • může pracovat v ochuzeném i obohaceném režimu • ochuzený režim – při nulovém napětí je kanál otevřen • obohacený režim – při nulovém napětí je kanál uzavřen Struktura tranzistoru MOSFET Obr. 1: MOS tranzistor

  7. přiložením záporného napětí na řídicí elektrodu se mezi vstupní a výstupní elektrodou vytvoří vodivý kanál, tranzistor tedy pracuje v obohaceném režimu • výstupním obvodem tedy protéká proud – tranzistor je otevřen Zapojení tranzistoru MOSFET s vodivým kanálem P Obr. 2: Zapojení MOS tranzistoru

  8. tranzistor MOSFET jako spínač má nulové zbytkové napětí • napětí na sepnutém tranzistoru ovlivňuje odpor v sepnutém stavu RDS, který bývá řádově 0,05 až 1 Ω • při odporu 1 Ω tedy vzniká průtokem proudu 5 A úbytek 5 V, neboli ztráta činí 25 W • odpor RDS bývá v katalogu uváděn zpravidla pro proudy poloviční než je maximální povolený proud • odpor v sepnutém stavu se skládá z odporu kanálu a odporu vysokoodporové epitaxní vrstvy • navíc se uplatňuje i odpor substrátu a přívodů • dosažitelné maximální napětí mezi vstupní a výstupní elektrodou bývá až 1000 V Vlastnosti tranzistorů MOSFET

  9. Charakteristika tranzistoru MOSFET UDS– napětí mezi výstupní a vstupní elektrodou UGS– napětí mezi řídicí a vstupní elektrodou ID– výstupní proud Obr. 3: Charakteristika MOSFET

  10. tranzistory MOS se vyrábí s různými ochranami proti přehřátí, proti nadměrnému proudu a proti přepětí • u tranzistorů MOS se využívá především čidla proudu s tzv. proudovým zrcadlem • přiložením řídicího napětí se vytvoří pod řídicí elektrodou vodivý kanál, který umožňuje průchod výstupního proudu • vytvořením druhé vstupní elektrody (označuje se CS– currentsense) prochází touto elektrodou vzhledem k paralelnímu spojení obou kanálů proud o velikosti např. tisíciny výstupního proudu • ochranný rezistor se zapojuje mezi snímací vývod CS a vývod spojený se vstupní elektrodou S Ochrana tranzistorů MOSFET

  11. tranzistor je řízen napětím UGS • UGS = 0 tranzistor je uzavřen – stav vypnuto • UGS < 0 tranzistor je otevřen – stav sepnuto Tranzistor MOSFET jako spínač UN RZ UDS D G UGS S Obr. 4: Spínač s MOSFET

  12. odpor mezi vstupní a výstupní elektrodou (S a D) představuje odpor RDS, který je zapojen v sérii se zatěžovacím odporem RZ • dostatečně velké záporné napětí UDS je zajištěno malou hodnotou odporu RDS(ON) • hodnota RDS při vypnutém stavu je dána kladným napájecím napětím + UN a zbytkovým proudem výstupní elektrody IDSS • zbytkový proud IDSS je výrazně závislý na teplotě Tj – údaj udávaný v katalogu • tato hodnota bývá dostatečně vysoká, prakticky není nutné problém řešit • je výrazně závislý na teplotě • u tranzistorů MOSFET se v katalogu udává hodnota napětí pro sepnutý a vypnutý stav Princip spínače MOSFET

  13. Tranzistor PHK5NQ15T firmy Philips Katalogové hodnoty Obr. 5: Tranzistor PHK5NQ15T

  14. spínání obvodů nízkých napětí • tranzistorová spínací pole • podsvícení LCD diplejů • spínaní zátěži induktivního charakteru – elektrických pohonů • řízení lineárních regulátorů Praktické využití tranzistorů MOSFET

  15. Kontrolní otázky: Čím se liší unipolární technologie od bipolární? Nakreslete strukturu unipolárního tranzistoru typu MOS. Vysvětlete funkci spínání tranzistoru MOS. Proč se upřednostňují spínací MOS tranzistory?

  16. Seznam obrázků: Obr. 1: Unipolární tranzistor: In: MFF UK: Elektronika [online]. 2010[vid. 6. 4. 2013]. Dostupné z: http://lucy.troja.mff.cuni.cz/~tichy/elektross/soucastky/dva_prechody/uni_tranzistor.html Obr. 2: Tranzistor MOSFET: In: Unipolární tranzistory [online]. 2013[vid. 6. 4. 2013]. Dostupné z: http://www.vsvadbik.cz/products/unipolarni-tranzistory-zakladni-popis-principy/ Obr. 3: Charakteristika MOSFET: In: FTUTB: Tranzistory [online]. 2012 [vid. 6. 4. 2013]. Dostupné z:http://www.mikroelektro.utb.cz/e107_files/downloads/pr4.pdf Obr. 4: MOSFET jako spínač: In: MFF UK: Elektronika [online]. 2010 [vid. 6. 4. 2013]. Dostupné z: http://lucy.troja.mff.cuni.cz/~tichy/elektross/soucastky/dva_prechody/uni_tranzistor.html Obr. 5: Katalogové hodnoty tranzistoru PHK5NQ15T : In: Analogové spínače s tranzistory [online]. 2012[vid. 6. 4. 2013]. Dostupné z: http://www.bamboos.n-games.cz/other/eln_ukoly1-7/eln_2_analogove_spinace_s_tranzistory.pdf

  17. Seznam použité literatury: [1] ANTOŠOVÁ, M., DAVÍDEK, V. Číslicová technika. Praha:KOPP,2009. ISBN 978-80-7232-394-4. [2] HÄBERLE,H. a kol.Průmyslová elektrotechnika a informační technologie. Praha:Europa – Sobotáles, 2003. ISBN 80-86706-04-4. [3 ] Tranzistory. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. 2012 [cit. 2. 4. 2013]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Deriva%C4%8Dn%C3%AD_%C4%8Dl%C3%A1nek [4] ADÁMEK, M. Unipolární tranzistory In: Tranzistory. [online]. 2012 [cit. 2.4.2013]. Dostupné z: http://www.mikroelektro.utb.cz/e107_files/downloads/pr5.pdf

  18. Děkuji za pozornost 

More Related