MOSFET의 기능은 무엇입니까?

MOSFET에는 분할 접합형과 절연 게이트형의 두 가지 주요 유형이 있습니다. JFET(Junction MOSFET)는 2개의 PN 접합과 절연 게이트가 있기 때문에 이름이 붙여졌습니다.MOSFET(JGFET)는 게이트가 다른 전극과 완전히 절연되어 있기 때문에 이름이 붙여졌습니다. 현재 절연 게이트 MOSFET 중에서 가장 일반적으로 사용되는 것은 MOSFET(금속 산화물 반도체 MOSFET)으로 불리는 MOSFET입니다. 이 밖에도 PMOS, NMOS, VMOS 전력 MOSFET뿐만 아니라 최근 출시된 πMOS, VMOS 전력 모듈 등도 있습니다.

 

다양한 채널 반도체 재료에 따라 접합 유형과 절연 게이트 유형이 채널과 P 채널로 구분됩니다. MOSFET은 전도도 모드에 따라 구분하면 공핍형과 향상형으로 나눌 수 있습니다. 접합 MOSFET은 모두 공핍형이고, 절연 게이트 MOSFET은 공핍형과 향상형이 모두 있습니다.

전계 효과 트랜지스터는 접합 전계 효과 트랜지스터와 MOSFET으로 나눌 수 있습니다. MOSFET은 N채널 공핍형과 향상형의 네 가지 범주로 나뉩니다. P 채널 고갈 유형 및 향상 유형.

 

MOSFET의 특성

MOSFET의 특성은 사우스 게이트 전압 UG입니다. 이는 드레인 전류 ID를 제어합니다. 일반적인 바이폴라 트랜지스터와 비교하여 MOSFET은 높은 입력 임피던스, 낮은 잡음, 큰 동적 범위, 낮은 전력 소비 및 통합 용이성 등의 특성을 가지고 있습니다.

 

네거티브 바이어스 전압(-UG)의 절대값이 증가하면 공핍층이 증가하고 채널이 감소하며 드레인 전류 ID가 감소합니다. 네거티브 바이어스 전압(-UG)의 절대값이 감소하면 공핍층이 감소하고 채널이 증가하며 드레인 전류 ID가 증가합니다. 드레인 전류 ID는 게이트 전압에 의해 제어되므로 MOSFET은 전압 제어 장치입니다. 즉, 출력 전류의 변화는 입력 전압의 변화에 ​​따라 제어되어 증폭 및 다른 목적.

 

바이폴라 트랜지스터와 마찬가지로 증폭 등의 회로에 MOSFET을 사용하는 경우에도 게이트에 바이어스 전압을 추가해야 합니다.

접합 전계 효과 튜브의 게이트에는 역 바이어스 전압을 적용해야 합니다. 즉, N 채널 튜브에는 음의 게이트 전압을 적용하고 P 채널 튜브에는 양의 게이트 클로를 적용해야 합니다. 강화된 절연 게이트 MOSFET은 순방향 게이트 전압을 적용해야 합니다. 공핍 모드 절연 MOSFET의 게이트 전압은 양수, 음수 또는 "0"일 수 있습니다. 바이어스를 추가하는 방법에는 고정 바이어스 방식, 자급 바이어스 방식, 직접 결합 방식 등이 있습니다.

MOSFETDC 매개변수, AC 매개변수 및 제한 매개변수를 포함한 많은 매개변수가 있지만 일반적인 사용에서는 다음과 같은 주요 매개변수에만 주의하면 됩니다. 포화 드레인-소스 전류 IDSS 핀치오프 전압 Up(접합관 및 공핍 모드 절연) 게이트 튜브 또는 턴온 전압 UT(강화 절연 게이트 튜브), 상호 컨덕턴스 gm, 드레인-소스 항복 전압 BUDS, 최대 전력 손실 PDSM 및 최대 드레인-소스 전류 IDSM.

(1) 포화 드레인-소스 전류

포화 드레인-소스 전류 IDSS는 접합 또는 공핍 절연 게이트 MOSFET에서 게이트 전압 UGS=0일 때 드레인-소스 전류를 나타냅니다.

(2) 핀치오프 전압

핀치오프 전압 UP은 접합형 또는 공핍형 절연 게이트 MOSFET에서 드레인-소스 연결이 막 끊어졌을 때의 게이트 전압을 의미합니다. N채널 튜브의 UGS-ID 곡선에 대해서는 4-25에서 보듯이 IDSS와 UP의 의미를 명확히 알 수 있다.

(3) 턴온 전압

턴온 전압 UT는 강화 절연 게이트 MOSFET에서 드레인-소스 연결이 방금 이루어졌을 때의 게이트 전압을 나타냅니다. 그림 4-27은 N채널 튜브의 UGS-ID 곡선을 보여주며 UT의 의미를 명확하게 알 수 있습니다.

(4) 상호컨덕턴스

트랜스컨덕턴스 gm은 게이트-소스 전압 UGS가 드레인 전류 ID를 제어하는 ​​능력, 즉 게이트-소스 전압 UGS의 변화에 ​​대한 드레인 전류 ID의 변화 비율을 나타냅니다. 9m는 증폭 능력을 측정하는 중요한 매개 변수입니다.MOSFET.

(5)드레인 소스 항복 전압

드레인-소스 항복 전압 BUDS는 게이트-소스 전압 UGS가 일정할 때 MOSFET이 수용할 수 있는 최대 드레인-소스 전압을 나타냅니다. 이는 제한 매개변수이며 MOSFET에 적용되는 작동 전압은 BUDS보다 낮아야 합니다.

(6) 최대 전력 손실

최대 전력 손실 PDSM은 MOSFET 성능 저하 없이 허용되는 최대 드레인-소스 전력 손실을 나타내는 제한 매개변수이기도 합니다. 사용 시 MOSFET의 실제 전력 소모는 PDSM보다 작아야 하며 어느 정도 여유를 두어야 한다.

(7) 최대 드레인-소스 전류

최대 드레인-소스 전류 IDSM은 또 다른 제한 매개변수로, MOSFET이 정상적으로 작동할 때 드레인과 소스 사이에 통과할 수 있는 최대 전류를 나타냅니다. MOSFET의 작동 전류는 IDSM을 초과해서는 안 됩니다.

1. MOSFET을 증폭용으로 사용할 수 있습니다. MOSFET 증폭기의 입력 임피던스가 매우 높기 때문에 커플링 커패시터가 작을 수 있으며 전해 커패시터를 사용할 필요가 없습니다.

2. MOSFET의 높은 입력 임피던스는 임피던스 변환에 매우 적합합니다. 다단 증폭기의 입력단에서 임피던스 변환에 자주 사용됩니다.

3. MOSFET을 가변저항으로 사용할 수 있습니다.

4. MOSFET은 정전류 소스로 편리하게 사용할 수 있습니다.

5. MOSFET은 전자 스위치로 사용할 수 있습니다.

 

MOSFET은 낮은 내부 저항, 높은 내압, 빠른 스위칭, 높은 애벌런치 에너지 등의 특성을 갖고 있습니다. 설계된 전류 범위는 1A-200A이고 전압 범위는 30V-1200V입니다. 고객의 응용 분야 및 응용 계획에 따라 전기적 매개 변수를 조정하여 고객의 제품 신뢰성, 전반적인 변환 효율성 및 제품 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있습니다.

 

MOSFET과 트랜지스터 비교

(1) MOSFET은 전압 제어 소자이고, 트랜지스터는 전류 제어 소자입니다. 신호 소스에서 소량의 전류만 허용되는 경우 MOSFET을 사용해야 합니다. 신호 전압이 낮고 신호 소스에서 많은 양의 전류를 가져올 수 있는 경우 트랜지스터를 사용해야 합니다.

(2) MOSFET은 다수 캐리어를 사용하여 전기를 전도하므로 유니폴라 소자라고 하며, 트랜지스터는 다수 캐리어와 소수 캐리어를 모두 사용하여 전기를 전도합니다. 양극성 장치라고 합니다.

(3) 일부 MOSFET의 소스와 드레인은 서로 바꿔서 사용할 수 있으며 게이트 전압은 양 또는 음일 수 있으며 이는 트랜지스터보다 더 유연합니다.

(4) MOSFET은 매우 작은 전류와 매우 낮은 전압 조건에서 작동할 수 있으며, 제조 공정에서는 실리콘 웨이퍼에 많은 MOSFET을 쉽게 통합할 수 있습니다. 따라서 MOSFET은 대규모 집적 회로에 널리 사용되었습니다.

 

MOSFET의 품질과 극성을 판단하는 방법

멀티미터 범위를 RX1K로 선택하고 검정색 테스트 리드를 D극에 연결하고 빨간색 테스트 리드를 S극에 연결합니다. 손으로 G극과 D극을 동시에 터치하세요. MOSFET은 순간 전도 상태에 있어야 합니다. 즉, 미터 바늘이 저항이 더 작은 위치로 회전합니다. 을 누른 다음 손으로 G 및 S 극을 터치하면 MOSFET이 응답하지 않아야 합니다. 즉, 미터 바늘이 0 위치로 다시 이동하지 않습니다. 이때 MOSFET은 좋은 진공관이라고 판단해야 한다.

멀티미터의 범위를 RX1K까지 선택하고 MOSFET의 3개 핀 사이의 저항을 측정합니다. 한 핀과 다른 두 핀 사이의 저항이 무한대이고 테스트 리드를 교체한 후에도 여전히 무한대이면 이 핀이 G극이고 다른 두 핀이 S극과 D극입니다. 그런 다음 멀티미터를 사용하여 S극과 D극 사이의 저항값을 한 번 측정하고, 테스트 리드를 교체하여 다시 측정합니다. 저항값이 작은 쪽이 검정색입니다. 테스트 리드는 S극에 연결하고, 빨간색 테스트 리드는 D극에 연결합니다.

 

MOSFET 감지 및 사용 주의 사항

1. 포인터 멀티미터를 사용하여 MOSFET을 식별합니다.

1) 저항 측정 방법을 사용하여 접합 MOSFET의 전극을 식별합니다.

MOSFET의 PN 접합의 순방향 저항과 역방향 저항값이 다른 현상에 따라 접합 MOSFET의 3개 전극을 식별할 수 있습니다. 구체적인 방법: 멀티미터를 R×1k 범위로 설정하고 두 개의 전극을 선택한 다음 순방향 및 역방향 저항 값을 각각 측정합니다. 두 전극의 순방향 및 역방향 저항 값이 동일하고 수천 옴인 경우 두 전극은 각각 드레인 D와 소스 S입니다. 접합형 MOSFET의 경우 드레인과 소스를 서로 바꿔서 사용할 수 있으므로 나머지 전극은 게이트 G여야 합니다. 또한 멀티미터의 검은색 테스트 리드(빨간색 테스트 리드도 허용됨)를 전극에 접촉하고 다른 테스트 리드를 게이트 G에 접촉할 수도 있습니다. 나머지 2개의 전극을 차례로 터치하여 저항값을 측정합니다. 두 번 측정한 저항값이 거의 동일할 경우 검정색 테스트 리드와 접촉하는 전극이 게이트가 되고, 나머지 두 전극은 각각 드레인과 소스가 됩니다. 두 번 측정한 저항값이 모두 매우 크다면 PN 접합의 반대 방향, 즉 둘 다 역저항이라는 뜻이다. N채널 MOSFET이고 검은색 테스트 리드가 게이트에 연결되어 있음을 확인할 수 있습니다. 두 번 측정한 저항값이 이면 저항값이 매우 작아서 순방향 PN 접합, 즉 순방향 저항임을 나타내며 P채널 MOSFET으로 판단한다. 검정색 테스트 리드도 게이트에 연결됩니다. 위의 상황이 발생하지 않으면 검정색과 빨간색 테스트 리드를 교체하고 그리드가 식별될 때까지 위의 방법에 따라 테스트를 수행할 수 있습니다.

 

2) 저항 측정 방법을 사용하여 MOSFET의 품질을 결정합니다.

저항 측정 방법은 멀티미터를 사용하여 MOSFET의 소스와 드레인, 게이트와 소스, 게이트와 드레인, 게이트 G1과 게이트 G2 사이의 저항을 측정하여 MOSFET 매뉴얼에 표시된 저항값과 일치하는지 확인하는 것입니다. 관리가 좋은지 나쁜지. 구체적인 방법: 먼저 멀티미터를 R×10 또는 R×100 범위로 설정하고 소스 S와 드레인 D 사이의 저항을 측정합니다. 일반적으로 수십 옴에서 수천 옴 범위입니다(아래에서 볼 수 있음). 다양한 모델의 튜브에 대한 설명서에서는 저항 값이 다릅니다. 측정된 저항 값이 정상 값보다 큰 경우 내부 접촉 불량으로 인한 것일 수 있습니다. 측정된 저항 값이 무한대이면 내부 극이 끊어졌을 수 있습니다. 그런 다음 멀티미터를 R×10k 범위로 설정하고 게이트 G1과 G2 사이, 게이트와 소스 사이, 게이트와 드레인 사이의 저항 값을 측정합니다. 측정된 저항 값이 모두 무한대이면 튜브가 정상임을 의미합니다. 위의 저항 값이 너무 작거나 경로가 있으면 튜브가 불량하다는 것을 의미합니다. 튜브에서 두 개의 게이트가 파손된 경우 구성 요소 대체 방법을 사용하여 감지할 수 있습니다.

 

3) 유도 신호 입력 방식을 사용하여 MOSFET의 증폭 능력을 추정합니다.

구체적인 방법: 멀티미터 저항의 R×100 레벨을 사용하여 빨간색 테스트 리드를 소스 S에 연결하고 검정색 테스트 리드를 드레인 D에 연결합니다. MOSFET에 1.5V 전원 공급 장치 전압을 추가합니다. 이때, 미터바늘은 드레인과 소스 사이의 저항값을 표시합니다. 그런 다음 접합 MOSFET의 게이트 G를 손으로 집고 인체의 유도 전압 신호를 게이트에 추가합니다. 이러한 방식으로, 튜브의 증폭 효과로 인해 드레인-소스 전압 VDS와 드레인 전류 Ib가 변경됩니다. 즉, 드레인과 소스 사이의 저항이 변경됩니다. 이것으로부터 미터 바늘이 크게 흔들리는 것을 관찰할 수 있습니다. 휴대용 그리드 바늘의 바늘이 거의 흔들리지 않으면 튜브의 증폭 능력이 좋지 않음을 의미합니다. 바늘이 크게 흔들리면 튜브의 증폭 능력이 크다는 것을 의미합니다. 바늘이 움직이지 않으면 튜브가 불량하다는 뜻입니다.

 

위의 방법에 따라 멀티미터의 R×100 스케일을 사용하여 접합 MOSFET 3DJ2F를 측정합니다. 먼저 튜브의 G 전극을 열고 드레인-소스 저항 RDS를 측정하여 600Ω이 되도록 합니다. G 전극을 손으로 잡으면 미터 바늘이 왼쪽으로 움직입니다. 표시된 저항 RDS는 12kΩ입니다. 미터 바늘이 크게 흔들리면 튜브가 양호한 것입니다. , 더 큰 증폭 능력을 가지고 있습니다.

 

이 방법을 사용할 때 주의해야 할 몇 가지 사항이 있습니다. 첫째, MOSFET을 테스트하고 게이트를 손으로 잡을 때 멀티미터 바늘이 오른쪽(저항 값 감소) 또는 왼쪽(저항 값 증가)으로 흔들릴 수 있습니다. . 이는 인체에 ​​의해 유도된 AC 전압이 상대적으로 높고 저항 범위(포화 영역 또는 불포화 영역에서 작동)로 측정할 때 서로 다른 MOSFET의 작동 지점이 다를 수 있기 때문입니다. 테스트 결과 대부분의 튜브의 RDS가 증가하는 것으로 나타났습니다. 즉, 시계 바늘이 왼쪽으로 회전합니다. 몇 개의 튜브의 RDS가 감소하여 시계 바늘이 오른쪽으로 흔들리게 됩니다.

그러나 시계 바늘이 흔들리는 방향에 관계없이 시계 바늘이 더 크게 흔들리는 한 튜브의 증폭 능력이 더 크다는 것을 의미합니다. 둘째, 이 방법은 MOSFET에도 적용됩니다. 그러나 MOSFET의 입력 저항은 높으며 게이트 G의 허용 유도 전압은 너무 높지 않아야 하므로 게이트를 손으로 직접 집지 마십시오. 금속 막대로 게이트를 만지려면 드라이버의 절연 손잡이를 사용해야 합니다. , 인체에 의해 유도된 전하가 게이트에 직접 추가되어 게이트 고장을 일으키는 것을 방지합니다. 셋째, 각 측정 후에는 GS 극을 단락시켜야 합니다. 이는 GS 접합 커패시터에 소량의 전하가 존재하여 VGS 전압이 형성되기 때문입니다. 따라서 다시 측정할 때 측정기 바늘이 움직이지 않을 수 있습니다. 전하를 방전시키는 유일한 방법은 GS 전극 사이의 전하를 단락시키는 것입니다.

4) 저항 측정 방법을 사용하여 표시되지 않은 MOSFET을 식별합니다.

먼저 저항을 측정하는 방법을 사용하여 저항값이 있는 두 개의 핀, 즉 소스 S와 드레인 D를 찾습니다. 나머지 두 핀은 첫 번째 게이트 G1과 두 번째 게이트 G2입니다. 먼저 2개의 테스트 리드로 측정한 소스 S와 드레인 D 사이의 저항값을 적어보세요. 테스트 리드를 바꿔서 다시 측정해 보세요. 측정된 저항값을 기록합니다. 두 번 측정한 저항값이 큰 쪽이 검은색 테스트 리드입니다. 연결된 전극은 드레인 D입니다. 빨간색 테스트 리드는 소스 S에 연결됩니다. 이 방법으로 식별된 S 및 D 극은 튜브의 증폭 성능을 추정하여 확인할 수도 있습니다. 즉, 증폭 능력이 큰 검정색 테스트 리드를 D극에 연결합니다. 빨간색 테스트 리드는 8극 접지에 연결됩니다. 두 방법의 테스트 결과는 동일해야 합니다. 드레인 D와 소스 S의 위치를 ​​결정한 후 D와 S의 해당 위치에 따라 회로를 설치합니다. 일반적으로 G1과 G2도 순서대로 정렬됩니다. 이는 두 게이트 G1과 G2의 위치를 ​​결정합니다. 이는 D, S, G1 및 G2 핀의 순서를 결정합니다.

5) 역저항 값의 변화를 이용하여 상호컨덕턴스의 크기를 결정합니다.

VMOSN 채널 향상 MOSFET의 트랜스컨덕턴스 성능을 측정할 때 빨간색 테스트 리드를 사용하여 소스 S와 검정색 테스트 리드를 드레인 D에 연결할 수 있습니다. 이는 소스와 드레인 사이에 역전압을 추가하는 것과 같습니다. 이때 게이트는 개방 회로이며 튜브의 역저항 값은 매우 불안정합니다. 멀티미터의 옴 범위를 R×10kΩ의 고저항 범위까지 선택합니다. 이때 미터의 전압은 더 높습니다. 손으로 그리드 G를 터치하면 튜브의 역저항 값이 크게 변하는 것을 알 수 있습니다. 변화가 클수록 튜브의 상호 컨덕턴스 값이 높아집니다. 테스트 중인 튜브의 상호 컨덕턴스가 매우 작은 경우 이 방법을 사용하여 역저항이 거의 변하지 않을 때를 측정합니다.

 

MOSFET 사용 시 주의사항

1) MOSFET을 안전하게 사용하기 위해서는 회로 설계 시 진공관의 소산 전력, 드레인-소스 최대 전압, 게이트-소스 최대 전압, 최대 전류 등의 매개변수의 한계값을 초과할 수 없습니다.

2) 다양한 종류의 MOSFET을 사용하는 경우에는 요구되는 바이어스를 엄격히 준수하여 회로에 연결해야 하며, MOSFET 바이어스의 극성을 준수해야 합니다. 예를 들어, 접합 MOSFET의 게이트 소스와 드레인 사이에 PN 접합이 있고 N 채널 튜브의 게이트는 포지티브 바이어스될 수 없습니다. P채널 튜브의 게이트는 음으로 바이어스될 수 없습니다.

3) MOSFET의 입력 임피던스는 매우 높기 때문에 운송 및 보관 중에 핀을 단락시켜야 하며, 외부 유도 전위에 의한 게이트 파손을 방지하기 위해 금속 차폐로 포장해야 합니다. 특히 MOSFET은 플라스틱 상자에 넣을 수 없습니다. 금속 상자에 보관하는 것이 가장 좋습니다. 동시에 튜브의 습기 방지에 주의하십시오.

4) MOSFET 게이트 유도 파괴를 방지하려면 모든 테스트 장비, 작업대, 납땜 인두 및 회로 자체를 잘 접지해야 합니다. 핀을 납땜할 때 소스를 먼저 납땜하십시오. 회로에 연결하기 전에 튜브의 모든 리드 끝을 서로 단락시켜야 하며 용접이 완료된 후 단락 재료를 제거해야 합니다. 구성 요소 랙에서 튜브를 제거할 때 접지 링을 사용하는 등 인체가 접지되었는지 확인하기 위한 적절한 방법을 사용해야 합니다. 물론 고급 가스 가열 납땜 인두는 MOSFET 용접에 더 편리하고 안전을 보장합니다. 전원을 끄기 전에 튜브를 회로에 삽입하거나 회로에서 빼내면 안 됩니다. MOSFET을 사용할 때는 위의 안전 조치에 주의해야 합니다.

5) MOSFET을 설치할 때 설치 위치에 주의하고 발열체에 가까이 두지 마십시오. 파이프 피팅의 진동을 방지하려면 튜브 쉘을 조여야 합니다. 핀 리드가 구부러질 때 핀이 구부러져 공기 누출이 발생하지 않도록 루트 크기보다 5mm 더 커야 합니다.

전력 MOSFET의 경우 우수한 방열 조건이 필요합니다. 파워 MOSFET은 고부하 조건에서 사용되기 때문에 장치가 오랫동안 안정적이고 안정적으로 작동하려면 케이스 온도가 정격 값을 초과하지 않도록 충분한 방열판을 설계해야 합니다.

즉, MOSFET의 안전한 사용을 위해서는 주의해야 할 사항이 많고, 다양한 안전대책도 강구해야 합니다. 대다수의 전문 기술 인력, 특히 전자 매니아 대다수는 실제 상황에 따라 진행하고 MOSFET을 안전하고 효과적으로 사용할 수 있는 실용적인 방법을 취해야 합니다.