المجموعات

موسفيت الطاقة

موسفيت الطاقة

تعد تقنية MOSFET مثالية للاستخدام في العديد من تطبيقات الطاقة ، حيث يتيح التبديل المنخفض للمقاومة تحقيق مستويات عالية من الكفاءة.

هناك عدد من الأنواع المختلفة من MOSFET للطاقة المتاحة من مختلف الشركات المصنعة ، ولكل منها خصائصها وقدراتها.

تتضمن العديد من وحدات MOSFET للطاقة هيكلًا رأسيًا. يتيح ذلك إمكانية تبديل التيار العالي بكفاءة عالية داخل منطقة قالب صغيرة نسبيًا. كما أنه يمكّن الجهاز من دعم تبديل التيار العالي والجهد.

أنواع MOSFET الطاقة

ضمن الساحة العامة لدوائر MOSFET للطاقة ، هناك عدد من التقنيات المحددة التي تم تطويرها ومعالجتها بواسطة جهات تصنيع مختلفة. يستخدمون عددًا من التقنيات المختلفة التي تمكن وحدات MOSFET للطاقة من حمل التيار والتعامل مع مستويات الطاقة بشكل أكثر كفاءة. كما ذكرنا سابقًا ، غالبًا ما تتضمن شكلاً من أشكال الهيكل الرأسي

الأنواع المختلفة من MOSFET للطاقة لها سمات مختلفة وبالتالي يمكن أن تكون مناسبة بشكل خاص لتطبيقات معينة.

  • طاقة مستوية MOSFET: هذا هو الشكل الأساسي لقوة MOSFET. إنه جيد لتصنيفات الجهد العالي لأن مقاومة التشغيل تهيمن عليها مقاومة طبقة epi. يتم استخدام هذا الهيكل بشكل عام عندما لا تكون هناك حاجة إلى كثافة خلية عالية.
  • نظام VMOS: تتوفر وحدات MOSFET ذات الطاقة VMOS منذ سنوات عديدة. يستخدم المفهوم الأساسي هيكل V groove لتمكين تدفق عمودي أكثر للتيار ، وبالتالي توفير مستويات مقاومة تشغيل أقل وخصائص تحويل أفضل. على الرغم من استخدامها لتبديل الطاقة ، إلا أنها يمكن استخدامها أيضًا لمضخمات طاقة التردد اللاسلكي الصغيرة عالية التردد.
  • UMOS: يستخدم إصدار UMOS للطاقة MOSFET بستانًا مشابهًا لنظام VMOS FET. ومع ذلك ، فإن البستان له قاع مسطح ويوفر بعض المزايا المختلفة.
  • هيكسفيت: يستخدم هذا الشكل من الطاقة MOSFET بنية سداسية لتوفير القدرة الحالية.
  • TrenchMOS: مرة أخرى ، تستخدم TrenchMOS power MOSFET بستانًا أو خندقًا أساسيًا مشابهًا في السيليكون الأساسي لتوفير قدرة وخصائص معالجة أفضل. على وجه الخصوص ، تُستخدم وحدات MOSFET ذات قدرة الخندق بشكل أساسي للجهود التي تزيد عن 200 فولت بسبب كثافة قنواتها وبالتالي مقاومة التشغيل المنخفضة.

الجهد انهيار MOSFET الطاقة

جهد الانهيار هو معلمة رئيسية لأي جهاز طاقة بما في ذلك وحدات MOSFET للطاقة. نظرًا لأن هذه الأجهزة قد تعمل بشكل جيد على الفولتية التي تزيد عن تلك الموجودة في الدوائر الإلكترونية ذات الطاقة المنخفضة ، فإن جهد انهيار الجهد هو جانب مهم لأي جهاز MOSFET للطاقة.

في معظم دوائر MOSFET للطاقة ، يتم اختصار إنهاء المصدر N + وتقاطع الجسم P باستخدام تعدين المصدر. هذا يتجنب احتمال التشغيل الزائف للترانزستور ثنائي القطب الطفيلي داخل الهيكل.

أثناء التشغيل ، عندما لا يتم تطبيق أي تحيز على البوابة ، يكون الجهاز قادرًا على توفير جهد تصريف عالي من خلال الجسم المنحاز العكسي من النوع P وتقاطع الطبقة الفوقية N + (كما هو موضح على شكل P-silicon و N- على مخطط MOSFET للطاقة المستوية ). عند وجود الفولتية العالية ، يظهر معظم الجهد المطبق عبر طبقة N المخدرة قليلاً. إذا كانت هناك حاجة إلى جهد تشغيلي أعلى ، فيمكن أن تكون الطبقة N أكثر تشويشًا بشكل خفيف وتصبح أكثر سمكًا ، ولكن هذا أيضًا له تأثير زيادة مقاومة ON.

بالنسبة للأجهزة ذات الجهد المنخفض ، تصبح مستويات المنشطات لمناطق السيليكون P و N قابلة للمقارنة ويتم مشاركة الجهد عبر هاتين الطبقتين. ومع ذلك ، إذا لم تكن منطقة السيليكون P سميكة بدرجة كافية ، فيمكن العثور على أن منطقة النضوب يمكن أن تنتقل إلى منطقة مصدر N + ، مما يؤدي إلى انخفاض جهد الانهيار.

من ناحية أخرى ، إذا كان الجهاز مصممًا لجهد عالي جدًا ، فستزيد مقاومة القناة والجهد العتبة. نتيجة لذلك ، هناك حاجة إلى تحسين دقيق للجهاز. أيضًا عند اختيار أجهزة MOSFET الكهربائية ، من الضروري اختيار جهاز يوفر المزيج الصحيح لجهد الانهيار ومقاومة التشغيل.

السعة

يتأثر سلوك التبديل لأي طاقة MOSFET بشكل كبير بمستويات السعة الطفيلية التي تحدث داخل الجهاز.

المجالات الرئيسية للسعة التي تؤثر على أداء التبديل هي بوابة السعة المصدر Cع؛ بوابة لتصريف السعة ، ججي دي؛ والصرف إلى المصدر ، جDS.

هذه السعات غير خطية وتعتمد على هيكل الجهاز والجهود الموجودة في أي وقت. ناتجك من سعة الأكسيد المعتمدة على التحيز وسعة طبقة النضوب المعتمدة على التحيز. عادةً مع زيادة الفولتية ، تزداد طبقات النضوب وتنخفض مستويات السعة.

الجهد عتبة MOSFET السلطة

جهد العتبة الذي يتم تحديده عادة على أنه VGS (TH) هو الحد الأدنى من جهد البوابة الذي يمكن أن يشكل قناة موصلة بين المصدر والصرف.

بالنسبة لوحدات MOSFET للطاقة ، يتم قياس جهد العتبة هذا عادةً لتيار مصدر تصريف يبلغ 250 أمبير.

يتم تحديد جهد العتبة بواسطة عوامل في الطاقة MOSFET بما في ذلك سماكة أكسيد البوابة وتركيز المنشطات في القناة.

تطبيقات Power MOSFET

تنطبق تقنية Power MOSEFET على العديد من أنواع الدوائر. تشمل التطبيقات:

  • مزودات الطاقة الخطية
  • تبديل مصادر الطاقة
  • محولات DC-DC
  • التحكم في محرك الجهد المنخفض

تُستخدم وحدات ترشيد الطاقة MOSFET عادةً في التطبيقات التي لا تتجاوز فيها الفولتية حوالي 200 فولت. لا يمكن تحقيق الفولتية العالية بسهولة. عند استخدام وحدات ترشيد الطاقة MOSFETs ، تكون مقاومتها المنخفضة للتشغيل أمرًا جذابًا بشكل خاص. هذا يقلل من تبديد الطاقة مما يقلل من التكلفة والحجم أقل الأعمال المعدنية والتبريد المطلوب. كما تعني مقاومة التشغيل المنخفضة أنه يمكن الحفاظ على مستويات الكفاءة عند مستوى أعلى.


شاهد الفيديو: كيف تجد بديل الموسفت MOSFET Equivalent (قد 2021).