Làm việc. LED được phân cực thuận với khoảng 1. 2 đến 3. 6 V ở 12 mA đến 20 mA. Phần lớn các electron mang từ lớp loại n và lỗ trống từ lớp loại p được đưa vào lớp hoạt động. Electron đi qua đường giao nhau vào máy nghe nhạc. Trong trình phát tích cực, một số hạt tải điện thiểu số dư thừa này, electron, tái hợp bức xạ với hạt tải điện đa số, lỗ trống, do đó phát ra photon. Photon thu được có năng lượng xấp xỉ bằng năng lượng vùng cấm của vật liệu lớp hoạt động. Việc sửa đổi bandgap của lớp hoạt động tạo ra các photon có năng lượng khác nhau
Làm việc trên đèn LED
Trong sơ đồ vùng năng lượng, sự tái hợp này tương đương với sự chuyển đổi của electron từ trạng thái năng lượng cao hơn trong vùng dẫn sang trạng thái năng lượng thấp hơn trong vùng hóa trị. Sự chênh lệch năng lượng được phát ra dưới dạng một photon có năng lượng hv
Giải pháp. Máy biến áp là thiết bị dùng để biến đổi hiệu điện thế xoay chiều. Nó hoạt động trên nguyên tắc cảm ứng lẫn nhau. Làm việc. Khi dòng điện qua cuộn sơ cấp thay đổi, từ thông liên kết với cuộn thứ cấp cũng thay đổi. Kết quả là, emf xen kẽ có cùng tần số được tạo ra trên cuộn dây thứ cấp. Độ lớn của suất điện động cảm ứng ở cuộn thứ cấp phụ thuộc vào hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp. Nếu `V_[p]` và `V_[s]` lần lượt là điện áp đầu vào và đầu ra và `N_[p]` và `N_[s]` lần lượt là số vòng dây ở sơ cấp và thứ cấp thì M
`[V_[s]]/[V_[p]]=[N_[s]]/[N_[p]]=T`
công suất đầu ra = công suất đầu vào
`[v_[s]]/[v_[p]]=[I_[p]]/[I_[s ]]`
cho hiệu suất máy biến áp thực tế
`=[V_[s]I_[s]]/[V_[P]I_[P]]lt I`
Bóng bán dẫn MOSFET [Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor] là một thiết bị bán dẫn được sử dụng rộng rãi cho mục đích chuyển mạch và khuếch đại tín hiệu điện tử trong các thiết bị điện tử. MOSFET là mạch lõi hoặc mạch tích hợp được thiết kế và chế tạo trong một chip đơn vì thiết bị có sẵn ở các kích thước rất nhỏ. Sự ra đời của thiết bị MOSFET đã mang lại một sự thay đổi trong lĩnh vực chuyển mạch điện tử. Hãy để chúng tôi đi với một lời giải thích chi tiết về khái niệm này
MOSFET là gì?
MOSFET là một thiết bị bốn cực có các cực nguồn [S], cổng [G], cống [D] và thân [B]. Nói chung, phần thân của MOSFET được kết nối với cực nguồn, do đó tạo thành một thiết bị ba cực, chẳng hạn như bóng bán dẫn hiệu ứng trường. MOSFET thường được coi là một bóng bán dẫn và được sử dụng trong cả mạch tương tự và kỹ thuật số. Đây là phần giới thiệu cơ bản về MOSFET. Và cấu tạo chung của thiết bị này như sau
Từ cấu trúc MOSFET ở trên, chức năng của MOSFET phụ thuộc vào các biến thể điện xảy ra ở độ rộng kênh cùng với dòng chất mang [lỗ trống hoặc điện tử]. Các hạt mang điện đi vào kênh thông qua thiết bị đầu cuối nguồn và thoát ra qua cống
Độ rộng của kênh được điều khiển bởi điện áp trên một điện cực được gọi là cổng và nó nằm ở giữa nguồn và cống. Nó được cách điện với kênh gần một lớp oxit kim loại cực mỏng. Dung lượng MOS tồn tại trong thiết bị là phần quan trọng mà toàn bộ hoạt động đều xuyên suốt
MOSFET có thể hoạt động theo hai cách
- Chế độ cạn kiệt
- Chế độ nâng cao
Chế độ cạn kiệt
Khi không có điện áp trên thiết bị đầu cuối cổng, kênh hiển thị độ dẫn tối đa của nó. Trong khi đó, khi điện áp trên cực cổng dương hoặc âm, thì độ dẫn của kênh giảm. Vui lòng tham khảo liên kết này để biết thêm về MOSFET Chế độ cạn kiệt
Khi không có điện áp trên thiết bị đầu cuối cổng, thì thiết bị không dẫn. Khi có điện áp tối đa trên thiết bị đầu cuối cổng, thì thiết bị sẽ hiển thị độ dẫn được tăng cường
Nguyên lý làm việc của MOSFET
Nguyên tắc chính của thiết bị MOSFET là có thể điều khiển điện áp và dòng điện giữa các cực nguồn và cực xả. Nó hoạt động gần giống như một công tắc và chức năng của thiết bị dựa trên tụ điện MOS. Tụ điện MOS là bộ phận chính của MOSFET
Bề mặt chất bán dẫn ở lớp oxit bên dưới nằm giữa cực nguồn và cực cực có thể được đảo ngược từ loại p sang loại n bằng cách áp dụng điện áp cổng dương hoặc âm tương ứng. Khi chúng ta tác dụng một lực đẩy cho điện áp cổng dương, thì các lỗ hiện diện bên dưới lớp oxit được đẩy xuống cùng với chất nền
Vùng cạn kiệt được sinh ra bởi các điện tích âm liên kết được liên kết với các nguyên tử nhận. Khi đạt được các điện tử, một kênh được phát triển. Điện áp dương cũng hút các điện tử từ nguồn n+ và rút các vùng vào kênh. Bây giờ, nếu một điện áp được đặt giữa cống và nguồn, dòng điện chạy tự do giữa nguồn và cống và điện áp cổng điều khiển các electron trong kênh. Thay vì điện áp dương, nếu chúng ta đặt điện áp âm, một kênh lỗ sẽ được hình thành dưới lớp oxit
MOSFET kênh P
MOSFET kênh P có vùng Kênh P nằm ở giữa các cực nguồn và cực cống. Nó là một thiết bị bốn thiết bị đầu cuối có các thiết bị đầu cuối là cổng, cống, nguồn và thân máy. Rãnh và nguồn là vùng p+ được pha tạp nhiều và phần thân hoặc chất nền thuộc loại n. Dòng điện có chiều là các lỗ trống mang điện tích dương
Khi chúng ta đặt điện áp âm với lực đẩy ở cực cổng, thì các electron có mặt dưới lớp oxit được đẩy xuống dưới chất nền. Vùng cạn kiệt được sinh ra bởi các điện tích dương liên kết được liên kết với các nguyên tử của người cho. Điện áp cổng âm cũng thu hút các lỗ trống từ vùng nguồn p+ và vùng thoát vào vùng kênh. Vui lòng tham khảo liên kết này để biết thêm về – P-Channel MOSFET
MOSFET kênh N
MOSFET kênh N có vùng kênh N nằm ở giữa các cực nguồn và cực cống. Nó là một thiết bị bốn thiết bị đầu cuối có các thiết bị đầu cuối là cổng, cống, nguồn, thân máy. Trong loại Transitor hiệu ứng trường này, cống và nguồn là vùng n+ được pha tạp nhiều và chất nền hoặc thân là loại P
Dòng điện trong loại MOSFET này xảy ra do các electron tích điện âm. Khi chúng ta đặt điện áp dương với lực đẩy ở cực cổng thì các lỗ hiện diện dưới lớp oxit được đẩy xuống chất nền. Vùng cạn kiệt được sinh ra bởi các điện tích âm liên kết được liên kết với các nguyên tử nhận
Khi đạt được các điện tử, kênh được hình thành. Điện áp dương cũng hút các điện tử từ nguồn n+ và rút các vùng vào kênh. Bây giờ, nếu một điện áp được đặt giữa nguồn và cống thì dòng điện chạy tự do giữa nguồn và cống và điện áp cổng điều khiển các electron trong kênh. Thay vì điện áp dương nếu chúng ta đặt điện áp âm thì một kênh lỗ sẽ được hình thành dưới lớp oxit. Vui lòng tham khảo liên kết này để biết thêm về – N-Channel MOSFET
MOSFET Khu vực hoạt động
Theo kịch bản chung nhất, hoạt động của thiết bị này diễn ra chủ yếu ở ba khu vực và đó là như sau
- Vùng giới hạn – Đây là vùng mà thiết bị sẽ ở trạng thái TẮT và không có dòng điện chạy qua thiết bị. Ở đây, thiết bị hoạt động như một công tắc cơ bản và được sử dụng khi cần thiết để hoạt động như một công tắc điện.
- Vùng bão hòa – Trong khu vực này, các thiết bị sẽ có giá trị dòng điện từ cống đến nguồn là không đổi mà không tính đến việc tăng điện áp trên cống đến nguồn. Điều này chỉ xảy ra một lần khi điện áp trên cực cống đến cực nguồn tăng nhiều hơn giá trị điện áp ngắt. Trong trường hợp này, thiết bị hoạt động như một công tắc đóng trong đó dòng điện ở mức bão hòa qua cống đến các đầu cuối nguồn chảy qua. Do đó, vùng bão hòa được chọn khi các thiết bị được cho là thực hiện chuyển đổi
- Vùng tuyến tính/Ohmic – Đó là khu vực mà dòng điện qua cực cống đến cực nguồn tăng cường cùng với sự gia tăng điện áp trên đường cực dẫn đến nguồn. Khi các thiết bị MOSFET hoạt động trong vùng tuyến tính này, chúng sẽ thực hiện chức năng khuếch đại
Bây giờ chúng ta hãy xem xét các đặc tính chuyển đổi của MOSFET
Một chất bán dẫn cũng vậy, chẳng hạn như MOSFET hoặc Transistor lưỡng cực Junction, về cơ bản có chức năng như các công tắc trong hai tình huống, một là trạng thái BẬT và trạng thái kia là trạng thái TẮT. Để xem xét chức năng này, chúng ta hãy xem xét các đặc điểm lý tưởng và thực tế của thiết bị MOSFET
Đặc điểm chuyển mạch lý tưởng
Khi một MOSFET được cho là hoạt động như một công tắc lý tưởng, nó sẽ giữ các thuộc tính bên dưới và đó là
- Trong điều kiện BẬT, phải có giới hạn hiện tại mà nó mang theo
- Trong điều kiện TẮT, các mức điện áp chặn không được có bất kỳ loại giới hạn nào
- Khi thiết bị hoạt động ở trạng thái BẬT, giá trị sụt áp phải bằng không
- Điện trở ở trạng thái TẮT phải là vô hạn
- Không nên có hạn chế về tốc độ hoạt động
Đặc điểm chuyển đổi thực tế
Khi thế giới không chỉ bị mắc kẹt trong các ứng dụng lý tưởng, chức năng của MOSFET thậm chí còn được áp dụng cho các mục đích thực tế. Trong trường hợp thực tế, thiết bị sẽ giữ các thuộc tính bên dưới
- Trong điều kiện BẬT, khả năng quản lý năng lượng phải bị hạn chế, điều đó có nghĩa là dòng điện dẫn phải bị hạn chế
- Ở trạng thái TẮT, không nên giới hạn mức điện áp chặn
- BẬT và TẮT trong thời gian hữu hạn sẽ hạn chế tốc độ giới hạn của thiết bị và thậm chí giới hạn tần số chức năng
- Trong điều kiện BẬT của thiết bị MOSFET, sẽ có các giá trị điện trở tối thiểu dẫn đến sụt áp trong phân cực chuyển tiếp. Ngoài ra, tồn tại điện trở trạng thái TẮT hữu hạn mang lại dòng rò ngược
- Khi thiết bị đang hoạt động ở các đặc tính thực tế, thiết bị sẽ mất nguồn ở các điều kiện BẬT và TẮT. Điều này cũng xảy ra ngay cả trong các trạng thái chuyển tiếp
Ví dụ về MOSFET như một Switch
Trong cách sắp xếp mạch bên dưới, chế độ nâng cao và MOSFET kênh N đang được sử dụng để chuyển đổi đèn mẫu với các điều kiện BẬT và TẮT. Điện áp dương ở cực cổng được đặt vào đế của bóng bán dẫn và đèn chuyển sang trạng thái BẬT và ở đây VGS =+v hoặc ở mức điện áp bằng 0, thiết bị chuyển sang trạng thái TẮT trong đó VGS=0.
Nếu tải điện trở của đèn được thay thế bằng tải cảm ứng và được kết nối với rơle hoặc điốt được bảo vệ cho tải. Trong mạch trên, đây là một mạch rất đơn giản để chuyển đổi tải điện trở như đèn hoặc đèn LED. Nhưng khi sử dụng MOSFET làm công tắc với tải cảm ứng hoặc tải điện dung, thì cần phải bảo vệ thiết bị MOSFET
Nếu trong trường hợp MOSFET không được bảo vệ có thể dẫn đến hỏng thiết bị. Để MOSFET hoạt động như một thiết bị chuyển mạch tương tự, nó cần được chuyển đổi giữa vùng giới hạn nơi VGS = 0 và vùng bão hòa nơi VGS = + v
Mô tả video
MOSFET cũng có thể hoạt động như một bóng bán dẫn và nó được viết tắt là Bóng bán dẫn hiệu ứng trường silicon oxit kim loại. Ở đây, chính cái tên đã chỉ ra rằng thiết bị có thể hoạt động như một bóng bán dẫn. Nó sẽ có kênh P và kênh N. Thiết bị được kết nối theo cách như vậy bằng cách sử dụng bốn cực nguồn, cổng và cực xả và tải điện trở 24Ω được mắc nối tiếp với một ampe kế và một đồng hồ đo điện áp được nối qua MOSFET
Trong bóng bán dẫn, dòng điện trong cổng theo hướng tích cực và thiết bị đầu cuối nguồn được kết nối với mặt đất. Trong khi đó, trong các thiết bị bóng bán dẫn tiếp giáp lưỡng cực, dòng điện chạy qua đường dẫn từ cơ sở đến bộ phát. Nhưng ở thiết bị này không có dòng điện chạy qua vì đã có tụ điện ở đầu cổng, chỉ cần điện áp
Điều này có thể xảy ra bằng cách tiếp tục quá trình mô phỏng và bằng cách BẬT/TẮT. Khi công tắc BẬT, không có dòng điện chạy qua mạch, khi điện trở 24Ω và 0. 29 mắc điện áp ampe kế thì ta thấy hiệu điện thế qua nguồn giảm không đáng kể vì có +0. 21V trên thiết bị này
Điện trở giữa cống và nguồn được gọi là RDS. Do RDS này, điện áp rơi xuất hiện khi có dòng điện trong mạch. RDS thay đổi tùy theo loại thiết bị [nó có thể thay đổi trong khoảng từ 0. 001, 0. 005 và 0. 05 dựa trên loại điện áp
Một số khái niệm cần học là
1]. Làm cách nào để chọn MOSFET làm công tắc?
Có một số điều kiện cần được quan sát trong khi chọn MOSFET làm công tắc và đó là những điều kiện sau
- Sử dụng phân cực hoặc kênh P hoặc N
- Xếp hạng tối đa của điện áp hoạt động và giá trị hiện tại
- Tăng Rds BẬT có nghĩa là điện trở ở đầu cuối Xả vào Nguồn khi kênh mở hoàn toàn
- Tăng cường tần suất hoạt động
- Loại đóng gói To-220 và DPAck và nhiều loại khác
2]. Hiệu suất chuyển mạch MOSFET là gì?
Hạn chế chính tại thời điểm vận hành MOSFET như một thiết bị chuyển mạch là giá trị dòng xả tăng cường mà thiết bị có thể có khả năng. Điều đó có nghĩa là RDS trong điều kiện BẬT là thông số quan trọng quyết định khả năng chuyển mạch của MOSFET. Nó được biểu diễn bằng tỷ số của điện áp nguồn thoát so với dòng điện thoát. Nó chỉ được tính ở trạng thái BẬT của bóng bán dẫn
3]. Tại sao MOSFET Switch được sử dụng trong Boost Converter?
Nói chung, bộ chuyển đổi tăng áp cần một bóng bán dẫn chuyển mạch cho hoạt động của thiết bị. Vì vậy, khi MOSFET bóng bán dẫn chuyển mạch được sử dụng. Các thiết bị này được sử dụng để biết giá trị hiện tại và giá trị điện áp. Ngoài ra, xem xét tốc độ chuyển đổi và chi phí, chúng được sử dụng rộng rãi
Theo cách tương tự, MOSFET cũng có thể được sử dụng theo nhiều cách. và đó là
- MOSFET như một công tắc cho đèn LED
- remove_circle_outline
- MOSFET như một công tắc cho Arduino
- Công tắc MOSFET cho tải xoay chiều
- Công tắc MOSFET cho động cơ DC
- Công tắc MOSFET cho điện áp âm
- MOSFET như một công tắc với Arduino
- MOSFET như một công tắc với vi điều khiển
- Công tắc MOSFET có độ trễ
- MOSFET như diode chuyển đổi và điện trở hoạt động
- MOSFET như một phương trình chuyển đổi
- Công tắc MOSFET cho airsoft
- MOSFET làm điện trở cổng chuyển đổi
- MOSFET như một solenoid chuyển mạch
- Công tắc MOSFET sử dụng bộ ghép quang
- Công tắc MOSFET có độ trễ
Ứng dụng của MOSFET như một Switch
Một trong những ví dụ điển hình nhất của thiết bị này là nó được sử dụng như một công tắc điều khiển độ sáng tự động trong đèn đường. Ngày nay, nhiều đèn mà chúng ta quan sát thấy trên đường cao tốc bao gồm đèn phóng điện cường độ cao. Nhưng sử dụng đèn HID tiêu thụ mức năng lượng tăng lên
Độ sáng không thể bị giới hạn dựa trên yêu cầu và do đó phải có một công tắc cho phương pháp chiếu sáng thay thế và đó là đèn LED. Sử dụng hệ thống đèn LED sẽ khắc phục nhược điểm của đèn cường độ cao. Khái niệm chính đằng sau việc xây dựng này là điều khiển đèn trực tiếp trên đường cao tốc bằng cách sử dụng bộ vi xử lý.
Điều này có thể đạt được chỉ bằng cách sửa đổi các xung đồng hồ. Dựa trên sự cần thiết, thiết bị này được sử dụng để chuyển đổi đèn. Nó bao gồm một bo mạch mâm xôi pi, nơi nó được bao gồm một bộ xử lý để quản lý. Ở đây, đèn LED có thể được thay thế cho HID và chúng có kết nối với bộ xử lý thông qua MOSFET. Bộ vi điều khiển cung cấp các chu kỳ nhiệm vụ tương ứng và sau đó chuyển sang MOSFET để cung cấp cường độ cao
Thuận lợi
Một vài trong số những lợi thế là
- Nó tạo ra hiệu quả nâng cao ngay cả khi hoạt động ở mức điện áp tối thiểu
- Không có sự hiện diện của dòng cổng, điều này tạo ra nhiều trở kháng đầu vào hơn, giúp tăng thêm tốc độ chuyển mạch cho thiết bị
- Các thiết bị này có thể hoạt động ở mức năng lượng tối thiểu và sử dụng dòng điện tối thiểu
Nhược điểm
Một số nhược điểm là
- Khi các thiết bị này hoạt động ở mức điện áp quá tải sẽ tạo ra sự mất ổn định của thiết bị
- Bởi vì các thiết bị có một lớp oxit mỏng, điều này có thể gây hư hỏng cho thiết bị khi bị kích thích bởi các điện tích tĩnh điện
Các ứng dụng
Các ứng dụng của MOSFET là
- Bộ khuếch đại làm bằng MOSFET được sử dụng rất nhiều trong các ứng dụng tần số rộng
- Quy định cho động cơ DC được cung cấp bởi các thiết bị này
- Bởi vì chúng có tốc độ chuyển đổi nâng cao, nó hoạt động hoàn hảo cho việc xây dựng các bộ khuếch đại chopper
- Chức năng như một thành phần thụ động cho các yếu tố điện tử khác nhau
Cuối cùng, có thể kết luận rằng bóng bán dẫn yêu cầu dòng điện trong khi MOSFET yêu cầu điện áp. Yêu cầu điều khiển cho MOSFET tốt hơn nhiều, đơn giản hơn nhiều so với BJT. Và cũng biết Làm cách nào để nối Mosfet với công tắc?