MOSFET මුල් මූලික දැනුම සහ යෙදුම

ඇයි ක්ෂය වීමේ මාදිලිය ලෙසMOSFETsභාවිතා නොකෙරේ, එහි පතුලට යාමට නිර්දේශ නොකරයි.

මෙම වැඩිදියුණු කිරීමේ මාදිලියේ MOSFET දෙක සඳහා, NMOS බහුලව භාවිතා වේ. හේතුව වන්නේ ප්‍රතිරෝධය කුඩා වන අතර නිෂ්පාදනය කිරීමට පහසුය. එබැවින්, NMOS සාමාන්‍යයෙන් බල සැපයුම සහ මෝටර් ඩ්‍රයිව් යෙදුම් මාරු කිරීමේදී භාවිතා වේ. පහත හැඳින්වීමේදී, NMOS බොහෝ දුරට භාවිතා වේ.

MOSFET හි කටු තුන අතර පරපෝෂිත ධාරිතාවක් ඇත. මෙය අපට අවශ්‍ය නොවේ, නමුත් නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලි සීමාවන් නිසා ඇතිවේ. පරපෝෂිත ධාරණාව පැවතීම ධාවක පරිපථයක් සැලසුම් කිරීමේදී හෝ තෝරාගැනීමේදී එය වඩාත් කරදරකාරී කරයි, නමුත් එය වළක්වා ගැනීමට ක්‍රමයක් නොමැත. අපි එය පසුව විස්තරාත්මකව හඳුන්වා දෙන්නෙමු.

කාණු සහ මූලාශ්රය අතර පරපෝෂිත ඩයෝඩයක් ඇත. මෙය ශරීර ඩයෝඩය ලෙස හැඳින්වේ. ප්‍රේරක බර (මෝටර් වැනි) ධාවනය කිරීමේදී මෙම ඩයෝඩය ඉතා වැදගත් වේ. මාර්ගය වන විට, ශරීර ඩයෝඩය පවතින්නේ තනි MOSFET එකක පමණක් වන අතර එය සාමාන්‍යයෙන් සංයුක්ත පරිපථ චිපයක් තුළ දක්නට නොලැබේ.

 

2. MOSFET සන්නායක ලක්ෂණ

සන්නායකය යනු ස්විචයක් ලෙස ක්‍රියා කිරීමයි, එය ස්විචය වසා දැමීමට සමාන වේ.

NMOS හි ලක්ෂණය වන්නේ Vgs නිශ්චිත අගයකට වඩා වැඩි වූ විට එය ක්‍රියාත්මක වීමයි. ගේට්ටුවේ වෝල්ටීයතාව 4V හෝ 10V දක්වා ළඟා වන තාක් කල්, මූලාශ්‍රය පදනම් වූ විට (පහළ අන්ත ධාවකය) භාවිතා කිරීමට සුදුසු වේ.

PMOS හි ලක්ෂණ නම්, Vgs නිශ්චිත අගයකට වඩා අඩු වූ විට එය ක්‍රියාත්මක වන අතර, මූලාශ්‍රය VCC (ඉහළ මට්ටමේ ධාවකය) වෙත සම්බන්ධ කර ඇති අවස්ථා සඳහා සුදුසු වේ. කෙසේ වෙතත්, කෙසේ වෙතත්PMOSඉහළ මට්ටමේ ධාවකයක් ලෙස පහසුවෙන් භාවිතා කළ හැක, NMOS සාමාන්‍යයෙන් විශාල ප්‍රතිරෝධයක්, ඉහළ මිලක් සහ ප්‍රතිස්ථාපන වර්ග කිහිපයක් හේතුවෙන් ඉහළ මට්ටමේ ධාවකවල භාවිතා වේ.

 

3. MOS ස්විච් නල නැතිවීම

එය NMOS හෝ PMOS වේවා, එය සක්‍රිය කිරීමෙන් පසු ප්‍රතිරෝධයක් ඇත, එබැවින් ධාරාව මෙම ප්‍රතිරෝධය මත ශක්තිය පරිභෝජනය කරයි. පරිභෝජනය කරන ශක්තියේ මෙම කොටස සන්නායක අලාභය ලෙස හැඳින්වේ. කුඩා ප්‍රතිරෝධයක් සහිත MOSFET තෝරාගැනීම සන්නායක පාඩු අඩු කරයි. අද අඩු බලැති MOSFET ප්‍රතිරෝධය සාමාන්‍යයෙන් මිලියන දස දහස් ගණනක් වන අතර මිලිඕම් කිහිපයක් ද ඇත.

MOSFET සක්‍රිය සහ අක්‍රිය කර ඇති විට, එය ක්ෂණිකව සම්පූර්ණ නොකළ යුතුය. MOS හරහා වෝල්ටීයතාවය අඩු වන ක්රියාවලියක් ඇති අතර, ගලා යන ධාරාව වැඩි වන ක්රියාවලියක් ඇත. මෙම කාලය තුළ, දMOSFET ගේපාඩුව යනු වෝල්ටීයතාවයේ සහ ධාරාවේ නිෂ්පාදනයක් වන අතර එය මාරු කිරීමේ පාඩුව ලෙස හැඳින්වේ. සාමාන්‍යයෙන් මාරු වීමේ පාඩු සන්නායක පාඩු වලට වඩා විශාල වන අතර මාරු වීමේ සංඛ්‍යාතය වේගවත් වන තරමට පාඩු වැඩි වේ.

සන්නායක මොහොතේ වෝල්ටීයතාවයේ සහ ධාරාවේ නිෂ්පාදිතය ඉතා විශාල වන අතර එය විශාල පාඩු ඇති කරයි. මාරුවීමේ කාලය කෙටි කිරීම එක් එක් සන්නයනය අතරතුර පාඩුව අඩු කළ හැකිය; මාරු කිරීමේ වාර ගණන අඩු කිරීමෙන් ඒකක කාලයකට ස්විච ගණන අඩු කළ හැකිය. මෙම ක්‍රම දෙකටම මාරුවීමේ පාඩු අවම කර ගත හැක.

MOSFET ක්‍රියාත්මක වන විට තරංග ආකෘතිය. සන්නායක මොහොතේ වෝල්ටීයතාවයේ සහ ධාරාවෙහි ගුණිතය ඉතා විශාල වන අතර, එයින් සිදුවන පාඩුව ද ඉතා විශාල බව දැකිය හැකිය. මාරුවීමේ කාලය අඩු කිරීමෙන් එක් එක් සන්නායකයේදී පාඩුව අඩු කළ හැකිය; මාරු කිරීමේ වාර ගණන අඩු කිරීමෙන් ඒකක කාලයකට ස්විච ගණන අඩු කළ හැකිය. මෙම ක්‍රම දෙකටම මාරුවීමේ පාඩු අවම කර ගත හැක.

 

4. MOSFET ධාවකය

බයිපෝලර් ට්‍රාන්සිස්ටර සමඟ සසඳන විට, GS වෝල්ටීයතාව නිශ්චිත අගයකට වඩා වැඩි වන තාක්, MOSFET ක්‍රියාත්මක කිරීමට ධාරාවක් අවශ්‍ය නොවන බව සාමාන්‍යයෙන් විශ්වාස කෙරේ. මේක කරන්න ලේසි වුනාට අපිටත් ස්පීඩ් ඕන.

GS සහ GD අතර පරපෝෂිත ධාරිතාවක් ඇති බව MOSFET හි ව්‍යුහය තුළ දැකිය හැකි අතර, MOSFET ධාවනය කිරීම ඇත්ත වශයෙන්ම ධාරිත්‍රකයේ ආරෝපණය සහ විසර්ජනයයි. ධාරිත්‍රකය ආරෝපණය කිරීම සඳහා ධාරාවක් අවශ්‍ය වේ, මන්ද ධාරිත්‍රකය ආරෝපණය වන මොහොතේ කෙටි පරිපථයක් ලෙස සැලකිය හැකි බැවින් ක්ෂණික ධාරාව සාපේක්ෂව විශාල වේ. MOSFET ධාවකයක් තෝරාගැනීමේදී/නිර්මාණය කිරීමේදී අවධානය යොමු කළ යුතු පළමු දෙය නම් එය සැපයිය හැකි ක්ෂණික කෙටි පරිපථ ධාරාවයි. ;

අවධානය යොමු කළ යුතු දෙවන කරුණ නම්, සාමාන්‍යයෙන් ඉහළ පෙළේ රිය පැදවීම සඳහා භාවිතා කරන NMOS, සක්‍රිය කරන විට ප්‍රභව වෝල්ටීයතාවයට වඩා වැඩි ගේට් වෝල්ටීයතාවයක් අවශ්‍ය වීමයි. ඉහළ පැති ධාවනය වන MOSFET සක්‍රිය කර ඇති විට, ප්‍රභව වෝල්ටීයතාවය කාණු වෝල්ටීයතාවයට (VCC) සමාන වේ, එබැවින් ගේට් වෝල්ටීයතාව මෙම අවස්ථාවේදී VCC ට වඩා 4V හෝ 10V වැඩි වේ. ඔබට එකම පද්ධතියේ VCC ට වඩා විශාල වෝල්ටීයතාවයක් ලබා ගැනීමට අවශ්ය නම්, ඔබට විශේෂ බූස්ට් පරිපථයක් අවශ්ය වේ. බොහෝ මෝටර් රථ රියදුරන් සතුව ඒකාබද්ධ ආරෝපණ පොම්ප ඇත. MOSFET ධාවනය කිරීම සඳහා ප්රමාණවත් කෙටි-පරිපථ ධාරාවක් ලබා ගැනීම සඳහා සුදුසු බාහිර ධාරිත්රකයක් තෝරා ගත යුතු බව සැලකිල්ලට ගත යුතුය.

 

ඉහත සඳහන් 4V හෝ 10V යනු බහුලව භාවිතා වන MOSFET වල හැරවුම් වෝල්ටීයතාවය වන අතර, ඇත්ත වශයෙන්ම සැලසුම් කිරීමේදී යම් ආන්තිකයකට ඉඩ දිය යුතුය. තවද වෝල්ටීයතාව වැඩි වන තරමට සන්නායක වේගය වේගවත් වන අතර සන්නායක ප්‍රතිරෝධය කුඩා වේ. දැන් විවිධ ක්ෂේත්‍රවල භාවිතා වන කුඩා සන්නායක වෝල්ටීයතා සහිත MOSFET ඇත, නමුත් 12V වාහන ඉලෙක්ට්‍රොනික පද්ධතිවල සාමාන්‍යයෙන් 4V සන්නායකතාවය ප්‍රමාණවත් වේ.

 

MOSFET ධාවක පරිපථය සහ එහි අලාභ සඳහා, කරුණාකර Microchip හි AN799 MOSFET ධාවක MOSFET වලට ගැලපේ. එය ඉතා සවිස්තරාත්මක ය, එබැවින් මම වැඩි විස්තර ලියන්නේ නැත.

 

සන්නායක මොහොතේ වෝල්ටීයතාවයේ සහ ධාරාවේ නිෂ්පාදිතය ඉතා විශාල වන අතර එය විශාල පාඩු ඇති කරයි. මාරුවීමේ කාලය අඩු කිරීමෙන් එක් එක් සන්නායකයේදී පාඩුව අඩු කළ හැකිය; මාරු කිරීමේ වාර ගණන අඩු කිරීමෙන් ඒකක කාලයකට ස්විච ගණන අඩු කළ හැකිය. මෙම ක්‍රම දෙකටම මාරුවීමේ පාඩු අවම කර ගත හැක.

MOSFET යනු FET වර්ගයකි (අනෙක් එක JFET). එය වැඩිදියුණු කිරීමේ ප්‍රකාරය හෝ ක්ෂය වීමේ ප්‍රකාරය, P-නාලිකාව හෝ N-නාලිකාව, මුළු වර්ග 4 කින් සෑදිය හැක. කෙසේ වෙතත්, වැඩිදියුණු කිරීමේ මාදිලියේ N-channel MOSFET පමණක් භාවිතා වේ. සහ වැඩිදියුණු කිරීමේ ආකාරයේ P-නාලිකාව MOSFET, එබැවින් NMOS හෝ PMOS සාමාන්යයෙන් මෙම වර්ග දෙකට යොමු වේ.

 

5. MOSFET යෙදුම් පරිපථය?

MOSFET හි වඩාත්ම කැපී පෙනෙන ලක්ෂණය වන්නේ එහි හොඳ මාරු කිරීමේ ලක්ෂණයි, එබැවින් එය විදුලි ස්විචයන් මාරු කිරීම සහ මෝටර් ඩ්‍රයිව් මාරු කිරීම මෙන්ම ආලෝකය අඳුරු කිරීම වැනි ඉලෙක්ට්‍රොනික ස්විචයන් අවශ්‍ය වන පරිපථවල බහුලව භාවිතා වේ.

 

අද MOSFET ධාවකයන්ට විශේෂ අවශ්‍යතා කිහිපයක් තිබේ:

1. අඩු වෝල්ටීයතා යෙදුම

5V බල සැපයුමක් භාවිතා කරන විට, මෙම අවස්ථාවේදී සම්ප්‍රදායික totem ධ්‍රැව ව්‍යුහයක් භාවිතා කරන්නේ නම්, ට්‍රාන්සිස්ටරය 0.7V පමණ වෝල්ටීයතා පහත වැටීමක් ඇති බැවින්, ගේට්ටුවට යොදන සැබෑ අවසාන වෝල්ටීයතාව 4.3V පමණි. මෙම අවස්ථාවේදී, අපි නාමික ද්වාර බලය තෝරා ගනිමු

4.5V MOSFET භාවිතා කරන විට යම් අවදානමක් ඇත. 3V හෝ වෙනත් අඩු වෝල්ටීයතා බල සැපයුම් භාවිතා කරන විට ද එම ගැටළුව ඇතිවේ.

2. පුළුල් වෝල්ටීයතා යෙදුම

ආදාන වෝල්ටීයතාවය ස්ථාවර අගයක් නොවේ, එය කාලය හෝ වෙනත් සාධක සමඟ වෙනස් වේ. මෙම වෙනස MOSFET වෙත PWM පරිපථය මඟින් සපයන ලද ධාවක වෝල්ටීයතාවය අස්ථායී වීමට හේතු වේ.

ඉහළ ගේට්ටු වෝල්ටීයතා යටතේ MOSFET ආරක්ෂිත කිරීම සඳහා, බොහෝ MOSFET වල ගේට්ටු වෝල්ටීයතාවයේ විස්තාරය බලහත්කාරයෙන් සීමා කිරීම සඳහා බිල්ට් වෝල්ටීයතා නියාමක ඇත. මෙම අවස්ථාවෙහිදී, සපයන ලද රියදුරු වෝල්ටීයතාවය වෝල්ටීයතා නියාමක නලයේ වෝල්ටීයතාවය ඉක්මවා ගිය විට, එය විශාල ස්ථිතික බලශක්ති පරිභෝජනයට හේතු වනු ඇත.

ඒ අතරම, ඔබ ගේට්ටු වෝල්ටීයතාව අඩු කිරීම සඳහා ප්‍රතිරෝධක වෝල්ටීයතා බෙදීමේ මූලධර්මය භාවිතා කරන්නේ නම්, ආදාන වෝල්ටීයතාවය සාපේක්ෂව ඉහළ මට්ටමක පවතින විට MOSFET හොඳින් ක්‍රියා කරයි, නමුත් ආදාන වෝල්ටීයතාවය අඩු වූ විට, ගේට් වෝල්ටීයතාව ප්‍රමාණවත් නොවීම හේතු වේ. අසම්පූර්ණ සන්නයනය, එමගින් බලශක්ති පරිභෝජනය වැඩි කිරීම.

3. ද්විත්ව වෝල්ටීයතා යෙදුම

සමහර පාලන පරිපථවල, තාර්කික කොටස සාමාන්‍ය 5V හෝ 3.3V ඩිජිටල් වෝල්ටීයතාවයක් භාවිතා කරන අතර බල කොටස 12V හෝ ඊට වැඩි වෝල්ටීයතාවයක් භාවිතා කරයි. වෝල්ටීයතා දෙක පොදු බිමකට සම්බන්ධ වේ.

අඩු වෝල්ටීයතා පැත්තට අධි-වෝල්ටීයතා පැත්තේ MOSFET ඵලදායී ලෙස පාලනය කළ හැකි වන පරිදි පරිපථයක් භාවිතා කිරීමේ අවශ්‍යතාවය මෙය මතු කරයි. ඒ සමගම, අධි වෝල්ටීයතා පැත්තේ MOSFET ද 1 සහ 2 හි සඳහන් ගැටළු වලට මුහුණ දෙනු ඇත.

මෙම අවස්ථා තුනේදී, ටෝටම් ධ්‍රැව ව්‍යුහයට නිමැවුම් අවශ්‍යතා සපුරාලිය නොහැකි අතර, බොහෝ පිටත MOSFET ධාවක IC වල ගේට්ටු වෝල්ටීයතා සීමා කිරීමේ ව්‍යුහයන් ඇතුළත් නොවන බව පෙනේ.

 

ඉතින් මම මේ අවශ්‍යතා තුන සපුරාලීම සඳහා සාපේක්ෂ වශයෙන් සාමාන්‍ය පරිපථයක් නිර්මාණය කළා.

;

NMOS සඳහා ධාවක පරිපථය

මෙහිදී මම කරන්නේ NMOS ධාවක පරිපථයේ සරල විශ්ලේෂණයක් පමණි:

Vl සහ Vh යනු පිළිවෙළින් පහත් අන්තයේ සහ ඉහළ අන්තයේ බල සැපයුම් වේ. වෝල්ටීයතා දෙක සමාන විය හැක, නමුත් Vl Vh නොඉක්මවිය යුතුය.

Q1 සහ Q2 හුදකලා වීම සඳහා ප්‍රතිලෝම ටෝටම් ධ්‍රැවයක් සාදන අතර Q3 සහ Q4 ධාවක නල දෙක එකවර ක්‍රියාත්මක නොවන බව සහතික කරයි.

R2 සහ R3 PWM වෝල්ටීයතා යොමුව සපයයි. මෙම යොමුව වෙනස් කිරීමෙන්, PWM සංඥා තරංග ආකෘතිය සාපේක්ෂ වශයෙන් බෑවුම් සහිත ස්ථානයක පරිපථය ක්රියාත්මක කළ හැක.

ධාවක ධාරාව සැපයීම සඳහා Q3 සහ Q4 භාවිතා කරයි. සක්රිය කළ විට, Q3 සහ Q4 Vh සහ GND වලට සාපේක්ෂව Vce හි අවම වෝල්ටීයතා පහත වැටීමක් පමණි. මෙම වෝල්ටීයතා පහත වැටීම සාමාන්‍යයෙන් 0.3V පමණ වන අතර එය Vce 0.7V ට වඩා බෙහෙවින් අඩුය.

R5 සහ R6 යනු ප්‍රතිපෝෂණ ප්‍රතිරෝධක වන අතර, ද්වාර වෝල්ටීයතාව සාම්පල කිරීමට භාවිතා කරයි. නියැදි වෝල්ටීයතාවය Q1 සහ Q2 හි පාදවලට Q5 හරහා ප්‍රබල සෘණාත්මක ප්‍රතිපෝෂණයක් ජනනය කරයි, එමඟින් ගේට්ටු වෝල්ටීයතාව සීමිත අගයකට සීමා කරයි. මෙම අගය R5 සහ R6 හරහා සකස් කළ හැක.

අවසාන වශයෙන්, R1 Q3 සහ Q4 සඳහා පාදක ධාරා සීමාව සපයන අතර R4 MOSFET සඳහා ගේට් ධාරා සීමාව සපයයි, එය Q3 සහ Q4 හි Ice හි සීමාව වේ. අවශ්ය නම්, R4 ට සමාන්තරව ත්වරණ ධාරිත්රකයක් සම්බන්ධ කළ හැකිය.

මෙම පරිපථය පහත සඳහන් අංගයන් සපයයි:

1. ඉහළ පැති MOSFET ධාවනය කිරීමට අඩු පැති වෝල්ටීයතාවය සහ PWM භාවිතා කරන්න.

2. ඉහළ ද්වාර වෝල්ටීයතා අවශ්‍යතා සහිත MOSFET ධාවනය කිරීමට කුඩා විස්තාරය PWM සංඥාවක් භාවිතා කරන්න.

3. ගේට්ටු වෝල්ටීයතාවයේ උපරිම සීමාව

4. ආදාන සහ ප්රතිදාන වත්මන් සීමාවන්

5. සුදුසු ප්රතිරෝධක භාවිතා කිරීමෙන්, ඉතා අඩු බලශක්ති පරිභෝජනයක් ලබා ගත හැක.

6. PWM සංඥාව ප්‍රතිලෝම වේ. NMOS හට මෙම අංගය අවශ්‍ය නොවන අතර ඉන්වර්ටරයක් ​​ඉදිරියෙන් තැබීමෙන් විසඳා ගත හැක.

අතේ ගෙන යා හැකි උපාංග සහ රැහැන් රහිත නිෂ්පාදන සැලසුම් කිරීමේදී, නිෂ්පාදන කාර්ය සාධනය වැඩි දියුණු කිරීම සහ බැටරි ආයු කාලය දීර්ඝ කිරීම නිර්මාණකරුවන් මුහුණ දිය යුතු ගැටළු දෙකකි. DC-DC පරිවර්තකවල ඉහළ කාර්යක්ෂමතාව, විශාල ප්‍රතිදාන ධාරාව සහ අඩු නිශ්චල ධාරාව යන වාසි ඇත, ඒවා අතේ ගෙන යා හැකි උපාංග බල ගැන්වීම සඳහා ඉතා සුදුසු වේ. වර්තමානයේ, DC-DC පරිවර්තක සැලසුම් තාක්‍ෂණයේ ප්‍රධාන ප්‍රවණතා වන්නේ: (1) අධි-සංඛ්‍යාත තාක්ෂණය: මාරු වීමේ සංඛ්‍යාතය වැඩි වන විට, මාරු කිරීමේ පරිවර්තකයේ ප්‍රමාණය ද අඩු වේ, බල ඝනත්වය ද විශාල ලෙස වැඩි වේ, සහ ගතික ප්රතිචාරය වැඩි දියුණු වේ. . අඩු බලැති DC-DC පරිවර්තකවල මාරුවීමේ සංඛ්යාතය megahertz මට්ටම දක්වා ඉහළ යනු ඇත. (2) අඩු ප්‍රතිදාන වෝල්ටීයතා තාක්‍ෂණය: අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදන තාක්‍ෂණයේ අඛණ්ඩ වර්ධනයත් සමඟ මයික්‍රොප්‍රොසෙසරවල සහ අතේ ගෙන යා හැකි ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංගවල ක්‍රියාකාරී වෝල්ටීයතාවය අඩු වෙමින් පවතී, ඒ සඳහා අනාගත DC-DC පරිවර්තකයන් මයික්‍රොප්‍රොසෙසරවලට අනුවර්තනය වීමට අඩු ප්‍රතිදාන වෝල්ටීයතාවයක් සැපයීමට අවශ්‍ය වේ. ප්‍රොසෙසර සහ අතේ ගෙන යා හැකි ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග සඳහා අවශ්‍යතා.

මෙම තාක්ෂණයන් සංවර්ධනය කිරීම බලශක්ති චිප පරිපථ සැලසුම් කිරීම සඳහා ඉහළ අවශ්යතා ඉදිරිපත් කර ඇත. පළමුවෙන්ම, මාරු කිරීමේ සංඛ්යාතය අඛණ්ඩව වැඩි වන විට, මාරු කිරීමේ මූලද්රව්යවල කාර්ය සාධනය මත ඉහළ අවශ්යතා තබා ඇත. ඒ සමගම, MHz දක්වා මාරු වන සංඛ්යාතවල මාරු කිරීමේ මූලද්රව්ය සාමාන්යයෙන් ක්රියා කරන බව සහතික කිරීම සඳහා අනුරූප මාරු කිරීමේ මූලද්රව්ය ධාවකයේ පරිපථ සැපයිය යුතුය. දෙවනුව, බැටරි බලයෙන් ක්‍රියා කරන අතේ ගෙන යා හැකි ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග සඳහා, පරිපථයේ ක්‍රියාකාරී වෝල්ටීයතාවය අඩුය (උදාහරණයක් ලෙස ලිතියම් බැටරි ගතහොත්, ක්‍රියාකාරී වෝල්ටීයතාව 2.5~3.6V වේ), එබැවින්, බල චිපයේ ක්‍රියාකාරී වෝල්ටීයතාවය අඩුය.

 

MOSFET ඉතා අඩු ප්‍රතිරෝධයක් ඇති අතර අඩු ශක්තියක් පරිභෝජනය කරයි. MOSFET දැනට ජනප්‍රිය අධි-කාර්යක්ෂම DC-DC චිප් වල බල ස්විචයක් ලෙස බොහෝ විට භාවිතා වේ. කෙසේ වෙතත්, MOSFET හි ඇති විශාල පරපෝෂිත ධාරණාව හේතුවෙන්, NMOS ස්විචින් ටියුබ් වල ගේට්ටු ධාරිතාව සාමාන්‍යයෙන් පිකොෆරඩ් දහයක් තරම් ඉහළ අගයක් ගනී. මෙය ඉහළ මෙහෙයුම් සංඛ්‍යාත DC-DC පරිවර්තක ස්විචින් ටියුබ් ඩ්‍රයිව් පරිපථය සැලසුම් කිරීම සඳහා ඉහළ අවශ්‍යතා ඉදිරිපත් කරයි.

අඩු-වෝල්ටීයතා ULSI සැලසුම්වලදී, විශාල ධාරිත්‍රක භාරයන් ලෙස බූට්ස්ට්‍රැප් බූස්ට් ව්‍යුහයන් සහ ඩ්‍රයිව් පරිපථ භාවිතා කරන විවිධ CMOS සහ BiCMOS තාර්කික පරිපථ ඇත. මෙම පරිපථ 1V ට වඩා අඩු බල සැපයුම් වෝල්ටීයතාවයකින් සාමාන්‍යයෙන් ක්‍රියා කළ හැකි අතර, 1 සිට 2pF දක්වා බර ධාරිතාවක් සහිත මෙගාහර්ට්ස් දස දහස් ගණනක හෝ මෙගාහර්ට්ස් සිය ගණනක සංඛ්‍යාතයකින් ක්‍රියා කළ හැක. මෙම ලිපිය අඩු වෝල්ටීයතා, ඉහළ ස්විචින් සංඛ්‍යාත බූස්ට් DC-DC පරිවර්තක සඳහා සුදුසු විශාල බර පැටවුම් ධාරණ ධාවක හැකියාව සහිත ධාවක පරිපථයක් සැලසුම් කිරීමට bootstrap boost පරිපථයක් භාවිතා කරයි. පරිපථය සැම්සුන් AHP615 BiCMOS ක්‍රියාවලිය මත පදනම්ව නිර්මාණය කර ඇති අතර Hspice simulation මගින් සත්‍යාපනය කර ඇත. සැපයුම් වෝල්ටීයතාවය 1.5V සහ බර පැටවීමේ ධාරිතාව 60pF වන විට, ක්රියාකාරී සංඛ්යාතය 5MHz ට වඩා වැඩි විය හැක.

;

MOSFET මාරු කිරීමේ ලක්ෂණ

;

1. ස්ථිතික ලක්ෂණ

මාරු කිරීමේ අංගයක් ලෙස, MOSFET ද අවස්ථා දෙකකින් ක්‍රියා කරයි: අක්‍රිය හෝ ක්‍රියාත්මකයි. MOSFET යනු වෝල්ටීයතා පාලිත සංරචකයක් වන බැවින්, එහි ක්‍රියාකාරී තත්ත්වය ප්‍රධාන වශයෙන් තීරණය වන්නේ ද්වාර ප්‍රභව වෝල්ටීයතාවය uGS මගිනි.

 

වැඩ කිරීමේ ලක්ෂණ පහත පරිදි වේ:

※ uGS＜turn-on වෝල්ටීයතා UT: MOSFET කැපුම් ප්‍රදේශයේ ක්‍රියා කරයි, කාණු-ප්‍රභව ධාරාව iDS මූලික වශයෙන් 0, ප්‍රතිදාන වෝල්ටීයතාවය uDS≈UDD, සහ MOSFET "අක්‍රිය" තත්වයේ ඇත.

※ uGS>Turn-on වෝල්ටීයතාවය UT: MOSFET සන්නායක කලාපයේ ක්‍රියා කරයි, කාණු මූලාශ්‍ර ධාරාව iDS=UDD/(RD+rDS). ඔවුන් අතර, rDS යනු MOSFET සක්රිය කරන විට කාණු-මූලාශ්ර ප්රතිරෝධය වේ. ප්රතිදාන වෝල්ටීයතාවය UDS=UDD?rDS/(RD+rDS), rDS＜＜RD, uDS≈0V නම්, MOSFET "on" තත්වයේ ඇත.

2. ගතික ලක්ෂණ

MOSFET සක්‍රිය සහ අක්‍රිය තත්ත්වයන් අතර මාරු කිරීමේදී සංක්‍රාන්ති ක්‍රියාවලියක් ද ඇත, නමුත් එහි ගතික ලක්ෂණ ප්‍රධාන වශයෙන් රඳා පවතින්නේ පරිපථයට අදාළ අයාලේ යන ධාරිතාව ආරෝපණය කිරීමට සහ විසර්ජනය කිරීමට ගතවන කාලය සහ නළය ක්‍රියාත්මක වන විට සහ අක්‍රිය වූ විට ආරෝපණ සමුච්චය වීම සහ විසර්ජනය මත ය. විසුරුවා හැරීමේ කාලය ඉතා කුඩා වේ.

ආදාන වෝල්ටීයතාව ui ඉහළ සිට පහළට වෙනස් වන විට සහ MOSFET ඔන් තත්වයේ සිට අක්‍රිය තත්ත්වයට වෙනස් වන විට, බල සැපයුම් UDD RD හරහා අයාලේ යන ධාරිතාව CL ආරෝපණය කරයි, සහ ආරෝපණ කාල නියතය τ1=RDCL. එබැවින්, අඩු මට්ටමේ සිට ඉහළ මට්ටමට වෙනස් වීමට පෙර නිමැවුම් වෝල්ටීයතා uo යම් ප්‍රමාදයක් හරහා යා යුතුය; ආදාන වෝල්ටීයතාව ui අඩු සිට ඉහළට වෙනස් වන විට සහ MOSFET අක්‍රිය තත්වයේ සිට ඔන් තත්වයට වෙනස් වන විට, අයාලේ යන ධාරණාව CL මත ආරෝපණය rDS විසර්ජනය හරහා ගමන් කරන විට විසර්ජන කාල නියතය τ2≈rDSCL සමඟ සිදු වේ. එය අඩු මට්ටමකට සංක්රමණය වීමට පෙර ප්රතිදාන වෝල්ටීයතාවයක් Uo ද යම් ප්රමාදයක් අවශ්ය බව දැකිය හැකිය. නමුත් rDS RD ට වඩා ඉතා කුඩා බැවින්, කපා හැරීමේ සිට සන්නයනය දක්වා පරිවර්තන කාලය සන්නායකයේ සිට කපා හැරීම දක්වා පරිවර්තන කාලයට වඩා කෙටි වේ.

MOSFET සක්‍රිය කළ විට එහි කාණු-ප්‍රභව ප්‍රතිරෝධය rDS ට්‍රාන්සිස්ටරයේ සන්තෘප්තිය ප්‍රතිරෝධය rCES ට වඩා විශාල වන අතර බාහිර කාණු ප්‍රතිරෝධය RD ට්‍රාන්සිස්ටරයේ එකතුකරන්නන්ගේ ප්‍රතිරෝධය RC ට වඩා විශාල බැවින් ආරෝපණය සහ විසර්ජන කාලය MOSFET හි දිගු වේ, MOSFET බවට පත් කරයි, මාරු වීමේ වේගය ට්‍රාන්සිස්ටරයකට වඩා අඩුය. කෙසේ වෙතත්, CMOS පරිපථවල, ආරෝපණ පරිපථය සහ විසර්ජන පරිපථය යන දෙකම අඩු ප්‍රතිරෝධක පරිපථ වන බැවින්, ආරෝපණය සහ විසර්ජන ක්‍රියාවලීන් සාපේක්ෂව වේගවත් වන අතර, CMOS පරිපථය සඳහා ඉහළ මාරු වීමේ වේගයක් ඇති කරයි.