MOSFET: ทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับทรานซิสเตอร์ประเภทนี้

ทรานซิสเตอร์มีหลายประเภท อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้มีความสำคัญมากสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบันและเป็นตัวแทนของความก้าวหน้าในการเปลี่ยนจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้หลอดสุญญากาศไปสู่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้โซลิดสเตตซึ่งมีความน่าเชื่อถือและประหยัดพลังงานกว่ามาก ในความเป็นจริง, MOSFET ใช้ในชิปหรือวงจรรวมส่วนใหญ่แม้ว่าคุณจะพบได้บนแผงวงจรพิมพ์สำหรับการใช้งานอื่น ๆ อีกมากมาย

มันเป็นอย่างไร? อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่สำคัญเช่นนี้ฉันจะนำเสนอทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับงานวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมนี้ที่ช่วยให้เราสร้างวงจรมากมายและทำให้ชีวิตของเราดีขึ้นในหลาย ๆ ด้าน

ทรานซิสเตอร์คืออะไร?

คำว่า ทรานซิสเตอร์มาจากตัวต้านทานการถ่ายโอนและถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี 1951 แม้ว่าในยุโรปจะมีการจดสิทธิบัตรและการพัฒนาไปแล้วก่อนที่ชาวอเมริกันจะนำเสนอการออกแบบครั้งแรกแม้ว่านี่จะเป็นอีกเรื่องหนึ่งก็ตาม ... ในเวลานั้นมีการแสวงหาอุปกรณ์ที่ใช้โซลิดสเตตเซมิคอนดักเตอร์ที่สามารถแทนที่ได้ วาล์วสุญญากาศที่หยาบและไม่น่าเชื่อถือซึ่งประกอบขึ้นเป็นคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ ในยุคนั้น

ลา วาล์วหรือท่อสุญญากาศ มีสถาปัตยกรรมคล้ายกับหลอดไฟทั่วไปจึงถูกไฟไหม้ด้วย พวกเขาต้องเปลี่ยนบ่อยเพื่อให้เครื่องทำงาน นอกจากนี้ยังได้รับความร้อนและนั่นหมายความว่าพวกเขาสูญเสียพลังงานจำนวนมากไปในรูปของความร้อนเนื่องจากไม่มีประสิทธิภาพ ดังนั้นจึงไม่สามารถใช้งานได้จริงและจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีการเปลี่ยนทดแทน

ใน AT&T Bell Labs, Williams Shockley, John Bardeen และ Walter Brattain พวกเขาลงมือสร้างอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์นั้น ความจริงก็คือพวกเขามีปัญหาในการค้นหากุญแจ โครงการนี้ถูกเก็บเป็นความลับเนื่องจากทราบว่ามีการพัฒนาสิ่งที่คล้ายกันในยุโรป แต่สงครามโลกครั้งที่สองถูกข้ามไปและตัวละครเอกต้องไปรบ ระหว่างทางกลับพวกเขาพบทางออกอย่างลึกลับแล้ว

El ต้นแบบแรก สิ่งที่พวกเขาสร้างขึ้นนั้นหยาบคายมากและนำเสนอปัญหาการออกแบบที่รุนแรง ในหมู่พวกเขามีความซับซ้อนและซับซ้อนในการผลิตเป็นชุด นอกจากนี้ยังใช้ชิ้นส่วนทองที่ทำให้มีราคาแพงกว่าและบางครั้งส่วนปลายก็หยุดสัมผัสกับคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์ดังนั้นจึงหยุดทำงานและต้องถูกผลักดันให้ติดต่ออีกครั้ง ความจริงก็คือสิ่งประดิษฐ์นี้ได้รับการแก้ไขเพียงเล็กน้อย แต่พวกเขาได้รับการปรับปรุงทีละเล็กทีละน้อยและมีประเภทใหม่ ๆ ปรากฏขึ้น

พวกเขามีส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ของ สถานะของแข็งและเล็กกว่า เพื่อลดขนาดวิทยุสัญญาณเตือนรถยนต์คอมพิวเตอร์โทรทัศน์ ฯลฯ

ชิ้นส่วนและการทำงาน

ทรานซิสเตอร์ประกอบด้วยสามพินหรือหน้าสัมผัสซึ่งจะทำให้สัมผัสกับ สามโซน เซมิคอนดักเตอร์ที่แตกต่างกัน ในสองขั้วพื้นที่เหล่านี้เรียกว่าตัวปล่อยฐานและตัวเก็บรวบรวม ในทางกลับกันในยูนิโพลาร์เช่นมอสเฟตมักเรียกว่าแหล่งที่มาประตูและท่อระบายน้ำ คุณต้องอ่านเอกสารข้อมูลหรือแคตตาล็อกให้ดีเพื่อให้ทราบวิธีระบุพินได้ดีและไม่สับสนเนื่องจากการดำเนินการจะขึ้นอยู่กับมัน

บทความที่เกี่ยวข้อง:

ทรานซิสเตอร์ 2N2222: ทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้

La ประตูหรือฐาน ทำหน้าที่ราวกับว่าเป็นสวิตช์เปิดหรือปิดทางเดินของกระแสระหว่างปลายอีกสองด้าน นี่คือวิธีการทำงาน และด้วยเหตุนี้จึงสามารถใช้กับฟังก์ชันพื้นฐานได้สองฟังก์ชัน:

• ฟังก์ชัน 1: มันสามารถทำหน้าที่ส่งผ่านหรือตัดสัญญาณไฟฟ้านั่นคือเป็นสวิตช์สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล สิ่งนี้มีความสำคัญสำหรับระบบไบนารีหรือระบบดิจิทัลเนื่องจากการควบคุมประตู (ด้วย 0 หรือ 1) คุณสามารถรับค่าหนึ่งหรือค่าอื่นได้ที่เอาต์พุต (0/1) วิธีนี้สามารถสร้างประตูลอจิกได้
• ฟังก์ชัน 2: ยังสามารถใช้สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อนาล็อกเป็นตัวขยายสัญญาณ หากความเข้มเพียงเล็กน้อยถึงฐานสามารถแปลงเป็นค่าที่ใหญ่กว่าระหว่างตัวเก็บรวบรวมและตัวส่งสัญญาณที่สามารถใช้เป็นเอาท์พุตได้

ประเภทของทรานซิสเตอร์

เมื่อได้เห็นการทำงานพื้นฐานและประวัติเล็กน้อยแล้วเมื่อเวลาผ่านไปพวกเขาได้รับการปรับปรุงและสร้างทรานซิสเตอร์ที่เหมาะสำหรับการใช้งานประเภทใดประเภทหนึ่งซึ่งก่อให้เกิดทั้งหมด สองครอบครัวนี้มีหลายประเภท:

โปรดจำไว้ว่าโซน N เป็นเซมิคอนดักเตอร์ชนิดหนึ่งที่เจือด้วยสิ่งเจือปนของผู้บริจาคนั่นคือสารประกอบเพนทาวาเลนต์ (ฟอสฟอรัสสารหนู ... ) สิ่งนี้จะช่วยให้พวกเขายอมแพ้อิเล็กตรอน (-) เนื่องจากพาหะส่วนใหญ่เป็นอิเล็กตรอนในขณะที่ส่วนน้อยเป็นรู (+) ในกรณีของ P โซนจะตรงกันข้ามส่วนใหญ่จะเป็นหลุม (+) นั่นคือเหตุผลที่เรียกว่า นั่นคือพวกมันจะดึงดูดอิเล็กตรอน เพื่อให้บรรลุสิ่งนี้จะถูกเจือด้วยสิ่งสกปรกตัวรับอื่น ๆ นั่นคือไตรวาเลนต์ (อลูมิเนียมอินเดียมแกลเลียม ... ) โดยปกติสารกึ่งตัวนำพื้นฐานมักเป็นซิลิกอนหรือเจอร์เมเนียมแม้ว่าจะมีประเภทอื่น ๆ สารเจือปนมักจะอยู่ในปริมาณที่ต่ำมากตามลำดับของสิ่งสกปรกหนึ่งอะตอมต่อทุกๆ 100.000.000 อะตอมของเซมิคอนดักเตอร์ ในบางครั้งพื้นที่ที่มีการเจือปนมากเช่น P + หรือ N + ซึ่งมี 1 อะตอมที่ไม่บริสุทธิ์ต่อ 10.000

• BJT (ทรานซิสเตอร์แยกสองขั้ว): เป็นทรานซิสเตอร์สองขั้วที่ธรรมดาที่สุด ในสิ่งนี้คุณต้องฉีดกระแสฐานเพื่อควบคุมกระแสของตัวเก็บรวบรวม ข้างในมีสองแบบคือ
  • เอ็นพีเอ็น: ตามชื่อของมันมีโซนเซมิคอนดักเตอร์ที่เจืออยู่ในประเภท N เพื่อทำหน้าที่เป็นตัวปล่อย P กลางอีกตัวเป็นฐานและอีกตัวหนึ่งสำหรับตัวสะสมประเภท N ด้วย
  • PNP: ในกรณีนี้เป็นอีกทางหนึ่งฐานจะเป็นประเภท N และอีกสองประเภทที่เหลืออยู่ซึ่งจะเปลี่ยนพฤติกรรมทางไฟฟ้าและวิธีการใช้งานโดยสิ้นเชิง
• FET (ทรานซิสเตอร์สนามเอฟเฟกต์): ทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์และความแตกต่างที่โดดเด่นที่สุดจาก BJT คือวิธีที่ใช้งานกับเทอร์มินัลควบคุม ในกรณีนี้การควบคุมทำได้โดยใช้แรงดันไฟฟ้าระหว่างประตูและแหล่งจ่าย ภายในประเภทนี้มีหลายประเภทย่อย:
  • เจเอฟอีที: จุดเชื่อมต่อ FET เหล่านั้นหมดสิ้นและมีช่องสัญญาณหรือโซนเซมิคอนดักเตอร์ที่อาจเป็นประเภทใดประเภทหนึ่งก็ได้ ตามนั้นพวกเขาสามารถในทางกลับกัน:
    • ช่อง N
    • จากช่อง P.
  • MOSFET: ตัวย่อมาจาก Metal Oxide Semiconductor FET ซึ่งได้รับการตั้งชื่อเนื่องจากชั้นบาง ๆ ของซิลิกอนไดออกไซด์ถูกใช้ภายใต้การสัมผัสของประตูเพื่อสร้างฟิลด์ที่จำเป็นซึ่งสามารถควบคุมการไหลของกระแสผ่านช่องของมันเพื่อให้มีการไหลระหว่าง แหล่งที่มาและผู้ออก ช่องสามารถเป็นประเภท P ดังนั้นจะมีสองหลุม N สำหรับท่อระบายน้ำและแหล่งที่มา หรือ N-type พร้อมหลุม P-type สองหลุมสำหรับแหล่งที่มาและท่อระบายน้ำ พวกเขาค่อนข้างแตกต่างจากข้างต้นในกรณีนี้คุณสามารถมี:
    • การลดลงหรืออ่อนเพลีย:
      • ช่อง N
      • จากช่อง P.
    • ปรับปรุงหรือปรับปรุง:
      • ช่อง N
      • จากช่อง P.
    • อื่น ๆ : TFT, CMOS, ...
• คนอื่น ๆ

ลา ความแตกต่างขึ้นอยู่กับสถาปัตยกรรมภายในของโซนเซมิคอนดักเตอร์ แต่ละ…

MOSFET

Un MOSFET ช่วยให้คุณสามารถจัดการกับโหลดขนาดใหญ่ซึ่งมีประโยชน์สำหรับบางวงจรกับ Arduino ของคุณดังที่คุณจะเห็นในภายหลัง ในความเป็นจริงข้อดีของมันทำให้มีประโยชน์ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ สามารถทำหน้าที่เป็นเครื่องขยายเสียงหรือสวิตช์ที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ สำหรับ MOSFET แต่ละประเภทที่คุณซื้อคุณรู้อยู่แล้วว่าคุณควรอ่านแผ่นข้อมูลเพื่อดูคุณสมบัติเนื่องจากไม่เหมือนกันทั้งหมด

ความแตกต่างระหว่างหนึ่งใน ช่อง N และ P มันเป็น:

• ช่อง P: ในการเปิดใช้งานช่อง P เพื่อส่งกระแสไฟฟ้าแรงดันลบจะถูกนำไปใช้กับประตู แหล่งที่มาจะต้องเชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้าบวก โปรดทราบว่าช่องที่ประตูเปิดอยู่เป็นค่าบวกในขณะที่หลุมสำหรับท่อระบายน้ำและแหล่งกำเนิดเป็นลบ ด้วยวิธีนี้กระแสจะถูก "ผลัก" ผ่านช่อง
• ช่อง N: ในกรณีนี้จะใช้แรงดันไฟฟ้าบวกกับประตู

บุตรชาย ของถูกมากดังนั้นคุณจึงสามารถซื้อมันสักหยิบมือได้โดยไม่มีค่าใช้จ่ายใด ๆ ตัวอย่างเช่นนี่คือโฆษณาบางส่วนที่คุณสามารถซื้อได้ในร้านค้าเฉพาะ:

• ผลิตภัณฑ์ที่ไม่พบ.
• ทรานซิสเตอร์ N channel MOSFET.
• ผลิตภัณฑ์ที่ไม่พบ.
• ฮีทซิงค์.

หากคุณจะใช้มันเพื่อพลังที่สูงขึ้นมันจะร้อนขึ้นดังนั้นจึงเป็นการดีที่จะใช้ไฟล์ ฮีทซิงค์เพื่อทำให้มันเย็นลง นิดหน่อย…

บูรณาการกับ Arduino

MOSFET สามารถใช้งานได้จริงในการควบคุมสัญญาณด้วยไฟล์ บอร์ด arduinoดังนั้นจึงสามารถให้บริการในลักษณะเดียวกันกับวิธีการ โมดูลรีเลย์, ถ้าคุณจำได้. ในความเป็นจริงโมดูล MOSFET ยังขายสำหรับ Arduino เช่นเดียวกับในกรณีของ ผลิตภัณฑ์ที่ไม่พบซึ่งเป็นที่นิยมมากที่สุด ด้วยโมดูลเหล่านี้คุณมีทรานซิสเตอร์ที่ติดตั้งบน PCB ขนาดเล็กอยู่แล้วและใช้งานได้ง่ายขึ้น

แต่ไม่ใช่เครื่องเดียวที่คุณสามารถใช้กับ Arduino ได้ แต่ยังมีสิ่งอื่น ๆ ที่พบได้บ่อยเช่น IRF520, IRF540ซึ่งอนุญาตให้กระแสเล็กน้อย 9.2 และ 28A ตามลำดับเมื่อเทียบกับ 14A สำหรับ IRF530

มี MOSFET หลายรุ่น แต่ ไม่แนะนำให้ใช้โดยตรงกับโปรเซสเซอร์เช่น Arduino เนื่องจากข้อ จำกัด ของแรงดันไฟฟ้าและความเข้มในเอาต์พุต

หากคุณใช้โมดูล IRF530N ให้ใส่ ตัวอย่าง, คุณสามารถเชื่อมต่อขั้วต่อที่มีเครื่องหมาย SIG บนบอร์ดด้วยหมุดตัวใดตัวหนึ่งบนบอร์ด Arduino UNOเช่น D9. จากนั้นเชื่อมต่อ GND และ Vcc กับสิ่งที่เกี่ยวข้องบนบอร์ด Arduino เช่น GND และ 5v ในกรณีนี้เพื่อเปิดเครื่อง

ว่า Código ง่ายที่จะควบคุมโครงร่างง่ายๆนี้จะเป็นดังต่อไปนี้ซึ่งสิ่งที่ทำคือปล่อยให้โหลดเอาต์พุตผ่านหรือไม่ทุกๆ 5 วินาที (ในกรณีของโครงร่างของเรามันจะเป็นมอเตอร์ แต่สามารถเป็นอะไรก็ได้ที่คุณต้องการ .. .):

onst int pin = 9;    //Pin donde está conectado el MOSFET
 
void setup() {
  pinMode(pin, OUTPUT);  //Definir como salida para controlar el MOSFET
}
 
void loop(){
  digitalWrite(pin, HIGH);   // Lo pone en HIGH
  delay(5000);               // Espera 5 segundos o 5000ms
  digitalWrite(pin, LOW);    // Lo pone en LOW
  delay(5000);               // Espera otros 5s antes de repetir el bucle
}