Tôi đã làm việc với MOSFET nâng cao trong một thời gian dài. Nhưng tôi chưa bao giờ thấy bất kỳ mạch nào sử dụng MOSFE cạn kiệt.

Một số trường hợp sử dụng điển hình của cạn kiệt-MOSFET là gì?

Thật vậy, chúng không được sử dụng rộng rãi, nhưng vẫn có một vài lý do để có sẵn.

Là thiết bị rời rạc:

Là một nguồn không đổi đơn giản

nếu bạn đặt một điện trở giữa nguồn và cổng, thì bạn tạo một nguồn hiện tại không đổi:

Nếu dòng điện tăng, nó làm tăng sụt áp trên điện trở và do đó làm giảm điện áp cổng, điều này sẽ làm tắt mosfet một chút. Nếu dòng điện giảm, mosfet bật một chút. Điều này sẽ luôn tìm thấy trạng thái cân bằng và do đó bạn có một nguồn hiện tại chỉ có hai thành phần, mà dòng điện chỉ phụ thuộc vào ngưỡng điện trở và cổng (mặc dù không chính xác lắm).

Là một phần của mạch khởi động cho nguồn cung cấp SMPS

Những vật tư này sử dụng chip điều khiển ở phía sơ cấp (220 V hoặc 110 V). Con chip cần một số điện áp thấp để chạy (thường là 10V), và điện áp này có thể được cung cấp bởi một cuộn dây phụ trên máy biến áp để có hiệu quả (nếu bạn cấp nguồn cho chip bằng cách giảm điện áp cao trên sơ cấp bằng zener, bạn ' sẽ lãng phí một số năng lượng mà trở nên quan trọng ở mức tải thấp). Điều này là tốt, nhưng khi nguồn cung cấp bắt đầu, không có điện áp trên cuộn dây phụ, vì vậy bộ điều khiển không thể được cấp nguồn và nó không bao giờ bắt đầu.

Vì vậy, bằng cách nào đó, bạn phải cấp nguồn cho bộ điều khiển bằng cách giảm điện áp cao, ít nhất là trong khi khởi động. Nhưng, một khi nó đã khởi động và bộ điều khiển có thể được cấp nguồn bằng cuộn dây phụ, bạn muốn cắt con đường hiện tại này gây lãng phí điện năng. Nếu bạn làm điều đó với một bào thai cạn kiệt, thì rất dễ dàng: về cơ bản, bạn chỉ cần đặt nguồn của nó vào chân cung cấp của bộ điều khiển, cổng vào mặt đất của bộ điều khiển và cống cho điện áp cao (đây là một cái nhìn đơn giản hóa):

Theo cách này, khi bộ điều khiển không được cấp nguồn, điện áp cao sẽ cấp nguồn cho bộ điều khiển (không có điện áp ở cổng) và một khi bộ điều khiển được cấp nguồn, đường dẫn điện áp cao bị gián đoạn (điện áp âm ở cổng). Mọi cách khác để làm điều đó với một chế độ tăng cường fet sẽ kém hiệu quả hơn (nhiều thành phần hơn, phức tạp hơn, lãng phí năng lượng hơn). Đây là lý do tại sao hầu hết các máy bay chế độ suy giảm tiêu chuẩn bạn có thể tìm thấy thực sự là các bộ phận điện áp cao.

Là một yếu tố bảo vệ quá áp

Ứng dụng này được giới hạn trong việc bảo vệ tín hiệu, hoặc nguồn cung cấp dòng điện thấp, bởi vì các máy bay cạn kiệt thường có RDSon rất cao. Đây là mạch điển hình:

Ngay cả khi điện áp tín hiệu quá cao, cổng sẽ được giữ ở điện áp zener. Do đó, đầu ra sẽ không thể vượt quá Vz + VGSthr ngưỡng, vì sau đó mosfet sẽ ngừng tiến hành. Nó thực sự hoạt động như một bộ điều chỉnh và kẹp tín hiệu. Bạn có thể bảo vệ đầu vào IC bằng điều này, hệ quả duy nhất trong trường hợp danh nghĩa là RDSon của mosfet (trở kháng thấp hơn chỉ là điện trở và zener).

Lưu ý cách mạch trên trông giống như bộ điều chỉnh NPN đơn giản. Tuy nhiên, có một sự khác biệt lớn: với bộ điều chỉnh NPN, điện áp đầu ra ở mức Vz-0,6V. Với FET cạn kiệt, điện áp đầu ra là Vz + VGSth. Đầu ra kẹp ở trên tham chiếu.

Một ví dụ khác về việc sử dụng bảo vệ quá áp, với bộ điều chỉnh:

Nguyên tắc giống như trên, ngoại trừ chúng ta đang sử dụng đầu ra bộ điều chỉnh trực tiếp làm tham chiếu được đưa đến cổng (có thể tránh được zener). Đây là nơi mà đầu ra của FET ở trên tham chiếu rất hữu ích: tham chiếu là 5V được quy định, bạn biết rằng bạn sẽ cho phép VGSth cho việc bỏ điều chỉnh.

Vì vậy, vì FETS cạn kiệt có thể dễ dàng thu được khi xếp hạng điện áp cao, bạn có thể làm cho bộ điều chỉnh có thể chịu được vài trăm volt một cách dễ dàng (hữu ích cho điện áp lưới điện). Một lần nữa, chỉ cần lưu ý rằng điều này chỉ có thể được thực hiện đối với dòng điện thấp (vài chục mA).

Trong các mạch tích hợp:

Chúng cũng đã được sử dụng trong các IC logic cùng một lúc (đầu thập niên 80).

Về cơ bản, chúng được sử dụng làm phần tử vượt qua mức cao, thay vì FET loại P hiện được sử dụng trong các IC CMOS. Nó hoạt động chủ yếu như một điện trở kéo lên có giá trị trở nên cao hơn khi đầu ra thấp, để giảm mức tiêu thụ điện năng và vẫn có trở kháng thấp ở trạng thái cấp cao. Ví dụ với cổng biến tần:

Xem mục nhập Wikipedia "depletion-load_NMOS_logic" .

Tài nguyên bổ sung

Có một số ghi chú ứng dụng có sẵn để biết thêm thông tin:

• từ Infineon , mô tả các tập quán FET cạn kiệt (ví dụ về mạch khởi động SMPS xuất phát từ tài liệu này).
• từ IXYS , giải mã nhiều nguồn sử dụng hiện tại. (Bảo vệ quá áp với mạch ví dụ 7805 xuất phát từ tài liệu này).
• từ Maxim , mô tả bảo vệ quá áp cho tín hiệu.
• từ ALD , cũng cung cấp thông tin liên quan đến việc xây dựng các FET chế độ cạn kiệt.

Các máy bay ở chế độ suy giảm rất hữu ích trong việc thu năng lượng khi cần vận hành điện áp rất thấp. Chế độ suy giảm điển hình sẽ tốt hơn so với Si BJT và thậm chí còn hoạt động tốt hơn so với các mosfet của chế độ suy giảm Ge là hơi hiếm nhưng từ quan điểm sản xuất ít mong muốn hơn so với Ge BJT. Sử dụng khác là thay thế van khi khôi phục radio Vintage. Có thể dễ dàng tìm thấy các van âm thanh nhưng Van vô tuyến đôi khi không bị che khuất. Các mosfet chế độ suy giảm điện áp cao có điện dung cổng thấp khiến chúng trở thành ứng cử viên tiềm năng cho RF / IF / mixer.

Làm thế nào về một thiết bị không phải là chế độ tăng cường cũng không phải là cạn kiệt? Hay là mơ hồ cái này hay cái kia?

Rất nhiều quá trình CMOS có các bóng bán dẫn "bản địa" trong đó. Đây là những bóng bán dẫn trong đó cấy ghép nhất định chưa được áp dụng và do đó có điện áp ngưỡng rất thấp. Trong một số quy trình, ngưỡng này trở nên âm (đối với NMOS) và do đó là một thiết bị cạn kiệt.

Chúng có mặt để chúng có thể được sử dụng trong các mạch thiên vị, kéo lên / xuống đường ray và trong op-amps cho hoạt động Rail to Rail (RR). Mặc dù không cần thiết phải có các bóng bán dẫn gốc để có được hoạt động RR.

Trong một mạch thiên vị, chúng rất tiện dụng để bạn có thể điều khiển hoạt động trong khi bật nguồn (các mạch này trở nên sống động trước) và do đó bạn có thể tăng phạm vi hoạt động, ví dụ như một gương hiện đại cổ điển không hoạt động gần đường ray (bên dưới Vth) . Bạn có thể sử dụng một thiết bị hoạt động để điều khiển một thiết bị bình thường trong khu vực hoạt động của nó.

Vì vậy, ngay cả trong thế giới ngày nay, các thiết bị này phổ biến hơn nhiều so với người ta nghi ngờ.

Lưu ý, mục Wikipedia trên các thiết bị này là sai khi nói rằng có thêm bộ cấy. Mặc dù có thể đúng trong một số trường hợp, trong khoảng 5 xưởng đúc khác nhau mà tôi biết, các thiết bị này đã loại bỏ các bước xử lý .