Khả năng ổ đĩa cổng MOSFET là gì và tại sao tôi quan tâm đến nó?


13

Có người nói với tôi rằng mạch này có "khả năng điều khiển cổng kém":

sơ đồ

mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab

Nó chính xác nghĩa là gì? Tôi đã thử nghiệm nó với một đèn LED làm tải cho M1 và vi điều khiển có thể bật và tắt tốt. Trong trường hợp nào khả năng ổ đĩa kém là một vấn đề? Làm thế nào để tôi cải thiện nó?


3
Tôi rất vui vì bạn đã hỏi câu hỏi này, vì tôi nghĩ rằng cuối cùng tôi sẽ có.
JYelton

Câu trả lời:


18

Câu trả lời là ở cuối, nhưng, chỉ trong trường hợp bạn không quen với khái niệm tụ MOS, tôi sẽ xem xét nhanh.

Tụ MOS:

Cổng của bóng bán dẫn MOSFET thực chất là một tụ điện. Khi bạn đặt bất kỳ điện áp nào vào tụ điện này, nó sẽ phản ứng bằng cách tích lũy điện tích:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Điện tích tích lũy trên điện cực Cổng là vô dụng, nhưng điện tích dưới điện cực tạo thành một kênh dẫn cho phép dòng điện chạy giữa các cực Nguồn và Xả:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Các bóng bán dẫn chuyển ON khi điện tích được lưu trữ trong tụ điện này trở nên đáng kể. Điện áp cổng mà tại đó điều này xảy ra được gọi là Điện áp ngưỡng (về cơ bản nó là điện áp Cổng đối với cơ thể có liên quan ở đây, nhưng chúng ta hãy giả sử rằng Thân được xác định là điện thế bằng 0).

Như bạn có thể biết, việc sạc tụ điện qua điện trở cần có thời gian (luôn có một số điện trở, ngay cả khi sơ đồ không chứa điện trở). Thời gian này phụ thuộc vào giá trị của cả tụ điện và điện trở:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Kết hợp tất cả các tuyên bố trên với nhau, chúng tôi nhận được:

  • Cổng của Transitor là một tụ điện nên được sạc qua một điện trở để bóng bán dẫn "BẬT"
  • Điện dung đầu vào của Cổng càng cao, thời gian bật bóng bán dẫn BẬT càng lâu
  • Điện trở giữa nguồn điện áp và Cổng càng cao thì càng mất nhiều thời gian để chuyển bóng bán dẫn ON
  • Điện áp đặt bên ngoài càng cao thì thời gian bật bóng bán dẫn càng ngắn .

Câu trả lời:

Khi mọi người nói "khả năng điều khiển cổng kém", điều đó có nghĩa là thời gian BẬT và TẮT thời gian của bóng bán dẫn trong cấu hình đã cho là quá dài.

"Quá dài so với cái gì?" bạn có thể hỏi, và đây là câu hỏi quan trọng nhất để hỏi. Thời gian bật / tắt được yêu cầu tùy thuộc vào nhiều khía cạnh mà tôi không muốn tham gia. Chỉ là một ví dụ, hãy nghĩ đến việc điều khiển bóng bán dẫn với sóng vuông định kỳ có chu kỳ nhiệm vụ 50% và thời gian 10ms. Bạn muốn bóng bán dẫn được BẬT trong pha cao và TẮT trong pha thấp của tín hiệu. Bây giờ, nếu thời gian bật ON của bóng bán dẫn trong một cấu hình nhất định sẽ là 10ms, thì rõ ràng 5ms tín hiệu pha cao sẽ không đủ để bật nó lên. Các cấu hình nhất định có "khả năng ổ đĩa cổng kém".

Khi bạn sử dụng bóng bán dẫn để bật đèn LED, bạn không sử dụng tần số chuyển đổi cao, phải không? Trong trường hợp này, thời gian chuyển mạch của bóng bán dẫn không có tầm quan trọng lớn - bạn chỉ muốn thấy rằng cuối cùng nó cũng bật / tắt.

Tóm lược:

"Khả năng ổ đĩa cổng" nói chung không thể tốt hoặc xấu, nhưng nó có đủ tốt cho ứng dụng của bạn hay không. Phụ thuộc vào thời gian chuyển đổi bạn muốn đạt được.

Để giảm thời gian chuyển đổi, bạn có thể làm như sau:

  • Giảm sức cản cho Cổng
  • Tăng đánh giá điện áp / dòng điện của mạch lái xe

Bạn không thể làm gì về điện dung của Gate - đó là một thuộc tính tích hợp của bóng bán dẫn.

Hi vọng điêu nay co ich


2
Bạn có một số quyền kiểm soát điện dung cổng: chọn một MOSFET khác.
hellowworld922

@ hellowworld922, chắc chắn rồi.
Vasiliy

1
Tôi nghĩ rằng hình ảnh thứ 2 hơi khó hiểu, bởi vì trong hầu hết các MOSFET , nguồn và thân được kết nối . Tuy nhiên, hình ảnh cho thấy các khoản phí trái ngược ở nguồn và cơ thể. Nó cho thấy điểm điện dung tốt, nhưng có lẽ không thực tế.
Phil Frost

1

Vấn đề phát sinh khi các MOSFET phải được BẬT / TẮT ở tần số tương đối cao. Điện dung Miller được đưa vào Cổng (Css) sau đó đóng một vai trò quan trọng, do đó, việc sạc / xả điện dung này ở tần số cao đòi hỏi dòng điện vượt quá 1A phải được đưa vào Cổng.

Tuy nhiên, tại DC và hoạt động tĩnh, mạch ổ đĩa "nhìn thấy" tải trở kháng rất cao và có thể dễ dàng bật / tắt MOSFET. Chỉ cần kiểm tra và xác minh, tăng tần số của chân GPIO trong sơ đồ hiển thị và xem dạng sóng trên Cổng của MOSFET.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.