درباره سیگنال کالا
سوالات متداول
قوانین
سیگنال کالا با توجه به نیاز موجود به اطلاعات دقیق و به روز در حوزه الکترونیک و همچنین در جهت گسترش دانش و امکان به کارگیری آن در این حوزه، اقدام به جمع‌آوری مقالات معتبری در این زمینه کرده است. مقالات مذکور،جهت سهولت دسترسی به اطلاعات دست اول و افزایش نوآوری و سهولت در استفاده از ابزار الکترونیکی برای مخاطبان ، توسط سیگنال کالا ترجمه شده و در اختیار عموم قرار گرفته است.
ماسفت قدرت چیست؟
ماسفت قدرت نوعی ماسفت است که برای کنترل سطوح بالای ولتاژ بکار برده میشود. ماسفت قدرت دارای سرعت کلیدزنی بالایی است و در مقایسه با ماسفتهای عادی در سطوح ولتاژ پایین میتواند عملکرد بهتری را از خود به نمایش بگذارد. با اینحال، اصول عملیاتی آن بسیار شبیه به سایر ماسفتهای معمولی است. ماسفتهای قدرت که کاربرد جامعی دارند دارای ماهیت n-کانالی مد-نقویتی یا p-کانالی مد-تقویتی یا n-کانالی مد تخلیه هستند.
همچنین، انواع مختلفی از ساختارهای ماسفت همانند MOS دیفیوز عمودی (VDMOS) یا MOS دیفویز دوگانه (DMOS)، UMOS یا MOS-شیاری، VMOS و غیره وجود دارد. شکل ۱ مد VDMOS دارای n-سوبستره را نشان میدهد که از n سوبستره و یک لایهی n-همبافته تشکیل شده است که در آن p و n+ ناحیه با استفاده از فرآیند دیفیوژن دوگانه تعبیه شده است.
در اینجا، هرگاه ولتاژ گیت به سورس مثبت شود، کانال در یک ناحیهی-p تشکیل میشود. مهمتر از همه، در اینجا ترمینال سورس (S) بر روی ترمینال درین (D) قرار داده شده است که ساختار عمودی تشکیل میدهد. در نتیجه، در VDMOS، جریان از زیر ناحیهی گیت و بصورت عمودی بین ترمینالهای سورس و درین از طریق چند سورس n+ با هدایت موازی جریان مییابد. در نتیجه، مقاومت بوجود آمده توسط دستگاه در حالت روشن بودن RDS(ON) بسیار کمتر از آن برای ماسفتهای عادی است که آنها را برای کنترل جریانهای بالا فعال میکند. این مقاومت دستگاه به ازای افزایش جریان به اندازهی ۶٪ (شکل ۲ الف) دو برابر میشود. به بیان دیگر، RDS(ON) بشدت تحت تاثیر دمای اتصال TJ (شکل ۲ ب) قرار میگیرد و ماهیت مثبتی دارد.
مشابه این مورد میتوانیم حتی ماسفت قدرت p-سوبستره داشته باشیم به شرطی که مواد نوع n را با نوع p جایگزین کنیم و سپس پلاریتههای ولتاژ اعمالی را معکوس کنیم. با اینحال، آنها در مقایسه با دستگاههای n-سوبستره دارای RDS(ON) بزرگتری هستند چراکه بجای الکترونها از حفرهها به عنوان حاملهای بار اکثریت بهره میبرند. با اینحال، ترجیح داده میشود که از آنها به عنوان کانورترهای باک استفاده شود.
هرچند ساختارهای ماسفتهای نرمال و ماسفتهای قدرت متفاوت هستند، اصول پایه پشت عملکرد آنها بدون تغییر باقی میماند. یعنی، در هر دو مورد، تشکیل کانال هدایتی یکسان است که چیزی نیست جز بایاس مناسب که بر روی ترمینال گیت اعمال میشود و لایهی معکوس حاصل میشود. در نتیجه، ماهیت مشخصات انتقال (شکل ۳ الف) و مشخصات خروجی (شکل ۳ ب) که توسط هر کدام از آنها نمایش داده میشود تقریبا برابر با هم هستند.
علاوه بر این، باید اشاره شود که در ماسفتهای قدرت که مبتنی بر ساختار عمودی هستند، ناخالصسازی و ضخامت لایهی همبافته مقدار ولتاژ اسمی را تعیین میکند در حالیکه عرض کانال مقدار جریان اسمی را مشخص میکند. این دلیلی است که بخاطر آن میتوانند ولتاژ بالای مسدودکننده و جریان بالا را تحمل کنند و بدین ترتیب برای کاربردهای کلیدزنی فشار ضعیف مناسب باشند. با اینحال، حتی ماسفتهای مبتنی بر ساختار جانبی وجود دارند که در مقایسه با طرحهای مبتنی بر ساختار عمودی به خصوص در ناحیهی عملیاتی اشباع رفتار بهتری دارند که باعث میشود بتوان از آنها در تقویتکنندههای رادیویی گرانقیمت استفاده کرد. مزیت دیگر ماسفت قدرت این حقیقت است که میتوان آنها را موازی بست چراکه افت ولتاژ مستقیم آنها به ازای افزایش دما افزایش مییابد و در نتیجه توزیع جریان برابر در میان تمام المانهای خود را تضمین میکند. ماسفتهای قدرت کاربرد وسیعی در منابع تغذیه، مبدلهای DC-DC و کنترلرهای موتور فشار ضعیف دارند.
منبع:
