MOSFET: Alles, was Sie über diesen Transistortyp wissen müssen

Transistor

Es gibt verschiedene Arten von Transistoren. Diese elektronischen Geräte sind für die heutige Elektronik sehr wichtig und stellten einen Durchbruch bei der Umstellung von Vakuumröhrenelektronik auf Festkörperelektronik dar, die viel zuverlässiger und stromsparender ist. Tatsächlich, MOSFET Sie werden in den meisten Chips oder integrierten Schaltkreisen verwendet, obwohl Sie sie für viele andere Anwendungen auch auf Leiterplatten finden können.

Nun, wie ist es? solch ein wichtiges HalbleiterbauelementIch werde alles präsentieren, was Sie über diese wissenschaftliche und technische Arbeit wissen müssen, die es uns ermöglicht, so viele Schaltkreise zu bauen, und die unser Leben in vielerlei Hinsicht verbessert haben.

Was ist ein Transistor?

das Wort Der Transistor kommt vom Übertragungswiderstandund es wurde 1951 erfunden, obwohl es in Europa bereits Patente und Entwicklungen gab, bevor die Amerikaner das erste Design vorstellten, obwohl dies eine andere Geschichte ist ... Zu dieser Zeit suchten sie nach einem Gerät, das auf Festkörpern, Halbleitern, basiert könnte die rohen und unzuverlässigen Vakuumventile ersetzen, aus denen Computer und andere elektronische Geräte der Zeit bestanden.

Die Ventile oder Vakuumröhren Es hat eine ähnliche Architektur wie herkömmliche Glühbirnen und ist daher auch ausgebrannt. Sie mussten häufig ausgetauscht werden, um die Maschinen am Laufen zu halten. Außerdem wurde es erwärmt, was bedeutet, dass sie aufgrund ihrer Ineffizienz große Mengen an Energie in Form von Wärme verschwendeten. Daher waren sie überhaupt nicht praktikabel und brauchten dringend einen Ersatz.

Nun, in der AT & T Bell Labs, Williams Shockley, John Bardeen und Walter Brattain Sie machten sich an die Arbeit, um dieses Halbleiterbauelement zu entwickeln. Die Wahrheit ist, dass es ihnen schwer fiel, den Schlüssel zu finden. Das Projekt wurde geheim gehalten, weil bekannt war, dass sich in Europa etwas Ähnliches entwickelte. Aber der Zweite Weltkrieg wurde gekreuzt und die Protagonisten mussten in die Schlacht ziehen. Auf dem Rückweg hatten sie auf mysteriöse Weise bereits die Lösung gefunden.

El erster Prototyp Sie erstellten waren sehr grob und stellten ernsthafte Designprobleme dar. Unter ihnen war es komplex und kompliziert, in Serie herzustellen. Außerdem wurden Teile aus Gold verwendet, die es teurer machten, und die Spitze stellte manchmal den Kontakt mit dem Halbleiterkristall ein, sodass sie nicht mehr funktionierte und gedrückt werden musste, um wieder Kontakt aufzunehmen. Die Wahrheit ist, dass mit dieser Erfindung wenig gelöst worden war, aber nach und nach wurden sie verbessert und neue Typen erschienen.

Sie hatten bereits eine elektronische Komponente von Festkörper und kleiner um die Größe von Radios, Alarmen, Autos, Computern, Fernsehgeräten usw. zu reduzieren.

Teile und Betrieb

MOSFET

Der Transistor besteht aus drei Stiften oder Kontakten, mit denen wiederum Kontakt hergestellt wird drei Zonen differenzierte Halbleiter. Bei Bipolaren werden diese Bereiche als Emitter, Basis und Kollektor bezeichnet. Andererseits werden sie bei unipolaren wie dem MOSFET üblicherweise als Source, Gate und Drain bezeichnet. Sie müssen die Datenblätter oder Kataloge gut lesen, um zu wissen, wie Sie ihre Pins gut identifizieren und nicht verwirren können, da der Vorgang davon abhängt.

2n2222 Transistor
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La Tür oder Sockel Es verhält sich wie ein Schalter, der den Stromdurchgang zwischen den beiden anderen Enden öffnet oder schließt. So funktioniert es. Und basierend darauf kann es für zwei Grundfunktionen verwendet werden:

  • Funktion 1: Es kann dazu dienen, elektrische Signale weiterzuleiten oder zu unterbrechen, dh als Schalter für die digitale Elektronik. Dies ist wichtig für das binäre oder digitale System, da Sie durch Steuern des Gatters (mit 0 oder 1) den einen oder anderen Wert an seinem Ausgang (0/1) erhalten können. Auf diese Weise können Logikgatter gebildet werden.
  • Funktion 2: kann auch für analoge Elektronik als Signalverstärker verwendet werden. Wenn eine kleine Intensität die Basis erreicht, kann sie zwischen Kollektor und Emitter in eine größere umgewandelt werden, die als Ausgang verwendet werden kann.

Arten von Transistoren

MOSFET-Symbole

MOSFET-Symbole N und P.

Sobald die grundlegende Operation und ein Teil ihrer Geschichte gesehen wurden, wurden sie im Laufe der Zeit verbessert und Transistoren geschaffen, die für eine bestimmte Art von Anwendung optimiert wurden und alle hervorbringen Diese beiden Familien haben wiederum mehrere Typen:

Denken Sie daran, dass die N-Zone eine Art Halbleiter ist, der mit Donorverunreinigungen dotiert ist, dh fünfwertige Verbindungen (Phosphor, Arsen,…). Dadurch können sie Elektronen abgeben (-), da die Majoritätsträger Elektronen sind, während die Minoritätsträger Löcher (+) sind. Im Fall einer P-Zone ist es umgekehrt, die Mehrheit sind die Löcher (+), deshalb wird es so genannt. Das heißt, sie ziehen Elektronen an. Um dies zu erreichen, wird es mit anderen Akzeptorverunreinigungen, d. H. Dreiwertigen (Aluminium, Indium, Gallium, ...), dotiert. Normalerweise ist der Basishalbleiter normalerweise Silizium oder Germanium, obwohl es andere Typen gibt. Dotierstoffe sind normalerweise in sehr niedrigen Dosen in der Größenordnung von einem Atom Verunreinigungen pro 100.000.000 Atome des Halbleiters. In einigen Fällen können sich schwere oder hochdotierte Bereiche wie P + oder N + bilden, die 1 Verunreinigungsatom pro 10.000 aufweisen.

  • BJT (Bipolartransistor): Es ist der Bipolartransistor, der konventionellste. In diesen muss ein Basisstrom eingespeist werden, um den Kollektorstrom zu regulieren. Im Inneren gibt es zwei Arten:
    • NPN: Wie der Name schon sagt, hat es eine Halbleiterzone, die vom Typ N dotiert ist, um als Emitter zu wirken, ein weiteres zentrales P als Basis und eine andere für den Kollektor ebenfalls vom Typ N.
    • PNP: In diesem Fall ist es umgekehrt, die Basis ist vom Typ N und die restlichen zwei vom Typ P. Dadurch wird das elektrische Verhalten und die Art und Weise, wie es verwendet wird, vollständig geändert.
  • FET (Feldeffekttransistor): Der Feldeffekttransistor und sein bemerkenswertester Unterschied zum BJT ist die Art und Weise, wie er mit seinem Steueranschluss betrieben wird. In diesem Fall erfolgt die Steuerung durch Anlegen einer Spannung zwischen dem Gate und der Source. Innerhalb dieses Typs gibt es mehrere Untertypen:
    • JFET: diejenigen des FET-Übergangs sind verarmt und haben eine Kanal- oder Halbleiterzone, die vom einen oder anderen Typ sein kann. Demnach können sie wiederum sein:
      • Kanal N.
      • Vom Kanal P.
    • MOSFET: sein Akronym stammt von Metal Oxide Semiconductor FET, so genannt, weil eine dünne Schicht aus Siliziumdioxid unter dem Kontakt der Tür verwendet wird, um das notwendige Feld zu erzeugen, mit dem der Stromdurchgang durch seinen Kanal gesteuert werden kann, so dass ein Fluss zwischen ihnen besteht Quelle und Emittent. Der Kanal kann vom Typ P sein, daher gibt es zwei Vertiefungen N für Drain und Source; oder N-Typ mit zwei P-Typ-Vertiefungen für Source und Drain. Sie unterscheiden sich etwas von den oben genannten. In diesem Fall können Sie Folgendes haben:
      • Ablenkung oder Erschöpfung:
        • Kanal N.
        • Vom Kanal P.
      • Verbessert oder verbessert:
        • Kanal N.
        • Vom Kanal P.
      • Andere: TFT, CMOS, ...
  • Andere.

Die Unterschiede beruhen auf der internen Architektur der Halbleiterzonen jeder…

MOSFET

Un MOSFET ermöglicht es Ihnen, große Lasten zu handhaben, was für bestimmte Schaltkreise mit Ihrem Arduino nützlich sein kann, wie Sie später sehen werden. In der Tat machen seine Vorteile es in der modernen Elektronik so nützlich. Es kann als Verstärker oder elektronisch gesteuerter Schalter fungieren. Für jeden von Ihnen gekauften MOSFET-Typ wissen Sie bereits, dass Sie das Datenblatt lesen sollten, um die Eigenschaften anzuzeigen, da sie nicht alle gleich sind.

Der Unterschied zwischen einem von Kanal N und P. ist:

  • Kanal P.: Um Kanal P zu aktivieren, um Strom durchzulassen, wird eine negative Spannung an das Gate angelegt. Die Quelle muss an eine positive Spannung angeschlossen werden. Beachten Sie, dass der Kanal, auf dem sich das Gate befindet, positiv ist, während die Wells für Drain und Source negativ sind. Auf diese Weise wird der Strom durch den Kanal "gedrückt".
  • N-Kanal: In diesem Fall wird eine positive Spannung an das Gate angelegt.

Konklusion sehr billige ArtikelSie können also eine gute Handvoll davon ohne große Kosten kaufen. Hier sind zum Beispiel einige Werbespots, die Sie in Fachgeschäften kaufen können:

Wenn Sie es für höhere Kräfte verwenden, erwärmt es sich, daher ist es gut, a zu verwenden Kühlkörper zum Abkühlen ein bisschen…

Integration mit Arduino

schematisch mit Arduino

Ein MOSFET kann sehr praktisch sein, um Signale mit Ihrem zu steuern Arduino BoardDaher kann es auf ähnliche Weise dienen wie die Relaismodul, Falls du dich erinnerst. Tatsächlich werden MOSFET-Module auch für Arduino verkauft, wie dies bei der der Fall ist Keine Produkte gefunden, einer der Berühmtesten. Mit diesen Modulen haben Sie den Transistor bereits auf einer kleinen Platine montiert und es ist einfacher zu bedienen.

Aber es ist nicht das einzige, das Sie mit Arduino verwenden können, es gibt auch andere recht häufige wie das IRF520, IRF540, die Nennströme von 9.2 bzw. 28 A zulassen, verglichen mit 14 A für den IRF530.

Es gibt aber viele MOSFET-Modelle Es wird nicht allen empfohlen, direkt mit einem Prozessor wie Arduino zu arbeiten aufgrund der Begrenzung der Spannung und Intensität in seinen Ausgängen.

Wenn Sie das IRF530N-Modul verwenden, um zu setzen Ein Beispiel, Sie können den mit SIG gekennzeichneten Stecker auf der Platine mit einem der Pins auf der Platine verbinden Arduino UNO, wie der D9. Verbinden Sie dann GND und Vcc mit den entsprechenden auf der Arduino-Karte, z. B. GND und 5 V, um sie mit Strom zu versorgen.

Um Code Einfach, das dieses einfache Schema regeln würde, wäre das Folgende: Was es tut, ist, die Ausgangslast alle 5 Sekunden passieren zu lassen oder nicht (im Fall unseres Schemas wäre es ein Motor, aber es kann sein, was immer Sie wollen. .):

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
}


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