Podstawy

Tranzystory

T

polowe

MOSFET

TRANZYSTORY dla POCZĄTKUJĄCYCH Część 23

W niniejszym odcinku podane są informa−

zystora nie powinna przeszkadzać... Widzisz

21b). Gdyby impulsy miały wypełnienie

cje na temat specyficznych cech tranzysto−

problem?

50%, na bramce panowałoby napięcie stałe

rów MOSFET, które trzeba znać i uwzglę−

Rezystancja R1 z pojemnością bramka−

rzędu 4,5V, a więc tranzystor byłby ciągle

dniać w niektórych zastosowaniach. Wia−

źródło tranzystora daje stałą czasową rzędu

otwarty (linie przerywane na rysunku 21b).

domości te są niezbędne każdemu elektro−

100µs (100kΩ*1nF) i tworzy filtr – obwód

Koniecznie trzeba zmniejszyć wartość R1.

nikowi do prawidłowego wykorzystania

uśredniający. W rzeczywistości jest jeszcze

Zmniejszyć, by przebiegi wyglądały przynaj−

tych pożytecznych elementów.

gorzej ze względu na tzw. zjawisko Millera

mniej jak na rysunku 22a, a najlepiej całko−

i pojemność dren−bramka, ale nie wchodźmy

wicie usunąć, by wyglądały jak na rysunku

Prawdopodobnie jesteś zachwycony wła−

w szczegóły.

22b. Przecież w pojemności bramkowej MO−

ściwościami MOSFET−ów, omówionych

SFET−a gromadzi się pewna ilość energii. Naj−

w poprzednim odcinku. Rzeczywiście, do

pierw tę pojemność trzeba jak najszybciej na−

wielu zastosowań są to wymarzone tranzy−

ładować, a potem jak najszybciej rozładować.

story, zdecydowanie lepsze niż zwykłe tran−

Dlaczego jak najszybciej? Jeśli proces łado−

zystory bipolarne. Ale nie myśl, że MO−

wania i rozładowania będzie przebiegał wol−

SFET−y to elementy idealne. Muszę Ci zwró−

no, wtedy przełączanie będzie powolne

cić uwagę na dwie istotne cechy, które często

i w tranzystorze będzie się wtedy wydzielać

dają o sobie znać, i to w bolesny sposób.

znaczna moc – wystąpią duże straty przełącza−

nia – pokazano to na rysunku 22. Jeśli ładowa−

Pojemności

nie i rozładowywanie będzie szybkie, jak na

Po pierwsze chodzi

rysunku 22b, straty mocy w tranzystorze będą

o pojemności, a zwła−

niewielkie. Jeśli czasy te będą znaczne (rysu−

szcza pojemność mię−

nek 22a), tranzystor będzie się silnie grzał.

dzy bramką a pozo−

Policzmy teraz, w ciągu jakiego czasu

stałymi elektrodami

prąd 10mA naładuje pojemność 1nF do na−

– zobacz rysunek 20.

pięcia 10V:

W MOSFET−ach mo−

cy pojemności te są

t = CU/I

rzędu 1nF. Czy ten

t = 1nF*10V / 10mA = 1000ns

jeden nanofarad to

Rys. 20 Pojemności

znikoma pojemność

wewnętrzne

Rys. 21 Przykładowy układ pracy

Rys. 22 Straty mocy

i nie ma się czym

podczas przełączania

przejmować? Wprost przeciwnie!

Okazuje się, że przy

Wiesz, że MOSFET−y często pracują

wąskich

impulsach

w układach impulsowych przy częstotliwo−

o częstotliwości 100kHz,

ściach rzędu dziesiątek, a nawet setek kilo−

czemu odpowiada okres

herców. Cieszyłeś się, że obwód bramki nie

10µs, tranzystor w ogóle

pobiera prądu – słusznie, ale dotyczy to tylko

nie zdoła się otworzyć,

pracy statycznej. Przeanalizujmy teraz, co

bo w czasie impulsu do−

dzieje się w układzie z rysunku 21, gdzie datniego napięcie na

przy częstotliwości 100kHz bramka tranzy−

bramce nie zdoła wzro−

stora sterowana jest przez rezystor R1 o du−

snąć powyżej progu

żej wartości 100kΩ. Jeśli w obwodzie bram−

włączania tranzystora

ki nie płynie prąd, to chyba obecność tego re−

(linie ciągłe na rysunku

38

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

Podstawy

1000ns, czyli jedna mikrosekunda – to dużo,

łane ładunkami statycznymi zdarzają się nie−

bardzo dużo, jak na szybkie układy impulso−

zmiernie rzadko. Znacznie gorzej z małymi

we. Dlatego zapamiętaj raz na zawsze, że

MOSFET−ami typu BS170, BS107, BS250. Są

przy pracy impulsowej obwody sterujące

one delikatne i naprawdę łatwo je uszkodzić.

bramkę MOSFET−a muszą mieć jak najwięk−

Należy obchodzić się z nimi bardzo ostrożnie:

szą wydajność prądową. Naprawdę nie za−

przechowywać je wetknięte w czarną przewo−

szkodzi, gdy wydajność będzie rzędu nawet

dzącą gąbkę, uziemić stanowisko pracy, uzie−

1A. Właśnie dlatego często stosuje się tran−

mić grot lutownicy, rozładowywać swe ciało

zystorowy wtórnik symetryczny jak na ry−

często dotykając uziemienia i czarnej gąbki, itd.

sunku 23a, bądź równolegle łączy bramki

Ze względu na tę wrażliwość zalecam taką wła−

wg rysunku 23b.

śnie ostrożność podczas testowania małych

MOSFET−ów za pomocą omomierza wg ry−

Rys. 24 Schematy

sunku 26 − w czasie takich prób można je nieo−

zastępcze

czekiwanie bezpowrotnie zepsuć (duży opór wg

rysunku 26 oznacza, że omomierz pokazuje

Nie musisz wgłębiać się

wartość nieskończenie wielką).

w szczegóły − tranzystor

Na koniec mam dla Ciebie jeszcze jedną

z rysunku 25 w rzeczy−

dobrą wiadomość − generalnie wyprowadze−

wistości zachowuje się

nia MOSFET−ów są znormalizowane − typo−

jak dioda z rysunku 24.

wy układ wyprowadzeń znajdziesz na rysun−

ZAWSZE WIĘC PAMIĘTAJ

ku 27. MOSFET−y mocy zawsze mają podany

O OBECNOŚCI TEJ DIO−

rozkład wyprowadzeń. Bardzo rzadko można

DY! Dotyczy to jednak

spotkać małe MO−

tylko

MOSFET−ów,

SFET−y w obudo−

a nie JFET−ów.

wie TO−92, gdzie

Rys. 23 Stopnie sterujące w szybkich

kolejność wypro−

układach

wadzeń jest inna

(DGS albo GDS

Rys. 27 Układ wy−

Początkujący się dziwią, bo wiedzą tylko,

zamiast SGD).

prowadzeń

iż MOSFET−y są sterowane napięciowo, a tu

Cenne infor−

widzą stopnie sterujące silniejsze niż w zwy−

macje katalogowe dotyczące MOSFET−ów

kłych tranzystorach.

i JFET−ów zamieszczone były na wkładce

Ale uwaga – problem pojemności i jej

w EdW 11/98.

przeładowania ma znaczenie tylko przy

Oprócz klasycznych MOSFET−ów z kana−

większych częstotliwościach. Przy pracy sta−

łem N i P spotkasz też MOSFET−y z dwoma

tycznej i przy małych częstotliwościach nie

bramkami. Są używane w układach w.cz. jako

trzeba się nim przejmować i bramka MO−

stopnie wejściowe, wzmacniacze o napięciowo

SFET−a może być sterowana przez obwód

regulowanym wzmocnieniu, mieszacze, itd. Nie

o dużej oporności.

Rys. 25 Szczegółowy schemat zastępczy

będziemy wgłębiać się w ten temat, ale są to jed−

Niemniej stosując MOSFET−y w różnych

ne z nielicznych MOSFET−ów zubożonych (de−

nietypowych układach również warto pamiętać

pletion mode). Możesz traktować takiego dzi−

o pojemnościach między bramką a pozostałymi

Podsumowanie

woląga jako kaskodowe połączenie dwóch zu−

elektrodami. Czasem niespodziankę sprawia

Ogólnie biorąc, MOSFET−y to bardzo użytecz−

bożonych MOSFET−ów według rysunku 28.

pojemność bramka−dren, przez którą do obwo−

ne elementy. Nie ma najmniejszego powodu,

du drenu przenikają impulsy sterujące bramkę.

żebyś się ich bał i nie wykorzystywał ich wspa−

niałych zalet. Jeśli do tej pory miałeś jakiekol−

Dioda

wiek obawy – śmiało zacznij je stosować. Nie

Druga bardzo ważna sprawa to obecność pa−

bój się − jeśli chodzi o podatność na uszkodze−

sożytniczej diody między drenem a źródłem.

nia, to MOSFET−y mocy, np. BUZ10, BUZ11,

Wbij sobie do głowy raz na zawsze, że choć

IRF540, itd., sprawują się bardzo dobrze. Na−

używamy symbolów MOSFET−ów z rysunku

prawdę niełatwo je zepsuć. Uszkodzenia wywo−

24a, w rzeczywistości zawsze zawierają dio−

dę, jak pokazano na rysunku 24b. W normal−

Rys. 26 Sprawdzanie za pomocą

Rys. 28 MOSFET dwubramkowy

nych warunkach pracy nie przeszkadza ona,

omomierza

bo jest spolaryzowana zaporowo. Jednak

I tyle na początek

MOSFET−y są bardzo często stosowane w nie−

powinieneś

wiedzieć

typowych układach, choćby jako przełączniki

o tranzystorach polo−

sygnałów zmiennych. Wtedy obowiązkowo

wych. Jeśli czegoś nie

trzeba uwzględnić obecność tej diody. Czasem

zrozumiałeś, napisz do

nawet bywa ona wykorzystywana (jej prąd

Redakcji. Jeśli zrozu−

przewodzenia jest taki sam jak tranzystora).

miałeś i przestałeś się

Skąd ta dioda? W procesie produkcyjnym

bać wszelkich FET−ów,

powstają nieodłączne pasożytnicze złącza

również napisz!

oraz struktury i w rezultacie dokładniejszy

schemat zastępczy wygląda jak na rysunku 25.

Piotr Górecki

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

39