उन्नत पैकेज MOSFETs कैसे काम करते हैं

एनकैप्सुलेटेड MOSFETs का उपयोग करके एक स्विचिंग पावर सप्लाई या मोटर ड्राइव सर्किट को डिजाइन करते समय, ज्यादातर लोग MOS के ऑन-रेजिस्टेंस, अधिकतम वोल्टेज, आदि, अधिकतम करंट आदि पर विचार करते हैं, और ऐसे कई लोग हैं जो केवल इन कारकों पर विचार करते हैं। ऐसे सर्किट काम कर सकते हैं, लेकिन वे उत्कृष्ट नहीं हैं और औपचारिक उत्पाद डिज़ाइन के रूप में उनकी अनुमति नहीं है।

निम्नलिखित MOSFET की बुनियादी बातों का एक छोटा सा सारांश हैMOSFETड्राइवर सर्किट, जिनका मैं कई स्रोतों से उल्लेख करता हूँ, सभी मूल नहीं हैं। जिसमें MOSFETs, विशेषताओं, ड्राइव और एप्लिकेशन सर्किट की शुरूआत शामिल है। पैकेजिंग MOSFET प्रकार और जंक्शन MOSFET एक FET (एक और JFET) है, इसे संवर्धित या कमी प्रकार, P-चैनल या N-चैनल कुल चार प्रकारों में निर्मित किया जा सकता है, लेकिन केवल संवर्धित N-चैनल MOSFET और संवर्धित P का वास्तविक अनुप्रयोग -चैनल MOSFET, जिसे आमतौर पर NMOS या PMOS कहा जाता है, इन दो प्रकारों को संदर्भित करता है।

जहाँ तक यह सवाल है कि कमी प्रकार के MOSFETs का उपयोग क्यों न किया जाए, इसकी तह तक जाने की अनुशंसा नहीं की जाती है। इन दो प्रकार के संवर्द्धन MOSFETs के लिए, NMOS का उपयोग आमतौर पर इसके कम प्रतिरोध और निर्माण में आसानी के कारण किया जाता है। इसलिए बिजली आपूर्ति और मोटर ड्राइव अनुप्रयोगों को स्विच करने के लिए आमतौर पर एनएमओएस का उपयोग किया जाता है। निम्नलिखित परिचय, लेकिन इससे भी अधिकएनएमओएस-आधारित।

MOSFETs में तीन पिनों के बीच परजीवी समाई होती है, जिसकी आवश्यकता नहीं है, लेकिन विनिर्माण प्रक्रिया की सीमाओं के कारण। ड्राइव सर्किट के डिज़ाइन या चयन में परजीवी कैपेसिटेंस का अस्तित्व कुछ परेशानी का कारण बनता है, लेकिन इससे बचने का कोई तरीका नहीं है, और फिर विस्तार से वर्णित है। जैसा कि आप MOSFET योजनाबद्ध पर देख सकते हैं, नाली और स्रोत के बीच एक परजीवी डायोड है।

इसे बॉडी डायोड कहा जाता है और मोटर जैसे आगमनात्मक भार को चलाने में यह महत्वपूर्ण है। वैसे, बॉडी डायोड केवल व्यक्ति में ही मौजूद होता हैMOSFETsऔर आमतौर पर एकीकृत सर्किट चिप के अंदर मौजूद नहीं होता है। MOSFET ON कैरेक्टरिस्टिक्सऑन का अर्थ है एक स्विच के रूप में कार्य करना, जो एक स्विच बंद करने के बराबर है।

एनएमओएस विशेषताएँ, एक निश्चित मूल्य से अधिक वीजीएस का संचालन करेगा, उस स्थिति में उपयोग के लिए उपयुक्त जब स्रोत ग्राउंडेड (लो-एंड ड्राइव) हो, जब तक कि गेट वोल्टेज 4V या 10V हो। पीएमओएस विशेषताएँ, एक निश्चित मूल्य से कम वीजीएस संचालित होंगी, उस स्थिति में उपयोग के लिए उपयुक्त जब स्रोत वीसीसी (हाई-एंड ड्राइव) से जुड़ा हो। हालाँकि, हालाँकि PMOS को आसानी से एक उच्च अंत ड्राइवर के रूप में उपयोग किया जा सकता है, NMOS का उपयोग आमतौर पर बड़े प्रतिरोध, उच्च कीमत और कुछ प्रतिस्थापन प्रकारों के कारण उच्च अंत ड्राइवरों में किया जाता है।

पैकेजिंग MOSFET स्विचिंग ट्यूब हानि, चाहे वह NMOS या PMOS हो, चालन के बाद ऑन-प्रतिरोध मौजूद होता है, जिससे कि वर्तमान इस प्रतिरोध में ऊर्जा की खपत करेगा, खपत की गई ऊर्जा के इस हिस्से को चालन हानि कहा जाता है। छोटे ऑन-प्रतिरोध वाले MOSFET का चयन करने से चालन हानि कम हो जाएगी। आजकल, छोटी शक्ति MOSFET का ऑन-रेज़िस्टेंस आम तौर पर दसियों मिलिओहम के आसपास होता है, और कुछ मिलिओहम भी उपलब्ध हैं। जब यह संचालित होता है और कट जाता है तो MOS को एक पल में पूरा नहीं किया जाना चाहिए। MOS के दोनों तरफ वोल्टेज होता है घटने की प्रक्रिया, और इसके माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा के बढ़ने की प्रक्रिया होती है। इस समय के दौरान, MOSFET का नुकसान वोल्टेज और करंट का उत्पाद होता है, जिसे स्विचिंग लॉस कहा जाता है। आमतौर पर स्विचिंग हानि चालन हानि से बहुत बड़ी होती है, और स्विचिंग आवृत्ति जितनी तेज़ होगी, हानि उतनी ही अधिक होगी। चालन के क्षण में वोल्टेज और करंट का उत्पाद बहुत बड़ा होता है, जिसके परिणामस्वरूप बड़ी हानि होती है।

स्विचिंग समय को छोटा करने से प्रत्येक चालन पर हानि कम हो जाती है; स्विचिंग आवृत्ति कम करने से प्रति यूनिट समय स्विचों की संख्या कम हो जाती है। ये दोनों दृष्टिकोण स्विचिंग घाटे को कम कर सकते हैं। चालन के क्षण में वोल्टेज और धारा का उत्पाद बड़ा होता है, और परिणामी हानि भी बड़ी होती है। स्विचिंग समय को छोटा करने से प्रत्येक चालन पर होने वाले नुकसान को कम किया जा सकता है; स्विचिंग आवृत्ति को कम करने से प्रति यूनिट समय स्विचों की संख्या कम हो सकती है। ये दोनों दृष्टिकोण स्विचिंग घाटे को कम कर सकते हैं। ड्राइविंग, द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की तुलना में, आमतौर पर यह माना जाता है कि पैक किए गए MOSFET को चालू करने के लिए किसी करंट की आवश्यकता नहीं होती है, जब तक कि जीएस वोल्टेज एक निश्चित मूल्य से ऊपर है। ऐसा करना आसान है, हालाँकि, हमें गति की भी आवश्यकता है। इनकैप्सुलेटेड MOSFET की संरचना को GS, GD के बीच परजीवी कैपेसिटेंस की उपस्थिति में देखा जा सकता है, और MOSFET की ड्राइविंग, वास्तव में, कैपेसिटेंस की चार्जिंग और डिस्चार्जिंग है। कैपेसिटर को चार्ज करने के लिए करंट की आवश्यकता होती है, क्योंकि कैपेसिटर को तुरंत चार्ज करने को शॉर्ट सर्किट के रूप में देखा जा सकता है, इसलिए तात्कालिक करंट बड़ा होगा। MOSFET ड्राइवर का चयन/डिज़ाइन करते समय ध्यान देने वाली पहली बात तात्कालिक शॉर्ट-सर्किट करंट का आकार है जो प्रदान किया जा सकता है।

ध्यान देने वाली दूसरी बात यह है कि, आमतौर पर हाई-एंड ड्राइव एनएमओएस में उपयोग किया जाता है, ऑन-टाइम गेट वोल्टेज को स्रोत वोल्टेज से अधिक होना चाहिए। हाई-एंड ड्राइव MOSFET चालन स्रोत वोल्टेज और ड्रेन वोल्टेज (VCC) समान हैं, इसलिए VCC 4 V या 10 V की तुलना में गेट वोल्टेज। यदि एक ही सिस्टम में, VCC से बड़ा वोल्टेज प्राप्त करने के लिए, हमें इसमें विशेषज्ञ होना होगा बूस्टिंग सर्किट. कई मोटर चालकों के पास एकीकृत चार्ज पंप हैं, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि MOSFET को चलाने के लिए पर्याप्त शॉर्ट-सर्किट करंट प्राप्त करने के लिए आपको उचित बाहरी कैपेसिटेंस का चयन करना चाहिए। 4V या 10V का उपयोग आमतौर पर MOSFET के ऑन-स्टेट वोल्टेज में किया जाता है, बेशक, डिज़ाइन में एक निश्चित मार्जिन की आवश्यकता होती है। वोल्टेज जितना अधिक होगा, ऑन-स्टेट गति उतनी ही तेज़ होगी और ऑन-स्टेट प्रतिरोध उतना ही कम होगा। आजकल, विभिन्न क्षेत्रों में छोटे ऑन-स्टेट वोल्टेज वाले MOSFETs का उपयोग किया जाता है, लेकिन 12V ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम में, आमतौर पर 4V ऑन-स्टेट पर्याप्त होता है। MOSFET ड्राइव सर्किट और इसका नुकसान।