Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Pytanie o Mosfet,czyli na co nam pozwala ?

Młody97 29 Jul 2015 12:31 2250 8
  • #1
    Młody97
    Level 8  
    Witam
    Z tego co mi wiadomo Mosfety są znacznie szybsze od bipolarow(szybsze przełączanie prądów) mają ujemny wspołczynnik temperaturowy, więc się nie spalą pod wpływem narastającej temperatury. Co więcej mają pewien współczynnik wzmacniający czyli transkonduktancje, ponadto posiadają współczynnik wzmocnienia napięciowego.
    I tu moje pytanie. Jako że bipolary dają nam znacznie większe prądy obciążenia dla różnych układów, to co nam dają mosfety ? Czy ich wzmocnienie napięcia jest duże, tak jak wzmocnienie prądowe w bipolarach ? C
    o jest ich taką charakterystyczną rzecząże sąone stosowane w układach wzmacniaczy audio ?
    Wiem jedynie że lepiej przenoszą HF na głośniki bo są szybkie. Bo skoro są stosowane we wzmacniaczach to muszą"wzmacniać".
    Pozdrawiam
  • #2
    jarek_lnx
    Level 43  
    Quote:
    Z tego co mi wiadomo Mosfety są znacznie szybsze od bipolarow(szybsze przełączanie prądów)
    To fakt szczególnie wyłączanie bipolarnego trwa długo.

    Quote:
    mają ujemny wspołczynnik temperaturowy, więc się nie spalą pod wpływem narastającej temperatury.
    Nie prawda, nie czytaj przestarzałych książek, współczesne MOSFET,y mają dodatni (wzrost prądu przy wzroście temperatury), ujemny miały dawne "lateral-MOSFET" produkowane w niewielkich ilościach do zastosowań audio.

    Quote:
    Co więcej mają pewien współczynnik wzmacniający czyli transkonduktancje, ponadto posiadają współczynnik wzmocnienia napięciowego.
    Transkonduktancje mają dużo mniejszą od bipolarnych, wzmocnienie napięciowe zależy od rezystancji obciążenia, nie jest to cecha tranzystora. Bipolarny ma większą transkonduktancję przez co łatwo uzyskać duże wzmocnienie lub lepszą liniowość. Duże napięcie nasycenia MOSFETowego stopnia wyjściowego powoduje gorszą sprawność w Holtonie, w niektórych konstrukcjach poprawiają to przez podniesienie napięcia zasilania stopnia wzmaciacza napieciowego.

    Quote:
    I tu moje pytanie. Jako że bipolary dają nam znacznie większe prądy obciążenia dla różnych układów, to co nam dają mosfety ?

    Większe prądy - to raczej w MOSFETach przynajmniej pracujących jako klucze.

    Quote:
    Co jest ich taką charakterystyczną rzecząże są one stosowane w układach wzmacniaczy audio ?
    Niska cena i marketing - błędna opinia że są bardziej liniowe, albo że zachowują się podobnie do lamp, argument techniczny to brak drugiego przebicia (chociaż te najnowsze mają termiczną niestabilność która działa podobnie).

    Quote:
    Wiem jedynie że lepiej przenoszą HF na głośniki bo są szybkie.
    Współczesne bipolarne stopnie wyjściowe też radzą sobie nieźle do kilku MHz - nie o to chodzi żeby wzmacniać ultradźwięki, ale żeby można było uzyskać stabilną pracę pętli sprzężenia zwrotnego.
    Quote:

    Bo skoro są stosowane we wzmacniaczach to muszą"wzmacniać".
    W wielu wzmacniaczach np popularny Holton są stosowane tylko w stopniu wyjściowym, gdzie pracują jako wtórnik ze wzmocnieniem napięciowym <1, a wydajność prądowa stopnia poprzedniego - wzmocnienia napięciowego, musi być podobna jak w bipolarnym, bo choć statycznie bramka MOSFET'a nie pobiera prądu, to przy dynamicznych zmianach już tak.
  • #3
    DVDM14
    Level 35  
    MOSFET przede wszystkich królują w układach przełączający (impulsowych). Wielokrotnie szybsze przełączanie, zdolność przewodzenia dużych prądów, zazwyczaj mniejsze straty przewodzenia... Ponadto znacznie łatwiejsze sterowanie - żeby utrzymać MOSFET włączonym nie trzeba żadnych specjalnych zabiegów (starczy przeładować w celu przełączenia pojemność bramki, potem tranzystor pozostaje otwarty bez dodatkowego poboru prądu przez bramkę), sterownik musi się "wysilić" tylko w chwili samego przełączania (impuls prądu potrzebny do przeładowania bramki), podczas gdy aby nasycić tranzystor bipolarny tak, by bez problemu przewodził kilkanaście amper trzeba mu przez cały czas włączenia "pakować w bazę" prąd sięgający ampera...

    Jeśli chodzi o wzmocnienia, to musisz zrozumieć że MOSFET i BJT są sterowane inaczej. W tranzystorze bipolarnym prąd wyjściowy jest proporcjonalny do prądu przepływającego przez bazę, za to w MOSFET prąd jest proporcjonalny do napięcia jakie przyłożysz do bramki i zasadniczo nie płynie żaden "prąd bramki". Oczywiście to założenia dla układu wspólnego emitera/źródła.

    O walorach w układach liniowych (np. audio) wypowiedział się już poprzednik.

    Jeśli chcesz szukać dalej, to istnieją jeszcze tranzystory IGBT będące hybrydą obu technologii (chociaż będące czymś więcej niż sumą cech ich obu). Te są używane niemal wyłącznie w układach przełączających wielkiej mocy.
  • #4
    User removed account
    User removed account  
  • #5
    DVDM14
    Level 35  
    jarek_lnx wrote:

    Quote:
    mają ujemny wspołczynnik temperaturowy, więc się nie spalą pod wpływem narastającej temperatury.
    Nie prawda, nie czytaj przestarzałych książek, współczesne MOSFET,y mają dodatni (wzrost prądu przy wzroście temperatury), ujemny miały dawne "lateral-MOSFET" produkowane w niewielkich ilościach do zastosowań audio.


    Właśnie coś mi się przypomniało. Większość MOSFET-ów ma dodatni współczynnik temperaturowy ale... rezystancji kanału, nie prądu drenu. Czyli wraz ze wzrostem temperatury maleje jego prąd (zakładając takie samo wysterowanie i napięcie Vds).

    Co prawda w żaden sposób nie chroni to tranzystor przed spaleniem w zwykłym układzie (różnica nie jest tak wielka, by ograniczyć prąd do bezpiecznej wartości), ale powoduje coś innego - znacznie ułatwia łączenie równoległe tranzystorów, jako że dzięki temu zachowaniu występuje znacznie mniejsze ryzyko sytuacji, w której jeden z tak połączonych tranzystorów przejmie większość prądu przepływającego przez całość.
  • #6
    User removed account
    User removed account  
  • #7
    jony
    Electronics specialist
    prosiaczekmalaryczny wrote:

    Inaczej jest w tranzystorach unipolarnych, gdzie prąd drenu maleje wzraz ze wzrostem temperatury.
    Między innymi dlatego też tranzystory unipolarne swobodnie można łączyć równolegle bez stosowania rezystorów wyrównawczych.


    Nie to nie tak życie nie jest takie proste.
    Dowolny tranzystor polowy typu MOS (N-Ch jak i P-Ch) ma dodatni, ujemny lub zerowy współczynnik temperaturowy, a który akurat będzie miał zależy od prądu drenu i napięcie Ugs.
    W praktyce wszystkie MOSFET'y typu "wertykalnego" ma ujemny współczynnik temperatury. Co potwierdza analiza danych katalogowych a konkretnie analiza charakterystyki Id=f(Ugs), "Typical Transfer characteristics", Figure 3, str. 3 tu:
    http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf6775mpbf.pdf
    Gdzie wyraźnie widać że przy stałym napięcie Ugs prąd rośnie wraz ze wzrostem temperatury.

    Tu kolejny przykład
    http://www.pcpaudio.com/pcpfiles/transistores/IRFP240.pdf
    Gdzie wyraźnie widać punkt o zerowym dryfcie temperaturowym. I tak dla IRFP240 punkt ten leży przy Ugs≈ +6.5V, Id≈15A. A powyżej tego punktu dryft zmienia znak dodatni.

    Ciekawie to wygląda w wypadku tranzystorów typu "lateral-MOSFET"
    http://documentation.renesas.com/doc/products/transistor/rej03g0906_2sk1056ds.pdf
    Gdzie na Typical Transfer Characteristics, str. 5 wyrażanie widać że powyżej Id > 100mA tranzystor ten jest stabilny termicznie.
  • #8
    DVDM14
    Level 35  
    jony wrote:
    prosiaczekmalaryczny wrote:

    Inaczej jest w tranzystorach unipolarnych, gdzie prąd drenu maleje wzraz ze wzrostem temperatury.
    Między innymi dlatego też tranzystory unipolarne swobodnie można łączyć równolegle bez stosowania rezystorów wyrównawczych.


    Nie to nie tak życie nie jest takie proste.
    Dowolny tranzystor polowy typu MOS (N-Ch jak i P-Ch) ma dodatni, ujemny lub zerowy współczynnik temperaturowy, a który akurat będzie miał zależy od prądu drenu i napięcie Ugs.
    W praktyce wszystkie MOSFET'y typu "wertykalnego" ma ujemny współczynnik temperatury. Co potwierdza analiza danych katalogowych a konkretnie analiza charakterystyki Id=f(Ugs), "Typical Transfer characteristics", Figure 3, str. 3 tu:
    http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf6775mpbf.pdf
    Gdzie wyraźnie widać że przy stałym napięcie Ugs prąd rośnie wraz ze wzrostem temperatury.


    Widać mamy do czynienia z dwoma osobnymi charakterystykami. Albowiem tak wygląda zależność temperaturowa Rds dla wskazanego wyżej RPF240 wygląda tak:

    Pytanie o Mosfet,czyli na co nam pozwala ?

    Jak widać współczynnik temperaturowy rezystancji jest wyraźnie dodatni (opór rośnie wraz z temperaturą, a wiadomo - wyższa rezystancja ogranicza prąd), ale charakterystyka wzmocnienia również jest dodatnia - to samo napięcie przyłożone do bramki pozwoli na przepływ większego prądu jeżeli temperatura złącza jest wyższa (ale też do pewnej wartości prądu):

    Pytanie o Mosfet,czyli na co nam pozwala ?

    Jak widać jest to troszkę bardziej skomplikowana kwestia.

    W trybie liniowym pracy musimy brać pod uwagę oba współczynniki, ale jeżeli mówimy o kluczu pracującym w pełnym nasyceniu myślę, że możemy brać pod uwagę jedynie charakterystykę temperaturową rezystancji kanału (klucz i tak jest w pełni otwarty, więc wzmocnienie nie ma już znaczenia).
  • #9
    trymer01
    Level 43  
    Łączyć równolegle można było MOSFET-y typu "lateral".
    Nowoczesne MOSFET-y są przeznaczone głównie do pracy impulsowej - i można je łączyć równolegle pod warunkiem pewnego wysterowania przy pracy impulsowej (jako klucz - dwa stany: pełne otwarcie i pełne zatkanie).
    Przy pracy liniowej (np. we wzm. audio) - do której to pracy nie są one przeznaczone (co nie znaczy że nie da się ich do tego zmusić) łączenie równolegle to proszenie się o kłopoty i nawet nie z powodu wsp. termicznego Rds, czy ZTC ale przede wszystkim z powodu różnego Vgs. Nawet stosowanie tranzystorów z jednej partii prod. nie daje pewności, że tak połączone tranzystory będą równo obciążone - wręcz jest to loteria. Natomiast stosowanie rezystorów wyrównawczych (źródłowych) mija się z celem właśnie z powodu dużej wartości Vgs rzędu 5V - to jest wartość ok. 5 x większa niż Ube w BJT co powoduje ogromne straty mocy i duże ilości ciepła.