MOSFET-ийг юунд ашигладаг вэ?

MOSFET програмуудыг ойлгох нь яагаад чухал вэ?

гэж юу вэ а MOSFET- ийг ашигласан уу?
Ухаалаг электроник, сэргээгдэх эрчим хүч, дижитал автоматжуулалтын өнөөгийн ертөнцөд энэ асуулт улам бүр чухал болж байна. MOSFET (Металл-оксид-хагас дамжуулагч талбайн нөлөөллийн транзистор) нь цахилгааны инженерчлэлийн хамгийн үндсэн, олон талт бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг юм.

Та утсаа цэнэглэж байгаа, цахилгаан мотор удирдаж байгаа эсвэл нарны эрчим хүчийг ашиглах боломжтой эрчим хүч болгон хувиргаж байгаа эсэхээс үл хамааран MOSFET нь тайзны ард бараг үргэлж чимээгүй ажилладаг. Энэ нь өндөр хурдны электрон унтраалга эсвэл өсгөгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд хэлхээнд энерги хэрхэн урсаж байгааг тодорхойлдог.

MOSFET хэрхэн ажилладаг, юунд ашиглагдаж байгааг ойлгох нь хэрэглээний цахилгаан хэрэгсэл, цахилгаан машин, 5G холбооны систем хүртэлх орчин үеийн технологийн бараг бүх сегментийг яагаад давамгайлж байгааг харуулж байна.

 

MOSFET гэж юу вэ, энэ нь хэрхэн ажилладаг вэ?

MOSFET нь метал-оксид-хагас дамжуулагч талбар-нөлөөлөгч транзистор гэсэн үгийн товчлол бөгөөд гүйдэл гэхээсээ илүү хүчдэл ашиглан цахилгаан гүйдлийн урсгалыг хянадаг талбарт нөлөөллийн транзисторын (FET) төрөл юм. Энэ нь эрчим хүчний хэмнэлттэй бөгөөд аналог болон дижитал хэрэглээнд тохиромжтой.

Үндсэн бүтэц

Ердийн MOSFET нь дөрвөн үндсэн бүсээс бүрдэнэ.

• Эх сурвалж (S):  Тээвэрлэгчид (электрон эсвэл нүх) ордог газар.

• Ус зайлуулах (D):  тээвэрлэгчид төхөөрөмжөөс гарах газар.

• Хаалга (G):  Тусгаарлагч ислийн давхаргаар дамжин тээвэрлэгчдийн урсгалыг хянадаг.

• Субстрат (Их бие):  Төхөөрөмжийн суурийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

Хаалга руу хүчдэл өгөх үед энэ нь цахилгаан орон үүсгэдэг бөгөөд энэ нь эх үүсвэр ба ус зайлуулах хооронд гүйдэл дамжуулах боломжийг олгодог. Хаалганы хүчдэлийг арилгах үед суваг хаагдаж, гүйдлийн урсгалыг зогсооно. Энэхүү энгийн механизм нь MOSFET-ийг хэт хурдан шилжүүлэгчийн үүргийг гүйцэтгэх боломжийг олгодог.

MOSFET-ийн төрлүүд

Төрөл	Дэд ангилал	Гол онцлог	Нийтлэг програмууд
N-суваг MOSFET	Сайжруулах горим	Хаалга эерэг байх үед ажилладаг	Цахилгаан хангамж, моторын жолооч
P-суваг MOSFET	Сайжруулах горим	Хаалга сөрөг байх үед ажилладаг	Доод талын шилжүүлэлт
N-суваг MOSFET	Устгах горим	Ихэвчлэн ON, хаалганы хүчдэлээр унтрах	Өсгөгчийн хэвийсэн хэлхээ
P-суваг MOSFET	Устгах горим	Ихэвчлэн ON, эерэг хүчдэлээр унтардаг	Дохио боловсруулах хэлхээ

N-сувгийн MOSFET-ийг ихэнх хүч чадал, өндөр хурдтай сэлгэн залгах програмуудад илүүд үздэг, учир нь тэдгээрийн эсэргүүцэл бага (Rds(on)), илүү хурдан ажиллагаатай байдаг.

 

MOSFET яагаад ийм өргөн хэрэглэгддэг вэ?

MOSFET-ийн өргөн хэрэглээ нь гүйцэтгэл, үр ашиг, өргөтгөх чадварын өвөрмөц хослолоос үүдэлтэй. Инженерүүд яагаад бусад транзисторын төрлөөс илүү MOSFET-ийг сонгодог болохыг олж мэдье.

1. Өндөр үр ашиг, бага эрчим хүчний алдагдал

MOSFET нь хүчдэлээр ажилладаг төхөөрөмж учраас хаалганы гүйдлийг хамгийн бага зарцуулдаг. Энэ нь тэдгээрийг зөөврийн төхөөрөмж, сэргээгдэх эрчим хүчний систем гэх мэт эрчим хүчний мэдрэмтгий хэрэглээнд төгс болгодог.

2. Шилжүүлэгчийн өндөр хурд

Тэд нано секундын дотор ON-оос OFF руу шилжиж, өндөр давтамжийн хувиргагч болон хурдан дижитал логик хэлхээг идэвхжүүлдэг.

3. Авсаархан, өргөтгөх боломжтой дизайн

MOSFET-ийг IC чипүүдэд нэгтгэх эсвэл цахилгаан эрчим хүчний электроникийн салангид бүрэлдэхүүн хэсэг болгон ашиглах боломжтой бөгөөд энэ нь бүтээгдэхүүний хэмжээг уян хатан болгох боломжийг олгодог.

4. Оролтын өндөр эсэргүүцэл

Энэ онцлог нь MOSFET-ууд нь бага хэмжээний оролтын гүйдэл татдаг бөгөөд энэ нь холбооны системд дохиог өсгөхөд маш сайн болгодог.

5. Дулааны тогтвортой байдал

Орчин үеийн хүчирхэг MOSFET нь хүнд даацын нөхцөлд өндөр дулаан ялгаруулж, найдвартай байдлыг хангадаг цахиурын оновчтой бүтэцтэй.

 

Үндсэн хэрэглээ: MOSFET-ийг юунд ашигладаг вэ?

Одоо бид MOSFET хэрхэн ажилладагийг ойлгосны дараа тэдгээрийг бодит нөхцөл байдалд хаана ашиглаж байгааг харцгаая.
Ухаалаг утаснаас эхлээд цахилгаан машин хүртэл MOSFET нь хүчдэл, гүйдэл, эрчим хүчний хэмнэлтийг удирдахад зайлшгүй шаардлагатай.

 

1. Эрчим хүчийг солих ба хувиргах

MOSFET нь цахилгаан хангамжийн нэгж (PSU), DC-DC хувиргагч, унтраалга горимын тэжээлийн хангамж (SMPS) -ийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг юм.

Эдгээр нь хувьсах гүйдлийг тогтмол гүйдэл болгон хувиргах, гаралтын хүчдэлийг зохицуулах өндөр хурдны унтраалгын үүрэг гүйцэтгэдэг.

Тэдний өндөр сэлгэн залгах давтамж нь жижиг индуктор ба конденсаторыг ашиглах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь хэлхээний нийт хэмжээг бууруулдаг.

Хэрэглээнд зөөврийн компьютерын адаптер орно ., LED драйвер, серверийн тэжээлийн модуль, батерейны цэнэглэгч

 

2. Моторын удирдлага ба үйлдвэрлэлийн автоматжуулалт

Аж үйлдвэрийн ертөнцөд MOSFET моторын жолооч нар робот техник, туузан дамжуулагч, CNC машин, гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэлд ашигладаг моторын нарийн хяналтыг баталгаажуулдаг.

Эдгээр нь хөдөлгүүрт өгсөн хүчдэлийн импульсийн өргөнийг тохируулах замаар хувьсах хурдыг хянах боломжийг олгодог.

PWM (импульсийн өргөн модуляц) удирдлагаар дамжуулан жигд эхлэх, хурдасгах, тоормослох боломжийг олгоно.

Тэдгээрийг хурдан солих нь эрчим хүчний зарцуулалтыг бууруулж, гүйцэтгэлийн тогтвортой байдлыг сайжруулдаг.

 

3. Автомашины электроник

Автомашины салбар бол MOSFET-ийн хамгийн том хэрэглэгчдийн нэг юм.

Цахилгаан тээврийн хэрэгсэл (EVs) болон эрлийз автомашинууд нь өндөр хүчдэлийн батерей болон инвертерийг удирдахад MOSFET-д тулгуурладаг.

Самбар дээрх цэнэглэгч, DC-DC хувиргагч, мотор хянагч нь үр ашиг, дулааны хяналтанд MOSFET ашигладаг.

Advanced Driver-Assistance Systems (ADAS) нь камер болон радарын модулиудад MOSFET ашигладаг.

Ашиг тус:

Эрчим хүчний өндөр нягтрал

Шилжүүлгийн алдагдал бага

Бодит цагийн тээврийн хэрэгслийн удирдлагад хурдан хариу үйлдэл үзүүлэх

 

4. Хэрэглээний электрон бараа

Ухаалаг утаснаас ухаалаг зурагт хүртэл MOSFET нь чимээгүй боловч амин чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Хүчдэл тогтворжуулахын тулд эрчим хүчний зохицуулалтын хэлхээнд ашигладаг.

LED дэлгэц дээрх дэлгэцийн арын гэрэлтүүлгийг хянах.

Цэнэглэгч болон тэжээлийн адаптерийн эрчим хүчний хэмнэлтийг удирдах.

Дохио тодорхой болгохын тулд аудио өсгөгч болон RF хэлхээг дэмжинэ.

MOSFET ашигладаг нийтлэг төхөөрөмжүүд:  зөөврийн компьютер, таблет, тоглоомын консол, өмсдөг төхөөрөмж, гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл.

 

5. Сэргээгдэх эрчим хүч ба инвертерийн систем

Нарны эрчим хүчний систем болон салхин турбинуудад MOSFET нь тогтмол гүйдлийн хүчийг хувьсах гүйдэл болгон үр ашигтай хувиргахад тусалдаг.

Нарны инвертер, батарей хадгалах систем, микро сүлжээнд түлхүүр унтраалга болж үйлчилнэ.

Сэргээгдэх эрчим хүчний системд нэн чухал ач холбогдолтой өндөр үр ашигтай, бага дулааныг бий болгоно.

Үйлдвэрлэлийг нэмэгдүүлэх, алдагдлыг багасгахын тулд бодит цагийн эрчим хүчний урсгалын хяналтыг идэвхжүүлнэ.

 

6. Харилцаа холбоо, 5G дэд бүтэц

5G сүлжээ өргөжихийн хэрээр MOSFET нь RF (радио давтамж) болон богино долгионы системд гол үүрэг гүйцэтгэдэг.

Дохионы бүрэн бүтэн байдлыг хангахын тулд дуу чимээ багатай өсгөгч (LNA) -д ашигладаг.

Суурь станц болон антеннуудын дамжуулалтын үр ашгийг нэмэгдүүлэх.

Өгөгдлийг найдвартай дамжуулахын тулд өндөр хурдтай, гажуудал багатай дохионы өсгөгчийг идэвхжүүлнэ.

Ердийн хэрэглээ:  5G давталт, үндсэн станцын модуль, хиймэл дагуулын холбооны төхөөрөмж.

 

Шинээр гарч ирж буй чиг хандлага: MOSFET-ийн ирээдүйн хэрэглээ

Технологи хурдацтай хөгжиж, MOSFET-ийн үүрэг улам бүр нэмэгдсээр байна. Уламжлалт цахиурт суурилсан MOSFET-ийг SiC (Цахиурын карбид), GaN (Галлий нитрид) зэрэг өргөн зурвасын (WBG) материалаар нөхөж, заримдаа сольж байна.

1. SiC MOSFETs (Цахиурын карбид)

Илүү өндөр эвдрэлийн хүчдэл ба температурын хүлцлийг санал болгоно.

Цахилгаан машин, үйлдвэрлэлийн инвертер, сэргээгдэх эрчим хүчний системд тохиромжтой.

Эрчим хүчний алдагдлыг бууруулж, өндөр давтамжтай сэлгэн залгах ажиллагааг сайжруулна.

2. GaN MOSFETs (Галлий нитрид)

Хэт хурдан солих хурд ба хаалганы цэнэг багатай.

Өндөр давтамжийн хөрвүүлэгч, утасгүй цэнэглэгч, RF холбоонд түгээмэл байдаг.

Жижиг, хөнгөн, эрчим хүчний хэмнэлттэй электрон төхөөрөмжүүдийг идэвхжүүл.

3. Ухаалаг цахилгаан модультай нэгтгэх

Орчин үеийн төхөөрөмжүүд нь хянагч, мэдрэгч, драйвер бүхий олон MOSFET-ийг нэг Ухаалаг Цахилгаан Модуль (SPM) болгон нэгтгэдэг.
Эдгээр системүүд нь хэлхээний дизайныг хялбарчлахын зэрэгцээ дулааны удирдлага, найдвартай байдлыг сайжруулдаг.

 

Яагаад найдвартай үйлдвэрлэгчдээс дэвшилтэт MOSFET-ийг сонгох хэрэгтэй вэ?

MOSFET-ийг сонгохдоо инженерүүд зөвхөн гүйцэтгэлээс гадна найдвартай байдал, багцын төрөл зүйл, чанарын хяналтыг чухалчилдаг.

Мэргэжлийн үйлдвэрлэгч дараахь зүйлийг хангана.

• Бүтээгдэхүүний иж бүрэн хүрээ:  Бага хүчдэлийн логик MOSFET-ээс өндөр хүчдэлийн SiC MOSFET хүртэл.

• Төрөл бүрийн багцууд:  TO-220, TO-247, TO-252, QFN, DFN гэх мэт.

• Автоматжуулсан үйлдвэрлэл, туршилт:  Тууштай байдал, өндөр ургацыг хангах.

• Захиалгат дизайны үйлчилгээ:  Автомашин, эрчим хүч эсвэл үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд зориулагдсан MOSFET шийдлүүд.

 

Техникийн харьцуулалт: MOSFET ба IGBT, BJT

Параметр	MOSFET	IGBT	BJT
Хяналтын төрөл	Хүчдэлээр удирддаг	Хүчдэл ба гүйдлийн удирдлагатай	Гүйдлийн удирдлагатай
Солих хурд	Маш өндөр	Дунд зэрэг	Бага
Дамжуулалтын алдагдал	Бага	Дунд зэрэг	Өндөр
Хүчдэлийн хүрээ	Бага-Дунд	Дунд - Өндөр	Бага
Хэрэглээ	SMPS, DC-DC хувиргагч, EV электроник	Өндөр хүчдэлийн хөтчүүд, инвертерүүд	Дохио олшруулах
Үр ашиг	Маш сайн	Сайн байна	Дунд зэрэг
Зардал	Бага, дунд зэрэг	Илүү өндөр	Бага

Энэхүү харьцуулалт нь хурд, үр ашиг, бага эрчим хүчний хэрэглээ шаарддаг програмуудад MOSFET яагаад давамгайлж байгааг харуулж байна.

 

Дүгнэлт

MOSFET нь энгийн транзистороос хамаагүй илүү бөгөөд орчин үеийн электроникийн дэвшлийг дэмждэг үл үзэгдэх хөдөлгүүр юм. Эрчим хүчний хувиргагч, цахилгаан тээврийн хэрэгслээс эхлээд сэргээгдэх эрчим хүчний систем, харилцаа холбооны технологи хүртэл MOSFET нь эрчим хүчний хэмнэлт, гүйцэтгэл, найдвартай байдлыг сайжруулахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Дэлхий даяар салбарууд ухаалаг, тогтвортой инноваци руу шилжих шилжилтээ хурдасгах тусам өндөр хүчин чадалтай MOSFET-ийн эрэлт хэрэгцээ улам өргөжиж байна. Эрчим хүчний дээд түвшний хяналт, эрчим хүчний алдагдлыг бууруулж, системийн тогтвортой байдлыг сайжруулахыг эрмэлздэг компаниуд дэвшилтэт хагас дамжуулагч технологид тулгуурладаг.

Чанар, инноваци, урт хугацааны найдвартай байдалд ихээхэн анхаарал хандуулж, Jiangsu Donghai Semiconductor Co., Ltd нь олон салбарт ахиц дэвшил гаргах боломжийг олгодог үр ашигтай, найдвартай MOSFET шийдлүүдийг өгөхийг зорьдог.

Тэдний хамгийн сүүлийн үеийн хагас дамжуулагч технологийн талаар илүү ихийг олж мэдэх эсвэл MOSFET бүтээгдэхүүнүүд нь таны төслийг хэрхэн дэмжих талаар ярилцахыг хүсвэл бид таныг өнөөдөр Jiangsu Donghai Semiconductor Co., Ltd.-тэй холбогдохыг урьж байна.

 

Түгээмэл асуултууд

А1: MOSFET-ийн гол зорилго юу вэ?
Х: MOSFET нь хүчдэлийн удирдлагатай унтраалга болж цахилгаан дохиог удирдаж эсвэл өсгөж, электрон хэлхээнд гүйдлийн үр ашигтай зохицуулалтыг идэвхжүүлдэг.

Асуулт 2: MOSFET-ийн үндсэн төрлүүд юу вэ?
Х: N-суваг ба P-сувгийн MOSFET-ууд нь үйл ажиллагааны шинж чанараасаа хамааран сайжруулах эсвэл хомсдох горимд байдаг.

Асуулт 3: Яагаад BJT-ийн оронд MOSFET ашигладаг вэ?
Х: MOSFET нь бага эрчим хүч зарцуулж, илүү хурдан шилжиж, бага дулаан ялгаруулдаг тул орчин үеийн цахилгаан хэрэгсэл болон нэгдсэн системд тохиромжтой.

Асуулт 4: MOSFET нь өндөр хүчдэлийг зохицуулж чадах уу?
Х: Тийм ээ. Мэргэшсэн SiC болон GaN MOSFET нь хэдэн зуун эсвэл бүр хэдэн мянган вольтыг хамгийн бага эрчим хүчний алдагдалтай үр дүнтэй зохицуулж чаддаг.

Асуулт 5: MOSFET-ийг хаана ихэвчлэн олдог вэ?
Х: Эрчим хүчний хангамж, нарны инвертер, автомашины электроник, хэрэглээний төхөөрөмж, холбооны системд эрчим хүчний хувиргах эсвэл хянах шаардлагатай хаана ч байдаг.

Q6: MOSFET технологийн ирээдүй юу вэ?
Хариулт: Ирээдүй нь SiC болон GaN зэрэг өргөн зурвасын материалууд дээр оршдог бөгөөд энэ нь дараагийн үеийн электрон төхөөрөмжүүдэд илүү өндөр үр ашигтай, хурдан шилжих, жижиг хэлбэр хүчин зүйлүүдийг санал болгодог.