MOSFET-Typen – Betrieb, Funktionsweise und Anwendungen

MOSFETDer MOSFET ist ein wichtiges Element im Embedded-System-Design, das verwendet wird, um die Lasten gemäß den Anforderungen zu steuern. Viele elektronische Projekte, die mit MOSFET entwickelt wurden, wie Lichtintensitätssteuerung, Motorsteuerung und Max-Generator-Anwendungen. Der MOSFET ist ein Hochspannungs-Steuergerät, das Schaltungsdesignern einige Schlüsselfunktionen in Bezug auf ihre Gesamtleistung bietet. Dieser Artikel enthält Informationen zu verschiedenen Arten von MOSFET-Anwendungen. MOSFET und seine AnwendungenDer MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)-Transistor ist ein Halbleiterbauelement, das häufig zum Schalten und Verstärken elektronischer Signale in elektronischen Geräten verwendet wird. Der MOSFET ist ein Gerät mit drei Anschlüssen wie Source, Gate und Drain. Der MOSFET ist bei weitem der gebräuchlichste Transistor und kann sowohl in analoger als auch digitaler ckt verwendet werden. Der MOSFET funktioniert durch Variieren der Breite eines Kanals, entlang dem Ladungsträger fließen (Löcher und Elektronen). Die Ladungsträger treten von der Source in den Kanal ein und durch den Drain wieder aus. Die Kanalbreite wird durch die Spannung an einer Elektrode gesteuert, die als Gate bezeichnet wird und sich zwischen Source und Drain befindet. Es ist vom Kanal in der Nähe einer extrem dünnen Metalloxidschicht isoliert. Es gibt eine andere Art von MOSFET-Anwendungen, die je nach Anforderung verwendet werden. Typen von MOSFET-Geräten Der MOSFET wird in zwei Typen unterteilt, wie z. Depletion mode MOSFETEnhancement mode MOSFETDepletion Mode: Wenn am Gate-Anschluss keine Spannung anliegt, zeigt der Kanal seinen maximalen Leitwert. Da die Spannung am Gate negativ oder positiv ist, sinkt die Kanalleitfähigkeit.Verarmungsmodus MOSFET-ErweiterungsmodusWenn keine Spannung am Gate-Anschluss anliegt, leitet das Gerät nicht. Wird mehr Spannung an den Gate-Anschluss angelegt, hat das Gerät eine gute Leitfähigkeit.MOSFET-MOSFET-Funktionsprinzip im Enhance-ModusDie Funktionsweise eines MOSFET hängt vom Metalloxidkondensator (MOS) ab, der den Hauptbestandteil des MOSFET darstellt. Die Oxidschicht befindet sich zwischen dem Source- und Drain-Anschluss. Er kann durch Anlegen positiver bzw. negativer Gate-Spannungen von p-Typ auf n-Typ eingestellt werden. Beim Anlegen der positiven Gatespannung werden die unter der Oxidschicht befindlichen Löcher mit einer abstoßenden Kraft und Löcher nach unten durch das Substrat gedrückt. Die Ablenkungsregion, die von den gebundenen negativen Ladungen besetzt ist, die mit den Akzeptoratomen verbunden sind.MOSFET BlockschaltbildP-Kanal MOSFETDer P-Kanal MOSFET besteht aus negativen Ionen und arbeitet daher mit negativen Spannungen. Wenn wir die negative Spannung an Gate anlegen, werden die unter der Oxidschicht befindlichen Elektronen mit abstoßender Kraft nach unten in das Substrat gedrückt. Die Ablenkungsregion wird von den gebundenen positiven Ladungen bevölkert, die mit den Donoratomen verbunden sind. Die negative Spannung zieht auch Löcher aus dem p+-Source- und Drain-Gebiet in das Kanalgebiet.P-Kanal-MOSFETN- Kanal-MOSFETWenn wir die positive Gate-Spannung anlegen, werden die unter der Oxidschicht vorhandenen Löcher mit einer abstoßenden Kraft nach unten in das Substrat gedrückt. Die Ablenkungsregion wird von den gebundenen negativen Ladungen besetzt, die mit den Akzeptoratomen verbunden sind. Die positive Spannung zieht auch Elektronen aus den n+ Source- und Drainbereichen in den Kanal. Wenn nun zwischen Drain und Source eine Spannung angelegt wird, fließt der Strom frei zwischen Source und Drain und die Gatespannung steuert die Elektronen im Kanal. Anstelle einer positiven Spannung wird beim Anlegen einer negativen Spannung (Loch) ein Kanal unter der Oxidschicht gebildet. N-Kanal-MOSFETMOSFET-AnwendungenDie Anwendungen des MOSFET werden in verschiedenen elektrischen und elektronischen Projekten verwendet, die unter Verwendung verschiedener elektrischer und elektronischer Komponenten entworfen werden. Zum besseren Verständnis dieses Konzepts haben wir hier einige Projekte erläutert. MOSFET als Schalter verwendetIn dieser Schaltung wird im erweiterten Modus ein N-Kanal-MOSFET verwendet, um die Lampe ein- und auszuschalten. Die positive Spannung wird an das Gate des MOSFET angelegt und die Lampe ist EIN (VGS = + V) oder beim Nullspannungspegel schaltet das Gerät aus (VGS = 0). Wenn die ohmsche Last der Lampe durch eine induktive Last ersetzt und zum Schutz der Last an das Relais oder die Diode angeschlossen werden soll. Bei der obigen Schaltung handelt es sich um eine sehr einfache Schaltung zum Schalten einer ohmschen Last wie LEDs oder Lampen. Bei der Verwendung von MOSFETs zum Schalten von induktiven Lasten oder kapazitiven Lasten ist jedoch ein Schutz erforderlich, um die MOSFET-Anwendungen einzudämmen. Wenn wir keinen Schutz bieten, wird der MOSFET beschädigt. Damit der MOSFET als analoges Schaltgerät arbeiten kann, muss dieser zwischen seinem Abschaltbereich mit VGS = 0 und dem Sättigungsbereich mit VGS = + v umgeschaltet werden.MOSFET als SchalterAuto-Intensity-Steuerung von Straßenlaternen mit MOSFET Heutzutage werden die meisten Beleuchtungen auf Autobahnen durch High Intensity Discharge Lampen (HID) ausgeführt, deren Energieverbrauch hoch ist. Seine Intensität kann nicht bedarfsgerecht gesteuert werden, so dass auf ein alternatives Beleuchtungssystem, dh den Einsatz von LEDs, umgeschaltet werden muss. Dieses System wurde gebaut, um die heutigen Nachteile von HID-Lampen zu überwinden.Auto-Intensity Control von Straßenlaternen mit MOSFETDieses Projekt wurde entwickelt, um die Lichter auf den Autobahnen mit Mikroprozessoren durch Varianten der Taktimpulse automatisch zu steuern. In diesem Projekt spielt der MOSFET eine große Rolle, mit dem die Lampen bedarfsgerecht geschaltet werden. Das vorgeschlagene System, das ein Raspberry Pi-Board verwendet, das ein neues Entwicklungsboard ist, besteht aus einem Prozessor, um es zu steuern. Hier können wir die LEDs anstelle von HID-Lampen ersetzen, die mit Hilfe des MOSFET mit dem Prozessor verbunden sind. Der Mikrocontroller gibt die jeweiligen Arbeitszyklen frei und schaltet dann den MOSFET um, um das Licht mit heller Intensität zu beleuchtenMarx-Generator-basierte Hochspannung unter Verwendung von MOSFETs Prinzip. Es wurde entwickelt, um Hochspannungsimpulse zu erzeugen, indem eine Reihe von Kondensatoren parallel zum Laden während der Einschaltzeit verwendet und dann in Reihe geschaltet wird, um während der Ausschaltzeit eine höhere Spannung zu entwickeln. Wenn die angelegte Eingangsspannung etwa 12 V Gleichspannung beträgt, beträgt die Ausgangsspannung etwa 36 V Gleichspannung.Marx-Generator-basierte Hochspannung mit MOSFETs Dieses System verwendet einen 555-Timer im astabilen Modus, der die Taktimpulse zum Laden der parallelen Kondensatoren während der Einschaltzeit liefert und die Kondensatoren während der Ausschaltzeit durch MOSFET-Schalter in Reihe geschaltet werden; und entwickelt somit eine Spannung, die ungefähr das Dreifache der Eingangsspannung beträgt, jedoch etwas weniger, anstatt genau 36 V aufgrund des Spannungsabfalls in der Schaltung. Die Ausgangsspannung kann mit Hilfe des Multimeters gemessen werden. EEPROM-basierte voreingestellte Drehzahlregelung des BLDC-Motors Die Drehzahlregelung des BLDC-Motors ist in der Industrie sehr wichtig, da sie für viele Anwendungen wie Bohr-, Spinn- und Aufzugssysteme wichtig ist. Dieses Projekt wird verbessert, um die Geschwindigkeit des BLDC-Motors durch Variieren des Tastverhältnisses zu steuern.EEPROM-basierte voreingestellte Geschwindigkeitssteuerung des BLDC-MotorsDas Hauptziel dieses Projekts ist es, einen BLDC-Motor mit einer bestimmten Geschwindigkeit mit einer vordefinierten Spannung zu betreiben. Daher bleibt der Motor in einem Betriebszustand oder wird neu gestartet, um mit der gleichen Geschwindigkeit wie zuvor zu arbeiten, indem gespeicherte Daten aus einem EEPROM verwendet werden das Programm. Der Mikrocontroller empfängt den im EEPROM gespeicherten Prozentsatz der Arbeitszyklen von eingebauten Schaltbefehlen und liefert die gewünschte Ausgabe zum Schalten des Treiber-ICs, um die Geschwindigkeit des Gleichstrommotors zu steuern. Wenn die Stromversorgung unterbrochen wird, speichert das EEPROM diese Informationen, um den Motor mit der gleichen Geschwindigkeit wie zuvor zu betreiben, während die Stromversorgung verfügbar war Dies geschieht durch High Intensity Discharge Lampen (HID), deren Energieverbrauch hoch ist und es keinen speziellen Mechanismus gibt, um das Autobahnlicht abends ein- und morgens auszuschalten.LDR-basierter Stromsparer für intensitätsgesteuerte StraßenbeleuchtungDie Intensität kann nicht bedarfsgerecht gesteuert werden, daher besteht die Notwendigkeit, auf eine alternative Beleuchtungsmethode umzusteigen, dh auf die Verwendung von LEDs. Dieses System wurde gebaut, um den heutigen Nachteil von HID-Lampen zu überwinden. Dieses System demonstriert die Verwendung von LEDs (lichtemittierende Dioden) als Lichtquelle und ihre variable Intensitätssteuerung je nach Anforderung. LEDs verbrauchen weniger Strom und ihre Lebensdauer ist länger als bei herkömmlichen HID-Lampen. Das wichtigste und interessanteste Merkmal ist ihre Intensität, die während der Nebenzeiten bedarfsgerecht gesteuert werden kann, was bei HID-Lampen nicht möglich ist. Zum Erfassen des Lichts wird ein Lichtsensor LDR (Light Dependent Resistance) verwendet. Sein Widerstand verringert sich drastisch je nach Tageslicht, das als Eingangssignal an den Regler anliegt. Ein Cluster von LEDs wird verwendet, um eine Straßenlaterne zu bilden. Der Mikrocontroller enthält programmierbare Anweisungen, die die Lichtintensität basierend auf den erzeugten PWM-Signalen (Pulsweitenmodulation) steuern. die Intensität nimmt auch bis zum Morgen allmählich ab. Schließlich werden die Lichter morgens um 6 Uhr vollständig ausgeschaltet, um abends um 6 Uhr wieder zu beginnen. Der Prozess wiederholt sich somit. SVPWM (Space Vector Pulse Width Modulation) Die Space Vector PWM ist eine ausgeklügelte Technik zur Steuerung von Wechselstrommotoren durch Erzeugung einer Sinus-Grundwelle, die dem Motor eine reine Spannung mit geringerer harmonischer Gesamtverzerrung liefert. Dieses Verfahren überwindet die alte SPWM-Technik zur Steuerung eines Wechselstrommotors, der aufgrund der asymmetrischen Natur der PWM-Schalteigenschaften eine hohe harmonische Verzerrung aufweist.SVPWM (Space Vector Pulse Width Modulation) Bei diesem System wird die Gleichstromversorgung aus dem einphasigen Wechselstrom nach der Gleichrichtung erzeugt und dann mit 3 MOSFETs dem 6-Phasen-Wechselrichter zugeführt. Für jede Phase wird ein MOSFET-Paar verwendet, und daher werden drei MOSFET-Paare in bestimmten Zeitintervallen geschaltet, um eine Dreiphasenversorgung zu erzeugen, um die Drehzahl des Motors zu steuern. Diese Schaltung gibt auch einen leichten Hinweis auf jeden Fehler, der in der Steuerschaltung auftrittBitte beachten Sie diesen Link, um mehr über MOSFET-MCQs zu erfahren Spannung und Strom. Im Vergleich zu einem BJT sind die Treiberanforderungen für den MOSFET viel besser. Darüber hinaus können Sie uns bei Fragen zu diesem Artikel im Kommentarbereich unten kommentieren.

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