KickStart, część 1. Elementy przełączające MOSFET w zastosowaniach liniowych – wprowadzenie do „szwajcarskiego scyzoryka”, tranzystora 2N7000

Mike Tooley

Kursy

Tranzystory

5 lipca 2023

1162

Nasza okazjonalna seria KickStart ma na celu pokazanie czytelnikom, jak używać łatwo dostępnych, niedrogich komponentów i urządzeń do rozwiązywania szerokiej gamy typowych problemów w możliwie najkrótszym czasie. Każdy z przykładów i projektów można wykonać w ciągu nie więcej niż kilku godzin przy użyciu gotowych części. Oprócz krótkiego wyjaśnienia podstawowych zasad i zastosowanej technologii, seria zawiera różnorodne reprezentatywne rozwiązania i przykłady, wraz z wystarczającą ilością informacji, aby móc je dostosować i rozszerzyć na własny użytek. Pierwsza część pokazuje, jak używać niedrogiego elementu przełączającego MOSFET w różnych zastosowaniach liniowych. Zgodnie z filozofią działu KickStart dostarczyliśmy wystarczających informacji, abyś mógł projektować i budować własne obwody za pomocą tego poręcznego elementu półprzewodnikowego.

Poprzednia część

Spis treści

Następna część

1. KickStart, część 1. Elementy przełączające MOSFET w zastosowaniach liniowych – wprowadzenie do „szwajcarskiego scyzoryka”, tranzystora 2N7000 2. KickStart, część 2. Pierwsze kroki z RFID – praca z kartami i tagami 3. KickStart, część 3. Cewki indukcyjne, czym są?

Elementy MOSFET (skrót od Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) są dostępne w różnych formach, w tym z kanałem typu N i typu P oraz z kanałem wzbogacanym i zubożanym. 2N7000 to tranzystor MOSFET typu N, z kanałem wzbogacanym (patrz rysunek powyżej). Oznacza to po prostu, że aby „włączyć” tranzystor (tj. sprawić, by przewodził), konieczne jest przyłożenie dodatniego napięcia między jego bramką a źródłem. Dla 2N7000 wymagane napięcie bramka-źródło mieści się w zakresie od 2 V do 3 V. Tranzystor będzie bardzo silnie przewodzić, gdy napięcie bramka-źródło przekroczy około 3 V, w którym to przypadku rezystancja między drenem a źródłem (RDS) spadnie do bardzo niskiej wartości wymaganej do zastosowań przełączających. Jednak przy napięciu bramka-źródło (UGS) mniejszym niż 2,5 V element może być używane w wielu różnych zastosowaniach liniowych. To tutaj ten niezwykle wszechstronny „szwajcarski scyzoryk” znajduje zupełnie nowe zastosowania!

Podstawy MOSFET-ów

Budowę typowego tranzystora MOSFET z kanałem typu N pokazano na rysunku otwierającym. Element składa się z szeregu warstw półprzewodnikowych, na których osadzona jest izolująca warstwa dwutlenku krzemu, a na tej warstwie izolatora jest napylona metalowa bramka. Przewodzenie odbywa się między źródłem a drenem, w wąskim kanale typu N. Stopień przewodzenia w tym obszarze zależy od dodatniego potencjału obecnego na zacisku bramki. Gdy napięcie bramka-źródło (UGS) wzrasta powyżej progu przewodzenia (zwykle powyżej około 2 V dla 2N7000), przewodnictwo wzrasta, w wyniku czego wzrastają prądy drenu i źródła (które są identyczne). Zatem napięcie obecne między bramką a źródłem kontroluje prąd płynący w drenie.