MOSFET அசல் அடிப்படை அறிவு மற்றும் பயன்பாடு

ஏன் குறைப்பு முறை எனMOSFETகள்பயன்படுத்தப்படவில்லை, அதன் அடிப்பகுதிக்கு செல்ல பரிந்துரைக்கப்படவில்லை.

இந்த இரண்டு மேம்படுத்தல்-முறை MOSFET களுக்கு, NMOS பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. காரணம், ஆன்-ரெசிஸ்டன்ஸ் சிறியது மற்றும் தயாரிக்க எளிதானது. எனவே, NMOS பொதுவாக பவர் சப்ளை மற்றும் மோட்டார் டிரைவ் அப்ளிகேஷன்களை மாற்றுவதில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. பின்வரும் அறிமுகத்தில், NMOS பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

MOSFET இன் மூன்று ஊசிகளுக்கு இடையே ஒரு ஒட்டுண்ணி கொள்ளளவு உள்ளது. இது நமக்குத் தேவையானது அல்ல, ஆனால் உற்பத்தி செயல்முறை வரம்புகளால் ஏற்படுகிறது. ஒட்டுண்ணி கொள்ளளவு இருப்பது டிரைவ் சர்க்யூட்டை வடிவமைக்கும் போது அல்லது தேர்ந்தெடுக்கும் போது அதை மிகவும் சிக்கலாக்குகிறது, ஆனால் அதைத் தவிர்க்க வழி இல்லை. அதை விரிவாக பின்னர் அறிமுகப்படுத்துவோம்.

வடிகால் மற்றும் மூலத்திற்கு இடையில் ஒரு ஒட்டுண்ணி டையோடு உள்ளது. இது உடல் டையோடு என்று அழைக்கப்படுகிறது. தூண்டல் சுமைகளை (மோட்டார் போன்றவை) ஓட்டும் போது இந்த டையோடு மிகவும் முக்கியமானது. மூலம், உடல் டையோடு ஒரு MOSFET இல் மட்டுமே உள்ளது மற்றும் பொதுவாக ஒரு ஒருங்கிணைந்த சுற்று சிப்பில் காணப்படாது.

 

2. MOSFET கடத்தல் பண்புகள்

நடத்துதல் என்பது ஒரு சுவிட்சாக செயல்படுவதாகும், இது சுவிட்ச் மூடப்பட்டதற்கு சமம்.

NMOS இன் சிறப்பியல்பு என்னவென்றால், Vgs ஒரு குறிப்பிட்ட மதிப்பை விட அதிகமாக இருக்கும்போது அது இயக்கப்படும். கேட் மின்னழுத்தம் 4V அல்லது 10V ஐ அடையும் வரை, மூலமானது அடிப்படையாக இருக்கும் போது (லோ-எண்ட் டிரைவ்) பயன்படுத்த ஏற்றது.

PMOS இன் சிறப்பியல்புகள் என்னவென்றால், Vgs ஒரு குறிப்பிட்ட மதிப்பை விட குறைவாக இருக்கும்போது அது இயக்கப்படும், இது VCC (உயர்நிலை இயக்கி) உடன் இணைக்கப்பட்டிருக்கும் சூழ்நிலைகளுக்கு ஏற்றது. இருப்பினும், இருப்பினும்PMOSஉயர்-இறுதி இயக்கியாக எளிதாகப் பயன்படுத்த முடியும், பெரிய ஆன்-ரெசிஸ்டன்ஸ், அதிக விலை மற்றும் சில மாற்று வகைகள் காரணமாக NMOS பொதுவாக உயர்நிலை இயக்கிகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

 

3. MOS சுவிட்ச் குழாய் இழப்பு

அது NMOS அல்லது PMOS ஆக இருந்தாலும், அதை இயக்கிய பிறகு ஆன்-ரெசிஸ்டன்ஸ் உள்ளது, எனவே மின்னோட்டம் இந்த எதிர்ப்பின் மீது ஆற்றலைப் பயன்படுத்தும். நுகரப்படும் ஆற்றலின் இந்த பகுதி கடத்தல் இழப்பு என்று அழைக்கப்படுகிறது. சிறிய ஆன்-ரெசிஸ்டன்ஸ் கொண்ட MOSFETஐத் தேர்ந்தெடுப்பது கடத்தல் இழப்புகளைக் குறைக்கும். இன்றைய குறைந்த-பவர் MOSFET ஆன்-ரெசிஸ்டன்ஸ் பொதுவாக பத்து மில்லியோம்கள் ஆகும், மேலும் பல மில்லியோம்களும் உள்ளன.

MOSFET ஆன் மற்றும் ஆஃப் செய்யப்பட்டால், அது உடனடியாக முடிக்கப்படக்கூடாது. MOS முழுவதும் மின்னழுத்தம் குறையும் செயல்முறையைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் பாயும் மின்னோட்டம் அதிகரிக்கும் செயல்முறையைக் கொண்டுள்ளது. இந்த காலகட்டத்தில், திMOSFET இன்இழப்பு என்பது மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னோட்டத்தின் தயாரிப்பு ஆகும், இது மாறுதல் இழப்பு என்று அழைக்கப்படுகிறது. வழக்கமாக மாறுதல் இழப்புகள் கடத்தல் இழப்புகளை விட பெரியதாக இருக்கும், மேலும் வேகமாக மாறுதல் அதிர்வெண், அதிக இழப்புகள்.

கடத்தும் தருணத்தில் மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னோட்டத்தின் தயாரிப்பு மிகப்பெரியது, இதனால் பெரும் இழப்பு ஏற்படுகிறது. மாறுதல் நேரத்தைக் குறைப்பது ஒவ்வொரு கடத்தலின் போதும் இழப்பைக் குறைக்கலாம்; மாறுதல் அதிர்வெண்ணைக் குறைப்பது ஒரு யூனிட் நேரத்திற்கு சுவிட்சுகளின் எண்ணிக்கையைக் குறைக்கும். இரண்டு முறைகளும் மாறுதல் இழப்புகளைக் குறைக்கலாம்.

MOSFET இயக்கப்பட்டிருக்கும் போது அலைவடிவம். கடத்தும் தருணத்தில் மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னோட்டத்தின் தயாரிப்பு மிகப் பெரியதாக இருப்பதைக் காணலாம், மேலும் ஏற்படும் இழப்பும் மிகப்பெரியது. மாறுதல் நேரத்தைக் குறைப்பது ஒவ்வொரு கடத்தலின் போதும் இழப்பைக் குறைக்கலாம்; மாறுதல் அதிர்வெண்ணைக் குறைப்பது ஒரு யூனிட் நேரத்திற்கு சுவிட்சுகளின் எண்ணிக்கையைக் குறைக்கும். இரண்டு முறைகளும் மாறுதல் இழப்புகளைக் குறைக்கலாம்.

 

4. MOSFET இயக்கி

இருமுனை டிரான்சிஸ்டர்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​GS மின்னழுத்தம் ஒரு குறிப்பிட்ட மதிப்பை விட அதிகமாக இருக்கும் வரை, MOSFET ஐ இயக்குவதற்கு மின்னோட்டம் தேவையில்லை என்று பொதுவாக நம்பப்படுகிறது. இதைச் செய்வது எளிது, ஆனால் நமக்கு வேகமும் தேவை.

MOSFET இன் கட்டமைப்பில் GS மற்றும் GD க்கு இடையே ஒரு ஒட்டுண்ணி கொள்ளளவு இருப்பதைக் காணலாம், மேலும் MOSFET இன் ஓட்டம் உண்மையில் மின்தேக்கியின் சார்ஜ் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் ஆகும். மின்தேக்கியை சார்ஜ் செய்வதற்கு ஒரு மின்னோட்டம் தேவைப்படுகிறது, ஏனெனில் மின்தேக்கியை சார்ஜ் செய்யும் நேரத்தில் ஒரு குறுகிய சுற்று என்று கருதலாம், எனவே உடனடி மின்னோட்டம் ஒப்பீட்டளவில் பெரியதாக இருக்கும். MOSFET இயக்கியைத் தேர்ந்தெடுக்கும்போது/வடிவமைக்கும்போது கவனம் செலுத்த வேண்டிய முதல் விஷயம், அது வழங்கக்கூடிய உடனடி குறுகிய-சுற்று மின்னோட்டத்தின் அளவு. ​

கவனிக்க வேண்டிய இரண்டாவது விஷயம் என்னவென்றால், உயர்நிலை ஓட்டுதலுக்கு பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் NMOS, இயக்கப்படும்போது மூல மின்னழுத்தத்தை விட கேட் மின்னழுத்தம் அதிகமாக இருக்க வேண்டும். உயர்-பக்க இயக்கப்படும் MOSFET இயக்கப்படும் போது, ​​மூல மின்னழுத்தம் வடிகால் மின்னழுத்தம் (VCC) போலவே இருக்கும், எனவே கேட் மின்னழுத்தம் இந்த நேரத்தில் VCC ஐ விட 4V அல்லது 10V அதிகமாக உள்ளது. அதே அமைப்பில் VCC ஐ விட பெரிய மின்னழுத்தத்தைப் பெற விரும்பினால், உங்களுக்கு ஒரு சிறப்பு பூஸ்ட் சர்க்யூட் தேவை. பல மோட்டார் டிரைவர்கள் ஒருங்கிணைந்த சார்ஜ் பம்புகளை வைத்திருக்கிறார்கள். MOSFET ஐ இயக்குவதற்கு போதுமான குறுகிய-சுற்று மின்னோட்டத்தைப் பெற, பொருத்தமான வெளிப்புற மின்தேக்கி தேர்ந்தெடுக்கப்பட வேண்டும் என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும்.

 

மேலே குறிப்பிட்டுள்ள 4V அல்லது 10V என்பது பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் MOSFETகளின் டர்ன்-ஆன் மின்னழுத்தமாகும், மேலும் வடிவமைப்பின் போது நிச்சயமாக ஒரு குறிப்பிட்ட விளிம்பு அனுமதிக்கப்பட வேண்டும். மேலும் அதிக மின்னழுத்தம், கடத்துகை வேகம் மற்றும் சிறிய கடத்தல் எதிர்ப்பு. இப்போது வெவ்வேறு துறைகளில் சிறிய கடத்தல் மின்னழுத்தங்களைக் கொண்ட MOSFETகள் உள்ளன, ஆனால் 12V வாகன மின்னணு அமைப்புகளில், பொதுவாக 4V கடத்தல் போதுமானது.

 

MOSFET டிரைவர் சர்க்யூட் மற்றும் அதன் இழப்புகளுக்கு, மைக்ரோசிப்பின் AN799 MOSFET இயக்கிகளுடன் MOSFET க்கு பொருந்தும். இது மிகவும் விரிவானது, எனவே நான் மேலும் எழுத மாட்டேன்.

 

கடத்தும் தருணத்தில் மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னோட்டத்தின் தயாரிப்பு மிகப்பெரியது, இதனால் பெரும் இழப்பு ஏற்படுகிறது. மாறுதல் நேரத்தைக் குறைப்பது ஒவ்வொரு கடத்தலின் போதும் இழப்பைக் குறைக்கலாம்; மாறுதல் அதிர்வெண்ணைக் குறைப்பது ஒரு யூனிட் நேரத்திற்கு சுவிட்சுகளின் எண்ணிக்கையைக் குறைக்கும். இரண்டு முறைகளும் மாறுதல் இழப்புகளைக் குறைக்கலாம்.

MOSFET என்பது ஒரு வகை FET (மற்றது JFET). இது மேம்படுத்தல் பயன்முறை அல்லது குறைப்பு முறை, பி-சேனல் அல்லது என்-சேனல் என மொத்தம் 4 வகைகளாக உருவாக்கப்படலாம். இருப்பினும், உண்மையில் N-channel MOSFET மட்டுமே மேம்படுத்தல்-முறை பயன்படுத்தப்படுகிறது. மற்றும் மேம்படுத்தல் வகை பி-சேனல் MOSFET, எனவே NMOS அல்லது PMOS பொதுவாக இந்த இரண்டு வகைகளைக் குறிக்கும்.

 

5. MOSFET பயன்பாட்டு சுற்று?

MOSFET இன் மிக முக்கியமான சிறப்பியல்பு அதன் நல்ல மாறுதல் பண்புகளாகும், எனவே மின்வழங்கல் மற்றும் மோட்டார் டிரைவ்களை மாற்றுதல் மற்றும் ஒளி மங்குதல் போன்ற மின்னணு சுவிட்சுகள் தேவைப்படும் சுற்றுகளில் இது பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

 

இன்றைய MOSFET இயக்கிகள் பல சிறப்புத் தேவைகளைக் கொண்டுள்ளன:

1. குறைந்த மின்னழுத்த பயன்பாடு

5V மின் விநியோகத்தைப் பயன்படுத்தும் போது, ​​இந்த நேரத்தில் ஒரு பாரம்பரிய டோட்டெம் துருவ அமைப்பு பயன்படுத்தப்பட்டால், டிரான்சிஸ்டர் 0.7V மின்னழுத்த வீழ்ச்சியைக் கொண்டிருப்பதால், வாயிலில் பயன்படுத்தப்படும் உண்மையான இறுதி மின்னழுத்தம் 4.3V மட்டுமே. இந்த நேரத்தில், நாங்கள் பெயரளவு வாயில் சக்தியைத் தேர்வு செய்கிறோம்

4.5V MOSFET ஐப் பயன்படுத்தும் போது ஒரு குறிப்பிட்ட ஆபத்து உள்ளது. 3V அல்லது பிற குறைந்த மின்னழுத்த மின்சாரம் பயன்படுத்தும் போது இதே பிரச்சனை ஏற்படுகிறது.

2. பரந்த மின்னழுத்த பயன்பாடு

உள்ளீட்டு மின்னழுத்தம் ஒரு நிலையான மதிப்பு அல்ல, அது நேரம் அல்லது பிற காரணிகளுடன் மாறும். இந்த மாற்றம் MOSFETக்கு PWM சர்க்யூட் வழங்கிய டிரைவிங் மின்னழுத்தம் நிலையற்றதாக இருக்கும்.

அதிக கேட் மின்னழுத்தங்களின் கீழ் MOSFET களை பாதுகாப்பாக வைப்பதற்காக, பல MOSFET கள் கேட் மின்னழுத்தத்தின் வீச்சை வலுக்கட்டாயமாக கட்டுப்படுத்த உள்ளமைக்கப்பட்ட மின்னழுத்த சீராக்கிகளைக் கொண்டுள்ளன. இந்த வழக்கில், வழங்கப்பட்ட ஓட்டுநர் மின்னழுத்தம் மின்னழுத்த சீராக்கி குழாயின் மின்னழுத்தத்தை மீறும் போது, ​​அது பெரிய நிலையான மின் நுகர்வுக்கு வழிவகுக்கும்.

அதே நேரத்தில், கேட் மின்னழுத்தத்தைக் குறைக்க மின்தடை மின்னழுத்தப் பிரிவின் கொள்கையைப் பயன்படுத்தினால், உள்ளீட்டு மின்னழுத்தம் ஒப்பீட்டளவில் அதிகமாக இருக்கும்போது MOSFET நன்றாக வேலை செய்யும், ஆனால் உள்ளீட்டு மின்னழுத்தம் குறைக்கப்படும்போது, ​​கேட் மின்னழுத்தம் போதுமானதாக இருக்காது. முழுமையற்ற கடத்தல், அதன் மூலம் மின் நுகர்வு அதிகரிக்கும்.

3. இரட்டை மின்னழுத்த பயன்பாடு

சில கட்டுப்பாட்டு சுற்றுகளில், லாஜிக் பகுதியானது வழக்கமான 5V அல்லது 3.3V டிஜிட்டல் மின்னழுத்தத்தைப் பயன்படுத்துகிறது, அதே நேரத்தில் சக்தி பகுதி 12V அல்லது அதற்கும் அதிகமான மின்னழுத்தத்தைப் பயன்படுத்துகிறது. இரண்டு மின்னழுத்தங்களும் பொதுவான நிலத்துடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளன.

குறைந்த மின்னழுத்த பக்கமானது உயர் மின்னழுத்த பக்கத்தில் உள்ள MOSFET ஐ திறம்பட கட்டுப்படுத்தும் வகையில் ஒரு சுற்று பயன்படுத்த வேண்டிய தேவையை இது எழுப்புகிறது. அதே நேரத்தில், உயர் மின்னழுத்த பக்கத்தில் உள்ள MOSFET 1 மற்றும் 2 இல் குறிப்பிடப்பட்டுள்ள சிக்கல்களை எதிர்கொள்ளும்.

இந்த மூன்று நிகழ்வுகளிலும், டோட்டெம் துருவ அமைப்பு வெளியீட்டுத் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய முடியாது, மேலும் பல ஆஃப்-தி-ஷெல்ஃப் MOSFET இயக்கி ICகள் கேட் மின்னழுத்தத்தைக் கட்டுப்படுத்தும் கட்டமைப்புகளை உள்ளடக்கியதாகத் தெரியவில்லை.

 

எனவே இந்த மூன்று தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய ஒப்பீட்டளவில் பொதுவான சுற்று ஒன்றை வடிவமைத்தேன்.

​

NMOS க்கான இயக்கி சுற்று

இங்கே நான் NMOS இயக்கி சுற்று பற்றிய எளிய பகுப்பாய்வு மட்டுமே செய்வேன்:

Vl மற்றும் Vh ஆகியவை முறையே குறைந்த-இறுதி மற்றும் உயர்-இறுதி மின்சாரம் ஆகும். இரண்டு மின்னழுத்தங்களும் ஒரே மாதிரியாக இருக்கலாம், ஆனால் Vl Vh ஐ விட அதிகமாக இருக்கக்கூடாது.

Q1 மற்றும் Q2 இரண்டு இயக்கி குழாய்கள் Q3 மற்றும் Q4 ஒரே நேரத்தில் இயக்கப்படாமல் இருப்பதை உறுதி செய்யும் போது தனிமைப்படுத்த ஒரு தலைகீழ் டோட்டெம் கம்பத்தை உருவாக்குகின்றன.

R2 மற்றும் R3 ஆகியவை PWM மின்னழுத்தக் குறிப்பை வழங்குகின்றன. இந்த குறிப்பை மாற்றுவதன் மூலம், PWM சிக்னல் அலைவடிவம் ஒப்பீட்டளவில் செங்குத்தான நிலையில் உள்ள நிலையில் சுற்று இயக்கப்படும்.

டிரைவ் மின்னோட்டத்தை வழங்க Q3 மற்றும் Q4 பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இயக்கப்படும் போது, ​​Q3 மற்றும் Q4 ஆகியவை Vh மற்றும் GND உடன் ஒப்பிடும்போது Vce இன் குறைந்தபட்ச மின்னழுத்த வீழ்ச்சியை மட்டுமே கொண்டிருக்கும். இந்த மின்னழுத்த வீழ்ச்சி பொதுவாக 0.3V மட்டுமே ஆகும், இது 0.7V இன் Vce ஐ விட மிகக் குறைவு.

R5 மற்றும் R6 ஆகியவை பின்னூட்ட மின்தடையங்கள், கேட் மின்னழுத்தத்தை மாதிரி செய்யப் பயன்படுகிறது. மாதிரி மின்னழுத்தம் Q1 மற்றும் Q2 இன் அடிப்படைகளுக்கு வலுவான எதிர்மறையான பின்னூட்டத்தை Q5 மூலம் உருவாக்குகிறது, இதனால் கேட் மின்னழுத்தத்தை வரையறுக்கப்பட்ட மதிப்புக்கு கட்டுப்படுத்துகிறது. இந்த மதிப்பை R5 மற்றும் R6 மூலம் சரிசெய்யலாம்.

இறுதியாக, R1 ஆனது Q3 மற்றும் Q4க்கான அடிப்படை மின்னோட்ட வரம்பை வழங்குகிறது, மேலும் R4 ஆனது MOSFETக்கான கேட் மின்னோட்ட வரம்பை வழங்குகிறது, இது Q3 மற்றும் Q4 ஐஸ் வரம்பாகும். தேவைப்பட்டால், ஒரு முடுக்கம் மின்தேக்கியை R4 க்கு இணையாக இணைக்க முடியும்.

இந்த சுற்று பின்வரும் அம்சங்களை வழங்குகிறது:

1. உயர் பக்க MOSFET ஐ இயக்க குறைந்த பக்க மின்னழுத்தம் மற்றும் PWM ஐப் பயன்படுத்தவும்.

2. அதிக கேட் மின்னழுத்தத் தேவைகள் கொண்ட MOSFET ஐ இயக்க சிறிய அலைவீச்சு PWM சிக்னலைப் பயன்படுத்தவும்.

3. கேட் மின்னழுத்தத்தின் உச்ச வரம்பு

4. உள்ளீடு மற்றும் வெளியீடு தற்போதைய வரம்புகள்

5. பொருத்தமான மின்தடையங்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், மிகக் குறைந்த மின் நுகர்வு அடைய முடியும்.

6. PWM சமிக்ஞை தலைகீழாக உள்ளது. NMOS க்கு இந்த அம்சம் தேவையில்லை மற்றும் ஒரு இன்வெர்ட்டரை முன்னால் வைப்பதன் மூலம் தீர்க்க முடியும்.

கையடக்க சாதனங்கள் மற்றும் வயர்லெஸ் தயாரிப்புகளை வடிவமைக்கும் போது, ​​தயாரிப்பு செயல்திறனை மேம்படுத்துதல் மற்றும் பேட்டரி ஆயுளை நீட்டித்தல் ஆகியவை வடிவமைப்பாளர்கள் எதிர்கொள்ள வேண்டிய இரண்டு சிக்கல்களாகும். DC-DC மாற்றிகள் அதிக செயல்திறன், பெரிய வெளியீட்டு மின்னோட்டம் மற்றும் குறைந்த அமைதியான மின்னோட்டம் ஆகியவற்றின் நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன, அவை சிறிய சாதனங்களை இயக்குவதற்கு மிகவும் பொருத்தமானவை. தற்போது, ​​DC-DC மாற்றி வடிவமைப்பு தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சியின் முக்கிய போக்குகள்: (1) உயர் அதிர்வெண் தொழில்நுட்பம்: மாறுதல் அதிர்வெண் அதிகரிக்கும் போது, ​​மாறுதல் மாற்றியின் அளவும் குறைக்கப்படுகிறது, ஆற்றல் அடர்த்தியும் பெரிதும் அதிகரிக்கிறது, மற்றும் மாறும் பதில் மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளது. . குறைந்த சக்தி DC-DC மாற்றிகளின் மாறுதல் அதிர்வெண் மெகாஹெர்ட்ஸ் நிலைக்கு உயரும். (2) குறைந்த வெளியீட்டு மின்னழுத்த தொழில்நுட்பம்: குறைக்கடத்தி உற்பத்தி தொழில்நுட்பத்தின் தொடர்ச்சியான வளர்ச்சியுடன், நுண்செயலிகள் மற்றும் சிறிய மின்னணு சாதனங்களின் இயக்க மின்னழுத்தம் குறைந்து வருகிறது, இதற்கு எதிர்கால DC-DC மாற்றிகள் நுண்செயலிகளுக்கு ஏற்ப குறைந்த வெளியீட்டு மின்னழுத்தத்தை வழங்க வேண்டும். செயலிகள் மற்றும் சிறிய மின்னணு சாதனங்களுக்கான தேவைகள்.

இந்த தொழில்நுட்பங்களின் வளர்ச்சி பவர் சிப் சர்க்யூட்களின் வடிவமைப்பிற்கு அதிக தேவைகளை முன்வைத்துள்ளது. முதலாவதாக, மாறுதல் அதிர்வெண் தொடர்ந்து அதிகரித்து வருவதால், மாறுதல் கூறுகளின் செயல்திறனில் அதிக தேவைகள் வைக்கப்படுகின்றன. அதே நேரத்தில், மெகா ஹெர்ட்ஸ் வரையிலான அதிர்வெண்களை மாற்றும் போது, ​​ஸ்விட்ச் உறுப்புகள் பொதுவாக வேலை செய்வதை உறுதிசெய்ய, தொடர்புடைய மாறுதல் உறுப்பு இயக்கி சுற்றுகள் வழங்கப்பட வேண்டும். இரண்டாவதாக, பேட்டரியால் இயங்கும் சிறிய மின்னணு சாதனங்களுக்கு, சுற்றுகளின் வேலை மின்னழுத்தம் குறைவாக உள்ளது (உதாரணமாக லித்தியம் பேட்டரிகளை எடுத்துக் கொண்டால், வேலை செய்யும் மின்னழுத்தம் 2.5~3.6V ஆகும்), எனவே, பவர் சிப்பின் வேலை மின்னழுத்தம் குறைவாக உள்ளது.

 

MOSFET மிகக் குறைந்த எதிர்ப்பைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் குறைந்த ஆற்றலைப் பயன்படுத்துகிறது. MOSFET ஆனது தற்போது பிரபலமான உயர் திறன் DC-DC சில்லுகளில் பவர் சுவிட்சாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இருப்பினும், MOSFET இன் பெரிய ஒட்டுண்ணி கொள்ளளவு காரணமாக, NMOS மாறுதல் குழாய்களின் கேட் கொள்ளளவு பொதுவாக பல்லாயிரக்கணக்கான picofarads வரை அதிகமாக உள்ளது. இது உயர் இயக்க அதிர்வெண் DC-DC மாற்றி மாற்றி டியூப் டிரைவ் சர்க்யூட்டின் வடிவமைப்பிற்கு அதிக தேவைகளை முன்வைக்கிறது.

குறைந்த மின்னழுத்த ULSI வடிவமைப்புகளில், பூட்ஸ்ட்ராப் பூஸ்ட் கட்டமைப்புகள் மற்றும் டிரைவ் சர்க்யூட்களை பெரிய கொள்ளளவு சுமைகளாகப் பயன்படுத்தி பல்வேறு வகையான CMOS மற்றும் BiCMOS லாஜிக் சர்க்யூட்கள் உள்ளன. இந்த சுற்றுகள் 1V க்கும் குறைவான மின்சாரம் வழங்கல் மின்னழுத்தத்துடன் சாதாரணமாக செயல்பட முடியும், மேலும் 1 முதல் 2pF வரையிலான சுமை கொள்ளளவுடன் பல்லாயிரக்கணக்கான மெகாஹெர்ட்ஸ் அல்லது நூற்றுக்கணக்கான மெகாஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண்ணில் செயல்பட முடியும். குறைந்த மின்னழுத்தம், உயர் மாறுதல் அதிர்வெண் பூஸ்ட் DC-DC மாற்றிகளுக்கு ஏற்ற பெரிய சுமை கொள்ளளவு இயக்கி திறன் கொண்ட டிரைவ் சர்க்யூட்டை வடிவமைக்க இந்தக் கட்டுரை பூட்ஸ்ட்ராப் பூஸ்ட் சர்க்யூட்டைப் பயன்படுத்துகிறது. சர்க்யூட் Samsung AHP615 BiCMOS செயல்முறையின் அடிப்படையில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது மற்றும் Hspice உருவகப்படுத்துதல் மூலம் சரிபார்க்கப்பட்டது. விநியோக மின்னழுத்தம் 1.5V ஆகவும், சுமை கொள்ளளவு 60pF ஆகவும் இருக்கும்போது, ​​இயக்க அதிர்வெண் 5MHz ஐ விட அதிகமாக இருக்கும்.

​

MOSFET மாறுதல் பண்புகள்

​

1. நிலையான பண்புகள்

மாறுதல் உறுப்பாக, MOSFET இரண்டு நிலைகளிலும் செயல்படுகிறது: ஆஃப் அல்லது ஆன். MOSFET ஒரு மின்னழுத்த-கட்டுப்பாட்டு கூறு என்பதால், அதன் வேலை நிலை முக்கியமாக கேட்-மூல மின்னழுத்தம் uGS ஆல் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.

 

வேலை பண்புகள் பின்வருமாறு:

※ uGS＜டர்ன்-ஆன் வோல்டேஜ் UT: MOSFET கட்-ஆஃப் பகுதியில் வேலை செய்கிறது, வடிகால்-மூல மின்னோட்டம் iDS அடிப்படையில் 0, வெளியீடு மின்னழுத்தம் uDS≈UDD, மற்றும் MOSFET "ஆஃப்" நிலையில் உள்ளது.

※ uGS>டர்ன்-ஆன் வோல்டேஜ் UT: MOSFET கடத்தல் பகுதியில் வேலை செய்கிறது, வடிகால்-மூல மின்னோட்டம் iDS=UDD/(RD+rDS). அவற்றில், rDS என்பது MOSFET இயக்கப்படும்போது வடிகால்-மூல எதிர்ப்பாகும். வெளியீட்டு மின்னழுத்தம் UDS=UDD?rDS/(RD+rDS), rDS＜＜RD, uDS≈0V எனில், MOSFET "ஆன்" நிலையில் இருக்கும்.

2. மாறும் பண்புகள்

MOSFET ஆனது ஆன் மற்றும் ஆஃப் நிலைகளுக்கு இடையில் மாறும்போது ஒரு மாறுதல் செயல்முறையையும் கொண்டுள்ளது, ஆனால் அதன் இயக்கவியல் பண்புகள் முக்கியமாக மின்சுற்று தொடர்பான தவறான கொள்ளளவை சார்ஜ் செய்து வெளியேற்றுவதற்குத் தேவைப்படும் நேரத்தையும், குழாய் ஆன் மற்றும் ஆஃப் ஆக இருக்கும்போது சார்ஜ் குவிப்பு மற்றும் வெளியேற்றத்தையும் சார்ந்துள்ளது. சிதைவு நேரம் மிகவும் சிறியது.

உள்ளீட்டு மின்னழுத்தம் ui உயர்விலிருந்து தாழ்வாக மாறும்போது மற்றும் MOSFET ஆன் ஸ்டேட்டிலிருந்து ஆஃப் ஸ்டேட்டிற்கு மாறும்போது, ​​மின்சார விநியோக UDD ஆனது RD வழியாக ஸ்ட்ரே கேபாசிடன்ஸ் CLஐயும், சார்ஜிங் நேர மாறிலி τ1=RDCLஐயும் சார்ஜ் செய்கிறது. எனவே, வெளியீட்டு மின்னழுத்தம் uo குறைந்த மட்டத்தில் இருந்து உயர் நிலைக்கு மாறுவதற்கு முன் ஒரு குறிப்பிட்ட தாமதத்தை கடந்து செல்ல வேண்டும்; உள்ளீட்டு மின்னழுத்தம் ui குறைந்த நிலையில் இருந்து உயர்வாக மாறும்போது மற்றும் MOSFET ஆனது ஆஃப் நிலையில் இருந்து ஆன் ஸ்டேட்டிற்கு மாறும்போது, ​​rDS டிஸ்சார்ஜ் வழியாக செல்லும் ஸ்ட்ரே கேபாசிட்டன்ஸ் CL மீதான சார்ஜ் τ2≈rDSCL டிஸ்சார்ஜ் நேர மாறிலியுடன் நிகழ்கிறது. வெளியீட்டு மின்னழுத்தம் Uo குறைந்த நிலைக்கு மாறுவதற்கு ஒரு குறிப்பிட்ட தாமதம் தேவை என்பதைக் காணலாம். ஆனால் RD ஐ விட rDS மிகவும் சிறியதாக இருப்பதால், கட்-ஆஃப் இருந்து கடத்தலுக்கு மாற்றும் நேரம் கடத்தலில் இருந்து கட்-ஆஃப் வரை மாற்றும் நேரத்தை விட குறைவாக உள்ளது.

MOSFET இன் வடிகால்-மூல எதிர்ப்பு rDS ஆனது டிரான்சிஸ்டரின் செறிவூட்டல் எதிர்ப்பு rCES ஐ விட பெரியதாக இருப்பதால், வெளிப்புற வடிகால் எதிர்ப்பு RD டிரான்சிஸ்டரின் சேகரிப்பான் எதிர்ப்பு RC ஐ விட பெரியதாக இருப்பதால், சார்ஜிங் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் நேரம் MOSFET இன் நீளமானது, MOSFET ஆனது டிரான்சிஸ்டரை விட மாறுதல் வேகம் குறைவாக உள்ளது. இருப்பினும், CMOS சர்க்யூட்களில், சார்ஜிங் சர்க்யூட் மற்றும் டிஸ்சார்ஜிங் சர்க்யூட் இரண்டும் குறைந்த-எதிர்ப்பு சுற்றுகள் என்பதால், சார்ஜிங் மற்றும் டிஸ்சார்ஜிங் செயல்முறைகள் ஒப்பீட்டளவில் வேகமாக இருப்பதால், CMOS சுற்றுக்கு அதிக மாறுதல் வேகம் ஏற்படுகிறது.