फील्ड बनाम प्रभाव ट्रांजिस्टर (एफईटी) के बीच अंतर को स्विच बनाम एम्पलीफायरों के रूप में क्या माना जाता है?


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उदाहरण के लिए, J108 JFET को "N- चैनल स्विच" के रूप में सूचीबद्ध किया गया है, और डेटाशीट में RDS का विरोध किया गया है, जबकि J201 JFET को "N-Channel General Purpose Amplifier" (और ऑन-रेसिस्टेंस) के रूप में सूचीबद्ध किया गया है। आईडीएस घटता से घटा? '

क्या इनको डिजाइन और निर्मित करने के तरीके में अंतर है? क्या एक प्रकार का आम तौर पर दूसरे अनुप्रयोग में उपयोग किया जा सकता है, लेकिन इसके विपरीत नहीं?

BJTs के लिए संबंधित, छोटे सिग्नल द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर (BJTs) के बीच अंतर क्या है : स्विचेस? एम्पलीफायरों

जवाबों:


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विभिन्न विकल्प हैं जो ट्रांजिस्टर के डिज़ाइन में किए जा सकते हैं, कुछ ट्रेडऑफ़ अनुप्रयोगों और अन्य को "रैखिक" अनुप्रयोगों के लिए स्विच करने के लिए बेहतर हैं।

स्विच का उद्देश्य अपना अधिकांश समय पूरी तरह से या पूरी तरह से बंद करना है। ऑन-ऑफ स्टेट्स इसलिए महत्वपूर्ण हैं क्योंकि इन-बीच राज्यों की प्रतिक्रिया वक्र बहुत अधिक प्रासंगिक नहीं है।

अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए, अधिकांश ट्रांजिस्टर का ऑफ स्टेट लीकेज करंट कम नहीं होता है। स्विचिंग अनुप्रयोगों के लिए, सबसे महत्वपूर्ण मापदंडों में से एक "ऑन" है, जैसा कि FETs में रादसन द्वारा निर्धारित किया गया है और संतृप्ति वोल्टेज और द्विध्रुवीय में वर्तमान है। यही कारण है कि FET को स्विच करने से Rdson स्पेक्स होंगे, न केवल यह दिखाने के लिए कि वे पूरी तरह से कितने अच्छे हैं, बल्कि इसलिए कि सर्किट के डिजाइनरों के लिए यह जानना भी महत्वपूर्ण है कि वे कितना वोल्टेज छोड़ेंगे और गर्म करेंगे।

सामान्य प्रयोजन एम्पलीफायरों के रूप में उपयोग किए जाने वाले ट्रांजिस्टर "रैखिक" क्षेत्र में काम करते हैं। हो सकता है कि वे अपनी विशेषताओं में बहुत अधिक रैखिक न हों, लेकिन यह उद्योग में इस्तेमाल किया जाने वाला नाम है जो इन-द-बीच सीमा को दर्शाता है जहां ट्रांजिस्टर न तो पूरी तरह से बंद है और न ही पूरी तरह से बंद है। वास्तव में, एम्पलीफायर के उपयोग के लिए आप कभी भी सीमा राज्यों में से बहुत हिट नहीं करना चाहते हैं। Rdson इसलिए प्रासंगिक नहीं है क्योंकि आप उस राज्य में रहने की योजना नहीं बनाते हैं। हालांकि आप यह जानना चाहते हैं कि डिवाइस गेट वोल्टेज और ड्रेन वोल्टेज के विभिन्न संयोजनों के लिए कैसे प्रतिक्रिया करता है क्योंकि आप इसका उपयोग करने की योजना बनाते हैं ताकि उनमें से एक व्यापक निरंतरता हो।

ट्रेडऑफ़ हैं ट्रांजिस्टर डिज़ाइनर उस गेट वोल्टेज के लिए अधिक आनुपातिक प्रतिक्रिया के पक्ष में कर सकते हैं जो प्रभावी प्रतिरोध पर पूरी तरह से सबसे अच्छा है। यही कारण है कि कुछ ट्रांजिस्टर को रेखीय संचालन के लिए स्विच बनाम के रूप में बढ़ावा दिया जाता है। तब डेटाशीट भी इच्छित उपयोग के लिए सर्किट डिजाइनर के लिए सबसे अधिक प्रासंगिक चश्मा पर ध्यान केंद्रित करता है।


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बिजली MOSFETs के लिए, अंगूठे का एक अच्छा नियम है जो दर्शाता है कि नया हिस्सा, बेहतर यह स्विचिंग अनुप्रयोगों के लिए अनुकूलित है। मूल रूप से, MOSFETs का उपयोग रेखीय वोल्टेज नियामकों में पास तत्वों के रूप में किया गया था (नो-लोड नुकसान या समग्र दक्षता को कम करने वाला कोई आधार वर्तमान नहीं) या एबी एबी एम्पलीफायर। आज, नई MOSFET पीढ़ियों के विकास के लिए ड्राइविंग बल, निश्चित रूप से, स्विच-मोड बिजली की आपूर्ति की सर्वव्यापकता और आवृत्ति कन्वर्टर्स के साथ मोटर नियंत्रण की ओर निरंतर जारी है। इस संबंध में जो कुछ भी हासिल हुआ है वह शानदार से कम नहीं है।

MOSFETs स्विच करने की हर नई पीढ़ी के साथ सुधार की गई कुछ विशेषताएँ:

  • लोअर आर डीएस, ऑन - क्योंकि चालन के नुकसान को कम करने का अर्थ है समग्र दक्षता को अधिकतम करना।
  • कम पैरासाइट कैपेसिटेंस - क्योंकि गेट के आसपास कम चार्ज ड्राइविंग नुकसान को कम करने और स्विचिंग गति को बढ़ाने में मदद करता है; स्विचिंग ट्रांज़िशन में कम समय बिताने का मतलब है कम स्विचिंग लॉस।
  • आंतरिक डायोड का कम रिवर्स रिकवरी समय; एक उच्च dV / dt रेटिंग के साथ जुड़ा हुआ है - यह भी कम स्विचिंग नुकसान की दिशा में मदद करता है, और इसका मतलब यह भी है कि आप MOSFET को आसानी से नष्ट नहीं कर सकते जब आप इसे वास्तव में तेजी से स्विच करने के लिए मजबूर करते हैं।
  • हिमस्खलन असभ्यता - स्विचिंग अनुप्रयोगों में, हमेशा एक प्रारंभ करनेवाला शामिल होता है। एक प्रारंभ करनेवाला को करंट काटने का अर्थ है बड़े वोल्टेज स्पाइक्स का निर्माण। यदि खराब स्नब या पूरी तरह से अशुद्ध, स्पाइक्स MOSFET की अधिकतम वोल्टेज रेटिंग से अधिक होगा। एक अच्छा हिमस्खलन रेटिंग का मतलब है कि आप कुछ अतिरिक्त बोनस प्राप्त करेंगे इससे पहले कि आपत्तिजनक विफलता हो।

हालांकि, MOSFETs के रैखिक अनुप्रयोगों के लिए एक नहीं-तथाकथित-प्रसिद्ध गोचा है जो नई पीढ़ियों के साथ अधिक स्पष्ट हो गया है:

  • FBSOA (फॉरवर्ड बायस्ड सेफ ऑपरेटिंग एरिया), यानी ऑपरेशन के रैखिक मोड में पावर हैंडलिंग क्षमता।

बेशक, यह पुराने और नए किसी भी प्रकार के MOSFET के साथ एक मुद्दा है, लेकिन पुरानी प्रक्रियाएं कुछ अधिक क्षमाशील थीं। यह वह ग्राफ है जिसमें अधिकांश प्रासंगिक जानकारी है:

MOSFET स्थानांतरण अभिशाप Vgs बनाम आईडी स्रोत: APEC, IRF

एक उच्च गेट-टू-सोर्स वोल्टेज के लिए, तापमान में वृद्धि से प्रतिरोध में वृद्धि, और नाली वर्तमान में कमी होगी। स्विचिंग एप्लिकेशन के लिए, यह सिर्फ सही है: MOSFETs को उच्च वी जीएस के साथ अच्छी संतृप्ति में संचालित किया जाता है । असाधारण MOSFETs के बारे में सोचो, और ध्यान रखें कि एक एकल MOSFET के चिप पर कई छोटे, साधारण MOSFETs होते हैं। जब इनमें से एक MOSFETs गर्म हो जाता है, तो इसका एक बढ़ा हुआ प्रतिरोध होगा, और इसके पड़ोसियों द्वारा अधिक वर्तमान को "लिया" जाएगा, जिससे कोई हॉटस्पॉट नहीं होगा। बहुत बढ़िया।

वी जीएस के लिए उस मूल्य से कम होता है, जहां दो रेखाएं पार करती हैं, जिसे शून्य तापमान क्रॉसओवर कहा जाता है (cf. IRF का App'note 1155 ), हालांकि, एक बढ़ा हुआ तापमान घटे हुए R DS को चालू करेगा , और बढ़े हुए नाले के प्रवाह में। यह वह जगह है जहां थर्मल भगोड़ा आपके दरवाजे पर दस्तक देगा, लोकप्रिय धारणा के विपरीत कि यह BJT- केवल घटना है। हॉट स्पॉट होंगे, और आपका MOSFET एक शानदार तरीके से आत्म-विनाश कर सकता है, इसे अपने पड़ोस में कुछ खूबसूरत सर्किट्री के साथ ले जा सकता है।

अफवाह यह है कि पुराने, पार्श्व एमओएसएफईटी उपकरणों में अपने आंतरिक, समानांतर, ऑन-चिप एमओएसएफईटी में बेहतर-मिलान स्थानांतरण विशेषताएं थीं, जो नए ट्रेंच डिवाइसों की तुलना में अनुकूलित हैं, जो स्विचिंग अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण हैं। यह आगे उस पेपर द्वारा समर्थित है जिसे मैंने पहले ही लिंक किया है , जिसमें दिखाया गया है कि कैसे नए उपकरणों में शून्य तापमान क्रॉसओवर के बिंदु के लिए वी जीएस भी बढ़ रहा है ।

लंबी कहानी छोटी: ऐसी शक्ति MOSFETs हैं जो रैखिक अनुप्रयोगों या स्विचिंग अनुप्रयोगों के लिए बेहतर अनुकूल हैं। चूंकि रैखिक अनुप्रयोग एक आला अनुप्रयोग की तरह बन गए हैं, उदाहरण के लिए वोल्टेज-नियंत्रित वर्तमान सिंक के लिए, फॉरवर्ड-बायस्ड सुरक्षित-ऑपरेटिंग क्षेत्र ( एफबी-एसओए ) के लिए ग्राफ के प्रति अतिरिक्त सावधानी की आवश्यकता है। यदि इसमें DC ऑपरेशन के लिए लाइन नहीं है, तो यह एक महत्वपूर्ण संकेत है कि डिवाइस रैखिक अनुप्रयोगों में अच्छी तरह से काम नहीं करेगा।

यहाँ IRF द्वारा एक पेपर के लिए एक और लिंक दिया गया है, जिसका सबसे अधिक संक्षेप में मैंने यहाँ उल्लेख किया है।


यह एक बहुत अच्छा जवाब है, हालांकि मैं एसएमपीएस पावर ट्रांजिस्टर की तुलना में छोटे-सिग्नल स्विचिंग ट्रांजिस्टर के बारे में अधिक पूछ रहा था। कुछ और आप उन लोगों के बारे में जोड़ सकते हैं?
एंडोलिथ

इस उदाहरण में शून्य तापमान क्रॉसओवर के बारे में : क्या इसका मतलब यह होगा कि मैं थर्मल निकासी को रोकने के लिए किसी भी मामले में Vgs को 5.7V से ऊपर रखना चाहता हूं ?
Rev1.0
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