Мощный МОП-транзистор в режиме обеднения

June 10, 2010 by admin Комментировать »

Нельзя отрицать, что мощные МОП-транзисторы позволили разработчи­кам источников питания разнообразить свои схемы. Для начала скажем, что стал доступен широкий диапазон мощностей, токов и напряжений. Этими транзисторами относительно легко управлять и они могут рабо­тать при частоте переключения порядка мегагерца. Поскольку имеются и л- и р-канальные транзисторы, легко добиться упрощения и удешевле­ния схем. Кроме того, эти транзисторы можно использовать в третьем квадранте выходных характеристик также, как в первом. Примером мо­жет служить синхронный выпрямитель. Внутренний диод, который яв­ляется частью структуры МОП-транзистора, часто используется как фиксирующий, в качестве диода обратного тока или как ограничитель выбросов при переходном процессе. Если оказывается, что этот диод слишком медленный для конкретного случая, его легко электрически изолировать и использовать внешний диод Шотки или диод с быстрым восстановлением. И, как будто всех этих свойств недостаточно, имеется /G^r-транзистор, модификация мощного МОП-транзистора с очень низким падением напряжения, как у биполярного транзистора. Кроме того, имеется SENSEFET -транзистор – мощный МОП-транзистор с воз­можностью считывания тока стока.

Учитывая эти качества, было бы утомительным для воображения и далее расширять возможности МОП-транзисторов. Отметьте, однако, что рассмотренные МОП-транзисторы имеют одно общее обстоятель­ство, все они работают в режиме обогащения — даже при том, что неко­торые предназначены для работы с логическими схемами (входное на­пряжение несколько вольт переводит их в открытое состояние). Вполне естественно рассмотреть возможность применения МОП-транзисторов, работающих в режиме обеднения. Эти транзисторы исходно находятся в состоянии «включено» и требуется запирающее напряжение на затворе, чтобы выключить их. Можно вспомнить, что большинство электронных ламп было по существу устройствами, работающими в режиме обедне­ния. Полевые транзисторы с управляющим /?/1-переходом также работа­ют в режиме обеднения (не существует этих полевых транзисторов, рас­считанных на большую мощность, но это уже другая история).

Как можно догадаться, МОП-транзисторы с режимом обеднения ста­ли вполне доступными. Поскольку они не получили экспериментальной поддержки подобно имеющейся у транзисторов с режимом обогащения, они пока не имеют большой популярности. Однако они хорошо подходят для некоторых схем специального назначения и, вероятно, использовать их станут чаще. Остается подождать, будут ли созданы такие транзисто­ры, которые работают с уровнями тока, напряжения и мощности, сопос­тавимыми с уровнями у транзисторов, работающих в режиме обогащения. Тем временем, экспериментаторы могут многого добиться, придумывая интересные и полезные приложения, сконцентрированные вокруг МОП-транзисторов, работающих в режиме обеднения.

Сравнение МОП-транзисторов, использующих режимы обогащения и обеднения, показано на рис. 19.8. Видно, что транзистор с режимом обеднения (как и большинство электронных ламп) фактически работает в обоих режимах. Однако нет ничего подобного постоянному току сетки в лампе. Затвор МОП-транзистора в режиме обеднения скорее продол­жает напоминать конденсатор. Здесь может протекать переменный ток, но нет никакого потребления постоянного тока от драйвера или источ­ника смещения.

Схема стабилизатора тока (рис. 19.9), использующая МОП-транзис­тор в режиме обеднения, очень проста. Хотя на первый взгляд не оче­видно наличие здесь элемента обратной связи, этот стабилизатор, тем не менее, является системой с замкнутой цепью обратной связи. Если ток нагрузки пытается увеличиться, то увеличение обратного смещения на затворе, появляющегося на резисторе в цепи истока, препятствует этому повышению. Это, при том, что устройство по существу сохраняет почти постоянный ток стока при изменении напряжения на стоке, делает его очень хорошим источником постоянного тока.

clip_image002

clip_image004

Рис. 19.8. Сравнение МОП-транзисторов, работающих в режиме обогащения и в режиме обеднения. Ради простоты, внутренние диоды в обоих случаях не показаны, хотя реально присутствуют. (А) Про­ходная характеристика и обозначение л-канального МОП-транзистора с обогащением. (В) Проходная характеристика и обозначение п-канального МОП-транзистора с обеднением.

Транзистор следует использовать с небольшим радиатором, но не для защиты от повышения температуры, а как способ улучшения стабилиза­ции. Устройство имеет положительный температурный коэффициент, так что предотвращение чрезмерного повышения температуры столь же важ­но, как внимание к электрическим вопросам. Практически, схема может обеспечить стабилизацию тока нагрузки на уровне нескольких сот милли­ампер. Минимальный ток нагрузки можно установить около 5 мА.

На момент создания книги либо отсутствовали, либо были трудно доступны МОП-транзисторы, работающие в режиме обеднения, с тока­ми несколько ампер. При работе с большими токами можно предложить параллельное включение транзисторов. Параллельная работа двух или больше транзисторов вполне реальна, но может потребовать внимания вопрос разделения тока между транзисторами. Введением резисторов с фиксированными сопротивлениями в цепь истока одного или несколь­ких таких параллельно включенных транзисторов, можно разумно рас­пределить ток между ними. Интересная особенность этой схемы стаби­лизации состоит в том, что она обеспечивает безинерционную стабили­зацию при изменении напряжения источника и нагрузки, несмотря на отсутствие опорного напряжения.

clip_image006

Рис. 19.9. Стабилизатор постоянного тока, использующий МОП-тран­зистор с режимом обеднения. Подобная схема, использующая обыч­ный МОП-транзистор с режимом обогащения, требовала бы специаль­ного смещения.

Экспериментатор должен помнить, что МОП-транзистор с режимом обеднения содержит внутренний диод, так же как транзистор, работаю­щий в режиме обогащения. И, точно так же в зависимости от конкрет­ного применения, этот диод мог бы проявлять себя или как полезный элемент или как вредный. В любом случае, достоинством схемы на рис. 19.9 с практической точки зрения является то, что она является истин­ным двухполюсным стабилизатором в отличие от обычных схем стаби­лизации, имеющих три или большее число выводов. Следствием этого до­стоинства является то, что можно легко обойти конфликты заземления и другие схемные неудобства.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты