MOSFET: كل ما تحتاج لمعرفته حول هذا النوع من الترانزستور

هناك عدة أنواع من الترانزستورات. تعد هذه الأجهزة الإلكترونية مهمة جدًا للإلكترونيات اليوم ، وقد مثلت طفرة في الانتقال من الإلكترونيات القائمة على الأنبوب المفرغ إلى الإلكترونيات القائمة على الحالة الصلبة ، وأكثر موثوقية بكثير واستهلاك أقل للطاقة. حقيقة، MOSFET يتم استخدامها في معظم الشرائح أو الدوائر المتكاملة ، على الرغم من أنه يمكنك أيضًا العثور عليها على لوحات الدوائر المطبوعة للعديد من التطبيقات الأخرى.

حسنا كيف الحال؟ مثل هذا الجهاز المهم أشباه الموصلات، سأقدم لك كل ما تحتاج لمعرفته حول هذا العمل العلمي والهندسي الذي يسمح لنا بصنع العديد من الدوائر والتي حسنت حياتنا بعدة طرق.

ما هو الترانزستور؟

الكلمة يأتي الترانزستور من المقاوم الانتقالي، وتم اختراعه في عام 1951 ، على الرغم من وجود براءات اختراع وتطورات في أوروبا قبل أن يقدم الأمريكيون التصميم الأول ، على الرغم من أن هذه قصة أخرى ... في ذلك الوقت كانوا يبحثون عن جهاز يعتمد على الحالة الصلبة ، وأشباه الموصلات ، يمكن أن تحل محل صمامات التفريغ الخام وغير الموثوقة التي كانت تتكون من أجهزة الكمبيوتر والأدوات الإلكترونية الأخرى في ذلك الوقت.

ال الصمامات أو الأنابيب المفرغة لها بنية مشابهة لمصابيح الإضاءة التقليدية ، وبالتالي فهي محترقة أيضًا. كان لا بد من استبدالها بشكل متكرر للحفاظ على تشغيل الآلات. بالإضافة إلى ذلك ، تم تسخينها ، وهذا يعني أنها تهدر كميات كبيرة من الطاقة على شكل حرارة بسبب عدم كفاءتها. لذلك ، لم تكن عملية على الإطلاق وكانت في حاجة ماسة إلى بديل.

حسنًا ، في مختبرات AT & T Bell و Williams Shockley و John Bardeen و Walter Brattain لقد شرعوا في العمل على إنشاء جهاز أشباه الموصلات. الحقيقة هي أنهم واجهوا صعوبة في العثور على المفتاح. ظل المشروع سراً لأنه كان من المعروف أن شيئًا مشابهًا كان يتطور في أوروبا. لكن الحرب العالمية الثانية تم تجاوزها ، وكان على أبطال الرواية الذهاب إلى المعركة. في طريق العودة ، وجدوا الحل بشكل غامض.

El النموذج الأول التي قاموا بإنشائها كانت فجًا جدًا ، وتسببوا في مشاكل تصميم خطيرة. من بينها ، كان الإنتاج الضخم معقدًا ومعقدًا. بالإضافة إلى ذلك ، فقد استخدمت الأجزاء الذهبية التي جعلتها أغلى ثمناً وتوقف الطرف أحيانًا عن الاتصال بلورة أشباه الموصلات ، لذلك توقف عن العمل وكان لا بد من دفعها لإجراء الاتصال مرة أخرى. الحقيقة هي أنه لم يتم حل هذا الاختراع إلا قليلاً ، ولكن شيئًا فشيئًا كانوا يتحسنون وظهرت أنواع جديدة.

لديهم بالفعل مكون إلكتروني الحالة الصلبة وأصغر لتقليل حجم أجهزة الراديو وأجهزة الإنذار والسيارات وأجهزة الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون وما إلى ذلك.

الأجزاء والتشغيل

يتكون الترانزستور من ثلاثة دبابيس أو جهات اتصال ، والتي بدورها تتلامس معها ثلاث مناطق أشباه الموصلات المتمايزة. في ثنائية الأضلاع تسمى هذه المناطق الباعث والقاعدة والمجمع. من ناحية أخرى ، في أحادي القطب ، مثل MOSFET ، يطلق عليهم عادة المصدر والبوابة والصرف. يجب عليك قراءة أوراق البيانات أو الكتالوجات جيدًا لمعرفة كيفية التعرف على دبابيسها جيدًا وعدم الخلط بينها ، لأن العملية ستعتمد عليها.

المادة ذات الصلة:

2N2222 الترانزستور: كل ما تحتاج إلى معرفته

La الباب أو القاعدة إنه يعمل كما لو كان مفتاحًا ، يفتح أو يغلق مرور التيار بين الطرفين الآخرين. هذه هي الطريقة التي يعمل بها. وبناءً على ذلك ، يمكن استخدامه لوظيفتين أساسيتين:

• الوظيفة 1: يمكن أن يعمل على تمرير أو قطع الإشارات الكهربائية ، أي كمفتاح للإلكترونيات الرقمية. هذا مهم للنظام الثنائي أو الرقمي ، لأنه من خلال التحكم في البوابة (مع 0 أو 1) ، يمكنك الحصول على قيمة أو أخرى عند إخراجها (0/1). بهذه الطريقة يمكن تشكيل البوابات المنطقية.
• الوظيفة 2: يمكن استخدامها أيضًا للإلكترونيات التناظرية ، كمضخمات للإشارة. إذا وصلت شدة صغيرة إلى القاعدة ، فيمكن تحويلها إلى كثافة أكبر بين المجمع والباعث والتي يمكن استخدامها كمخرج.

أنواع الترانزستورات

بمجرد رؤية العملية الأساسية وقليلًا من تاريخها ، بمرور الوقت تم تحسينها وإنشاء ترانزستورات محسّنة لنوع معين من التطبيقات ، مما أدى إلى ظهور الجميع هاتين العائلتين التي بدورها لها عدة أنواع:

تذكر أن منطقة N هي نوع من أشباه الموصلات مخدر بشوائب مانحة ، أي المركبات الخماسية التكافؤ (الفوسفور ، الزرنيخ ، ...). سيسمح لهم ذلك بالتخلي عن الإلكترونات (-) ، لأن حاملات الأغلبية هي الإلكترونات ، بينما الأقلية هي الثقوب (+). في حالة المنطقة P يكون العكس ، فإن الغالبية ستكون الثقوب (+) ، وهذا هو السبب في تسميتها بذلك. أي أنها سوف تجذب الإلكترونات. لتحقيق ذلك ، يتم تعاطيه مع شوائب متقبلة أخرى ، أي ثلاثية التكافؤ (الألومنيوم ، الإنديوم ، الغاليوم ، ...). عادة ما تكون أشباه الموصلات الأساسية عبارة عن السيليكون أو الجرمانيوم ، على الرغم من وجود أنواع أخرى. عادة ما تكون المنشطات بجرعات منخفضة جدًا ، بترتيب ذرة واحدة من الشوائب لكل 100.000.000،1،10.000 ذرة من أشباه الموصلات. في بعض الحالات ، يمكن أن تتشكل مناطق ثقيلة أو مخدرة بشدة مثل P + أو N + ، والتي تحتوي على ذرة شوائب واحدة لكل XNUMX.

• BJT (ترانزستور مفرق ثنائي القطب): إنه الترانزستور ثنائي القطب ، الأكثر تقليدية. في هذا عليك أن تضخ تيارًا أساسيًا لتنظيم تيار المجمع. يوجد في الداخل نوعان:
  • نبن: كما يوحي اسمها ، تحتوي على منطقة شبه موصلة مخدرة لتكون من النوع N لتعمل كباعث ، و P مركزية أخرى كقاعدة ، وأخرى للمجمع من النوع N.
  • PNP: في هذه الحالة يكون العكس ، القاعدة ستكون من النوع N ، والاثنان المتبقيان من النوع P. سيغير ذلك تمامًا سلوكه الكهربائي وطريقة استخدامه.
• FET (ترانزستور تأثير المجال): الترانزستور ذو التأثير الميداني ، وأبرز ما يميزه عن BJT هو طريقة تشغيله مع طرف التحكم الخاص به. في هذه الحالة ، يتم التحكم عن طريق تطبيق جهد كهربائي بين البوابة والمصدر. يوجد ضمن هذا النوع عدة أنواع فرعية:
  • جفيت: تلك الخاصة بتقاطع FET هي نفاد ، ولها قناة أو منطقة أشباه موصلات يمكن أن تكون من نوع أو آخر. وفقًا لذلك ، يمكن أن يكونوا بدورهم:
    • قناة N.
    • من قناة P.
  • MOSFET: يأتي اختصاره من Metal Oxide Semiconductor FET ، سمي بهذا الاسم لأنه يتم استخدام طبقة رقيقة من ثاني أكسيد السيليكون تحت ملامسة الباب لتوليد المجال الضروري الذي يمكن من خلاله التحكم بمرور التيار عبر قناته بحيث يكون هناك تدفق بين المصدر والمصدر. يمكن أن تكون القناة من النوع P ، لذلك سيكون هناك بئرين N للتصريف والمصدر ؛ أو من النوع N ، مع بئرين من النوع P للمصدر والتصريف. إنها تختلف إلى حد ما عما سبق ، وفي هذه الحالة يمكنك الحصول على:
    • انحراف أو استنفاد:
      • قناة N.
      • من قناة P.
    • معزز أو محسن:
      • قناة N.
      • من قناة P.
    • آخرون: TFT ، CMOS ، ...
• آخرون.

ال تعتمد الاختلافات على البنية الداخلية لمناطق أشباه الموصلات كل…

MOSFET

Un MOSFET يتيح لك التعامل مع الأحمال الكبيرة ، والتي يمكن أن تكون مفيدة لدارات معينة مع Arduino الخاص بك ، كما سترى لاحقًا. في الواقع ، تجعلها مزاياها مفيدة جدًا في الإلكترونيات الحديثة. يمكن أن يعمل كمكبر للصوت أو مفتاح يتم التحكم فيه إلكترونيًا. لكل نوع من أنواع MOSFET تشتريه ، فأنت تعلم بالفعل أنه يجب عليك قراءة ورقة البيانات لمعرفة الخصائص ، لأنها ليست كلها متشابهة.

الفرق بين واحد من قناة N و P. هو:

• قناة ص: لتنشيط القناة P لتمرير التيار ، يتم تطبيق جهد سلبي على البوابة. يجب أن يكون المصدر متصلاً بجهد موجب. لاحظ أن القناة التي تعمل بها البوابة موجبة ، في حين أن آبار الصرف والمصدر سالبة. بهذه الطريقة يتم "دفع" التيار عبر القناة.
• القناة ن: في هذه الحالة ، يتم تطبيق جهد موجب على البوابة.

إبن سلع رخيصة جداحتى تتمكن من شراء حفنة جيدة منهم دون تكلفة كبيرة. على سبيل المثال ، إليك بعض الإعلانات التجارية التي يمكنك شراؤها من المتاجر المتخصصة:

• لا توجد منتجات.
• N قناة الترانزستورات MOSFET.
• لا توجد منتجات.
• خافضات حرارة.

إذا كنت ستستخدمه للحصول على قوى أعلى ، فسيتم تسخينه ، لذلك سيكون من الجيد استخدام ملف المبرد لتبريده بعض الشيء…

التكامل مع اردوينو

يمكن أن تكون MOSFET عملية للغاية للتحكم في الإشارات باستخدام لوحة اردوينو، لذلك ، يمكن أن يخدم بطريقة مماثلة لكيفية عمل وحدة التتابع، اذا تذكرت. في الواقع ، تُباع وحدات MOSFET أيضًا لـ Arduino ، كما هو الحال مع لا توجد منتجات، واحد من المشهورين بكثرة. مع هذه الوحدات لديك بالفعل الترانزستور المركب على ثنائي الفينيل متعدد الكلور صغير وهو أسهل في الاستخدام.

لكنها ليست الوحيدة التي يمكنك استخدامها مع Arduino ، فهناك أيضًا أنواع أخرى شائعة جدًا مثل IRF520 ، IRF540، والتي تسمح بتيارات اسمية تبلغ 9.2 و 28 أمبير على التوالي ، مقارنة بـ 14 أمبير بالنسبة لـ IRF530

هناك العديد من موديلات MOSFET المتاحة ولكن لا يُنصح باستخدامها جميعًا مباشرةً مع معالج مثل Arduino بسبب محدودية الجهد والشدة في مخرجاتها.

إذا كنت تستخدم وحدة IRF530N ، لوضع مثال، يمكنك توصيل الموصل الذي يحمل علامة SIG على اللوحة بأحد المسامير الموجودة على اللوحة Arduino UNO، مثل D9. ثم قم بتوصيل GND و Vcc بالمطابقات الموجودة على لوحة Arduino ، مثل GND و 5 v في هذه الحالة لتشغيلها.

كما أن رمز سيكون الأمر البسيط الذي ينظم هذا المخطط البسيط هو التالي ، ما يفعله هو السماح بمرور حمل الإخراج أو عدم مروره كل 5 ثوانٍ (في حالة مخططنا ، سيكون محركًا ، ولكن يمكن أن يكون ما تريده .. .):

onst int pin = 9;    //Pin donde está conectado el MOSFET
 
void setup() {
  pinMode(pin, OUTPUT);  //Definir como salida para controlar el MOSFET
}
 
void loop(){
  digitalWrite(pin, HIGH);   // Lo pone en HIGH
  delay(5000);               // Espera 5 segundos o 5000ms
  digitalWrite(pin, LOW);    // Lo pone en LOW
  delay(5000);               // Espera otros 5s antes de repetir el bucle
}