В каких режимах функционирует полевой транзистор
Режим отсечки
Как уже упоминалось, расстояние между стоком и истоком, регулируется затвором. Алгоритм работы транзистора виден в простейшей схеме, управляющей качеством освещения от лампы накаливания. Когда на затворе отсутствует напряжение, он закрыт, и электрический ток через лампу накаливания не течет.
Для управления светом лампы нужна смена напряжения на затворе по отношению к истоку. У нас n-канальный транзистор, поэтому на затвор подается напряжение со знаком “+”. В окончательном виде irfz44n схема выглядит так:
Так каким же должно быть напряжение на затворе, чтобы ток внутри цепи стока-истока был максимальным?
Возьмем стрелочный блок питания irfz44n для регуляции напряжения. Соберем его по схеме и подадим на затвор 1 В. Лампа не загорится. Если же увеличить напряжение до 3,5 В, амперметр покажет появление тока в лампе накаливания. Но она все равно не загорится, так как такой силы тока не хватает для накала вольфрамовой нити.
Режим активной работы irfz44n
Напряжение в районе 3,5 В частично приоткрывает транзистор. Этот показатель отличается у разных видов полевиков и находится в пределах 0,5-5 В. В даташит этот показатель именуют Gate threshold voltage (предельное напряжение затвора).
Если плавно регулировать величину канала устройства, повышая напряжение, поданное на затвор, становится видно постепенное накаливание нити лампы. Корректируя уровень напряжения, можно создать необходимый уровень освещения. Это и объясняет название данного режима — активный. При нем сопротивление индуцируемого канала транзистора меняется, согласно напряжению на затворе.
В результате активной работы устройство может перегреться. Поэтому необходимо пользоваться охлаждающим радиатором, рассеивающим тепло в окружающую среду.
Режим насыщения irfz44n
Для полного открытия полевого транзистора требуется подача напряжения до того момента, пока лампа не станет гореть на уровне всего канала. В данном режиме сопротивление канала стока-истока находится в минимуме и почти не сопротивляется течению электрического тока.
Примечательно, что само устройство в данном случае не нагревается. Это можно объяснить формулой: P= I2C R. При сопротивлении, равном каким-то сотым долям ома транзистору просто не с чего нагреваться.
Так что, самые мягкие режимы для полевика — это полное открытие или закрытие канала. Если он закрыт, сопротивление канала стремится к бесконечности, а ток, проходящих через него, минимален по закону Ома. Если подставить эти значения в формулу выше, будет понятно, что рассеянная мощность приближается к нулю.
Схема подключения
В кремниевой структуре транзистора есть 2 p-n перехода. Если отпирающее напряжение не подается, нет проходящего тока, транзистор закрыт. При подаче положительного отпирающего напряжения: на затвор «+»и исток «—», электрическое поле приводит к возникновению n-проводимого канала.
Если подать питание на нагрузку, в индуцированном канале начнется движение стокового тока ID.
От уровня напряжения, подаваемого на затвор, зависит число электронов, притягивающихся в область стока-истока, которая расширяется для движения тока. Это может происходить до того, как график линейной и отсечки переключатся между областями. Далее, в области насыщения увеличение показателя тока прекращается.
12 недорогих наборов электроники для самостоятельной сборки и пайки
Моя личная подборка конструкторов с Aliexpress «сделай сам» для пайки от простых за 153 до 2500 рублей. Дочке 5 лет — надо приучать к паяльнику))) — пусть пока хотя-бы смотрит — переходи посмотреть, один светодиодный куб чего только стоит
Рабочий режим (область насыщения) используется для схем усиления. В irfz44n datasheet процедура перехода в данный режим для различных значений V GS может быть показана с помощью графиков стандартных выходных параметров. Увидеть границы области насыщения для mosfet можно на почти горизонтально расположенной к оси напряжения стока-истока линии.
Безопасность при эксплуатации полевых транзисторов
Все варианты полевиков, не важно, имеют они p-n переходы, или это МОП-варианты, сильно подвержены влиянию перегрузок электричеством на затворах. Прежде всего, это относится к электростатике, которая накапливается в организме людей и устройствах для измерения разных величин
В ряде экземпляров полевиков есть встроенные для защиты частицы. Они называются стабилитронами. Их встраивают между затвором и истоком. Они должны защищать от электростатического заряда, но она не дает гарантии на 100%, и перестраховка необходима.
Желательно провести заземление измерительной и паяльной аппаратуры. Сегодня это происходит в автоматическом режиме с помощью розеток европейского типа, так как они оснащены заземляющими проводниками.
Преимущества полевых транзисторов
Первый плюс устройства — управление посредством электрополя, а не тока. Это делает схему проще и уменьшает мощность, которая затрачивается на управление.
Второй — в присутствии не только основных, но и второстепенных носителей электрического тока. Это дает прибору время рассасывания, и оно задерживает выключение устройства.
Третий — повышенная температурная устойчивость. Когда на транзистор подается напряжение, его температура возрастает, по закону Ома увеличивается и сопротивление. А значит, уменьшается и сила тока.
С биполярными транзисторами все сложнее, там при возрастании температуры увеличивается и число ампер. А значит, такие транзисторы не термоустойчивы. Есть вероятность опасного разогрева внутри них, который приводит к поломке. А термоустойчивость полевиков увеличивает нагрузочную способность при параллельной схеме соединения устройств.
Маркировка irfz44n
Приставка irf свидетельствует о том, что устройства производят на предприятиях, относящихся к компании International Rectifier (США). 14 лет назад году ее сотрудники продали технологии изготовления Vishay Intertechnology, а еще через 8 лет IR присоединилась к Infineon Technologies. Сегодня детали с такой же приставкой в названии выпускает ряд ещё нескольких независимых предприятий.
Некоторые технические описания устройства содержат в конце маркировки символы PbF, что в расшифровке означает plumbum free — бессвинцовый метод производства транзисторов. Он становится популярен во многих странах, так как многие химические соединения, вредные для экологии и для здоровья людей, на сегодняшний день запрещены к применению.
В даташит оригинала упоминается фирменная HEXFET-технология производства, созданная International Rectifier Corporation. Благодаря ей серьезно уменьшается сопротивление электронных деталей и температура нагрева во время их работы. Она же делает необязательным использование радиатора-охладителя.
IRFZ44N от производителя IR, имеющие структуру HEXFET, обладают самым низким сопротивлением стока-истока в 17,5 мОм. В техническом описании к этим устройствам есть отметка Power MOSFET. Она означает, что данные транзисторы — это мощные полупроводниковые приборы.
Способы проверки irfz44n
Простая проверка полевого транзистора заключается в действиях по схеме.
Полевые транзисторы широко используются в современной технике, например, блоках питания, контроллерах напряжения компьютеров и других электронных девайсов, а также бытовой техники. Это и стиральные машины, и кофемолки, и осветители. Приборы часто выходят из строя, и в этих случаях нужно выявить, а затем устранить конкретную неполадку. Поэтому знать способы проверки транзисторов — обязательно.
Подключите черный щуп к стоку, а красный — к истоку. На дисплее высветится показатель перехода вмонтированного встречно расположенного диода. Запишите его. Отстраните красный щуп от истока и дотроньтесь им до затвора. Это способ частичного открытия полевика.
Верните красный щуп в прежнюю позицию (к истоку). Посмотрите на уровень перехода, он чуть снизился при открытии транзистора. Перенесите черный щуп со стока к затвору, и тем самым закройте транзистор. Верните его обратно и понаблюдайте за изменениями показателя перехода при полном закрытии irfz44n.
У затвора рабочего полевого транзистора должно быть сопротивление, приближенное к бесконечности.
По такой схеме проверяются n-канальные устройства, p-канальные тоже, но с щупами другой полярности.
Проверять мосфет-транзисторы можно и по небольшим схемам, к которым их подключают. Это быстрый и точный метод. Но если проверки устройства требуются нечасто, или у вас нет возможности собирать схемы, то способ с мультиметром — идеальное решение.
irfz44n — это относительно современная группа транзисторов, которые управляются не с помощью электричества, как в случае с биполярными устройствами, а посредством напряжения — то есть поля. Этим и объясняется аббревиатура MOSFET. Проверка транзистора указанным способом помогает понять, какая именно деталь вышла из строя.