ترانزیستور اثر میدان نیمه رسانا

به طور قطع ماسفت ها تکنولوژی جدیدی نیستند اما پیشرفت مداوم ترانزیستور اثر میدان باعث می شود که ارزش این را داشته باشند که در نسخه های جدید به آنها توجه شود.

در یک مقاله ی قدیمی به چاپ رسیده درباره ی ترانزیستور های پرقدرت، نویسنده نکته ی خوبی را درباره ی ترانزیستور های مدرن بیان کرده است: آنها اغلب حتی در اپلیکیشن هایی مثل برنامه های صوتی به عنوان سوییچ مورد استفاده قرار می گیرند. محرک اصلی آنها اتلاف قدرت است. بازده انرژی معمولا یک نیاز ضروری و بحرانی طراحی است و زمانی که به بهره وری می رسد عملکرد خطی نمی تواند با کنترل روشن- خاموش (مخصوصا بر اساس PWM ) رقابت کند.

(*PWM: یک روش برای کاهش میانگین انرژی دریافت شده از یه سیگنال الکترونیکی است.)

با در نظر گرفتن این اولویت برای مراحل قدرت مبتنی بر سوییچ، بدیهی است که شرکت های نیمه رسانا در تلاش برای بهبود عملکرد مرتبط با ترانزیستور اثر میدان جدید باشند. اما مشخصه های مرتبط کدامند؟ به طور قطع، مقاومت حالت.

پیشنهاد ما: دوره آموزش تعمیرات بردهای الکترونیکی با 30 درصد تخفیف و مدرک رسمی

وقتی که ترانزیستور اثر میدان در ناحیه ی تریود قرار دارد، این مقاومت به مقاومت کانال اشاره می کند. (چون عملکرد سوییچ به قطع و تریود مرتبط است و نه اشباع، به احتمال زیاد تمرکز تولید کنندگان نیمه رسانا به جای اینکه روی مقاومت حالت کمتر وابسته به ولتاژ ورودی منبع به دلیل دسترسی آسان آی سی های محرک ورودی باشد، به کاهش حداقل مقاومت حالت است.

مقاله مرتبط: دیود هرزگرد

مورد دیگر ورودی شارژ است. روشن و خاموش کردن ترانزیستور اثر میدان، یعنی بالا و پایین کردن ولتاژ ورودی منبع. شما نمی توانید بدون شارژ کردن و خالی کردن شارژ ورودی ( که در اصل همان باطری است) ولتاژ را بالا و پایین ببرید. بنابراین یک شارژ ورودی کم برابر با تعویض سریع تر است. (شارژ ورودی یعنی مقدار شارژ مورد نیاز برای رساندن ولتاژ ورودی منبع از صفر به ولتاژ شدت جریان برق محرک ورودی.)

dv/dt

موضوعی که کمی پیچیده تر است به رتبه بندی dv/dt برمی گردد. همانطور که از نامش هم پیداست ما در این حالت به جای اندازه و بزرگی ولتاژ، با میزان تغییر در ولتاژ سروکار داریم.

به نظر می رسد که dv/dt  بالا در یک پایانه ی تخلیه ممکن است منجر به یک انتقال غیر عادی شود. این انتقال شامل یک ترانزیستور دو قطبی انگلی است که در ساختار ترانزیستور اثر میدانی وجود دارد. این موضوع در نمودار زیر نمایش داده شده است:

در شرایط پیچیده تر، این انتقال غیر استاندارد ممکن است منجر به اتلاف انرژی و آسیب رسیدن به ترانزیستور اثر میدان شود.

ما در اینجا فقط محض احتیاط در مورد چند dV/dt  مهم، حداقل آن دستگاه هایی که برای مقاومت در برابر این نوع فشار طراحی شده اند، صحبت می کنیم. به عنوان مثال، FCPF099N65S3 از نیمه رسانای روشن، بیشترین Dv/dt از 100 ولت را در نانو ثانیه تعیین میکند. برای من تصور هر تغییر سینگال 100 ولت در نانو ثانیه بسیار دشوار و سخت است ولی هنگام تغییر بار الترونیکی قیاسی، اتفاقات وحشتناکی رخ می دهد.

با اینجال وضعیت dv/dt کمی پیچیده تر از این است چون، انواع مختلفی از خرابی و عدم موفقیت dv/dt  وجود دارد. به نظر می رسد تغییر قیاسی بیشتر مرتبط با dv/dt پویا و محرک است در حالی که در توضیحات بالا مبتنی بر dv/dt  ایستا و ساکن است.

دیود بدنه

سومین نوع از عدم موفقیت dv/dt  با دیود بدنه ی ترانزیستور اثر میدان همراه است. همانطور که می دانید بار القایی برای تهیه ی مسیر روان برای تخلیه ی القایی، نیازمند دیود های برگشتی است. اما بهتر است در صورت امکان همیشه یک عنصر را از بین ببریم. این کار باعث می شود فکر کنیم دیود ها به راحتی با ترانزیستور اثر میدان ادغام و متحد می شود. خود من شخصا هیچوقت به دیود بدنه اعتماد نمی کنم اما به نظر می رسد در بعضی موارد این یک تمرین قابل قبول است.

Dv/dt بالا ممکن است منجر به “بازیابی شدید دیود” شود که به یک سری از رویداد های پیچیده باز می گردد و باعث فعال شدن ترانزیستور دو قطبی انگلی که در بالا به آن اشاره شد، می شود. از اینکه همیشه همینطور است یا نه خبر ندارم، اما میدانم که حداکثر بازیابی دیود در FCPF099N65S3 از حداکثر ترانزیستور ماسفت کمتر است. (یعنی بدون بازیابی دیود) اولی 20 ولت در نانو ثنیه و دومی 100 ولت در نانو نانو ثانیه است. این ها هنوز هم رتبه بندی های dv/dt بسیار بالایی هستند، اما بد نیست بدانید که ممکن است دستگاه به dv/dt بازیابی دیود حساس تر از dv/dt ایستا و ساکن باشد.

به نظر من خیلی از ما تجربه ی خیلی کمی در رابطه با تغییر های جریانی و مداری مبتنی بر ترانزیستور های اثر میدانی پر قدرت داریم. اینگونه موضوعات مختلفی مانند ورودی شارژ و البته موارد مختلف دیگری مثل تاثیرات دما اعم از افزایش دما در مقاومت های حالت و کاهش حداکثر جریان، به میان می آیند.

جمع بندی ترانزیستور اثر میدان

در این مقاله ترانزیستور اثر میدان نیمه رسانا را مورد بررسی قرار دادیم. ترانزیستورها یک بخش جدایی ناپذیر بردهای الکترونیکی هستند و جهش و پیشرفت در ساخت بردهای الکترونیکی پیشرفته و به کل کامپیوترها از بعد از کشف ترانزیستور اتفاق افتاد. یک تعمیرکار بردهای الکترونیکی باید قادر باشد انواع این ترانزیستورها را در مدار شناسایی کند و کیفیت عملکرد آنها را تست و بررسی کند. برای انجام تعمیرات و تعویض برد انواع وسایل الکترونیکی لازم است شما ابتدا آموزش ببینید. این آموزش ها باید کاملا اصولی باشد. همچنین برای یادگیری مهارتی مانند تعمیرات برد لازم است که مهارت ها را به صورت عملی یاد بگیرید.

آموزشگاه فنی سازان با چندین سال سابقه در آموزش دوره تعمیرات بردهای الکترونیکی کارآموزان زیادی را تربیت کرده است. کلاس های حضوری این آموزشگاه در کارگاه های مجهز و تحت نظر اساتید با سابقه ی این حرفه برگزار می شود. کار آموزان بعد از این دوره مدرکی معتبر از آموزشگاه دریافت می کنند که بوسیله آن می توانند به راحتی جواز کسب بگیرند و در بازار کار مشغول به کار شوند.