MOSFET транзисторы обеднённого типа от IXYS – особенности и способы применения

MOSFET транзисторы обеднённого типа от IXYS – особенности и способы применения

Статья описывает особенности строения MOSFET транзисторов обеднённого типа (с собственным каналом) и возможные применения подобных транзисторов.

Автор Дмитрий Козлов

Американский производитель компонентов для силовой электроники IXYS предлагает семейство транзисторов обедненного (открытого) типа. Технологически это реализуется путём внедрения канала между стоком и истоком области с соответствующей электропроводимостью. В зависимости от степени легирования канала получают MOSFET транзисторы обогащённого и обеднённого типа. В транзисторах обогащённого типа при напряжении затвор-исток равно нулю ток равен так же равен нулю, тогда как в транзисторах обеднённого типа протекает ток стока. [1]

Рисунок 1. Схема включения транзистора обеднённого типа.

Транзисторы обедненного типа с собственным каналом (depletion mode) номинально открыты и пропускают ток, для закрытия транзистора необходимо приложить определённое напряжение (рис. 1). Таким образом, избыточное напряжение, ликвидируется при помощи защитного диода.
Силовые транзисторы IXYS выполняются по технологии DMOSFET (транзисторы двойной диффузии) и имеют вертикальную структуру, что позволяет с одной стороны иметь адекватную стоимость на рынке, с другой стороны выдерживать более высокое напряжение.
Компания IXYS в лице своего официального дистрибьютора на территории России ЭЛТЕХа выпустила на рынок 2 направления обеднённых MOSFET транзисторов: маломощные (таблица 1) и высокомощные MOSFET-транзисторы (таблица 2)

Таблица 1. Маломощные варианты исполнения MOSFET транзисторов обеднённого типа от IXYS.
Таблица 2. Высокомощные MOSFET транзисторы обеднённого типа от IXYS.

  • Примечание:
    Vdsx – напряжение сток-исток
    Rds(on) - сопротивление в открытом состоянии
    Vgs(off) – пороговое напряжение
    Idss – ток утечки затвора
    Id(on) – непрерывный ток стока
MOSFET транзисторы обеднённого типа получили довольно широкое применение в современной электронике. Рассмотрим некоторые схемы использования транзисторов IXYS.

Одной из таких областей является построение прецизионного источника тока путем установки транзистора в схему с источниками опорного напряжения [2]. В таком случае транзистор компенсирует колебания напряжения питания. Источник тока в итоге обеспечивает общий ток нагрузки, включающий в себя ток через резистор и ток покоя. Такая схема позволяет получить прецизионный ток и сверхвысокий выходной импеданс.

Рисунок 2. Использование MOSFET транзистора для источника прецизионного тока.

Другим применением может стать создание нормально замкнутого твердотельного реле с использованием специализированного оптически изолированного драйвера. В примере (рис. 3) используется оптический драйвер IXYS FDA217. Для реализации реле используются 2 внешних MOSFET транзистора обеднённого типа CPC3980, объединённые для создания AC/DC ключа. Т.к. FDA217 имеет внутреннюю схему выключения, отпадает необходимость в нагрузочных резисторах.

Рисунок 3. Схема нормально замкнутого реле с применением транзисторов IXYS.

Многие задачи требуют использование стабилизатора напряжения с низким выходным напряжением и высоким входным напряжением от 120 В до 240 В. В большинстве схем используется входное напряжение не больше 15 В и довольно низкий ток потребления. На рисунке 4 приведена схема стабилизатора с высоким входным напряжением и использованием LDO регулятора с MOSFET транзистором обедненного типа. Естественно при подборе транзистора в такую схему необходимо учитывать мощность, которая будет рассеиваться на транзисторе.


Рисунок 4. Схема регулятора напряжения с высоким входным напряжением.

Эта схема также может применяться для подавления высоковольтных выбросов в цепи питания. Высоковольтные переходные процессы в области телекоммуникаций обычно возникают из-за воздействия разрядов молнии и паразитного излучения. В автомобилестроении и авиастроении главной причиной подобных процессов обычно являются индуктивные нагрузки.
Ещё одно применение MOSFET транзисторов обедненного типа – защита измерительных входов от подачи на них высокого напряжения (рис. 5). В таком случае транзистор обеднённого типа работает как ограничитель тока, а избыточное напряжение уходит во входной защитный диод.



Рисунок 5. Защита измерительных цепей при помощи MOSFET транзистора.

Таким образом, при помощи MOSFET транзисторов обедненного типа от IXYS можно решить широкий спектр задач. При этом применение транзисторов IXYS позволяет также сократить расходы относительно более дорогих вариантов реализации схем. Информацию о самых новых компонентах IXYS вы можете найти на сайте компании ЭЛТЕХ.

Литература:

  1. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. 12-е изд. Том I: Пер. с нем. – М.: ДМК. Пресс, 2008
  2. IXYS Integrated Circuits Division Application Note AN-500 Depletion-Mode Power MOSFETs and Applications