Драйвер полевого транзистора

Полевые транзисторы можно встреть в большинстве электронных устройств. Они присутствуют в аналоговых приборах, чипсетах и энергосберегающих схемах, ПЗУ и ОЗУ, регуляторах мощности станков, системах управления уличным освещением и диспетчеризации, микропроцессорах. Дискретные полупроводники применяются в слуховых аппаратах, ЖК телевизорах, пультах ДУ. Без них невозможно представить компьютеры, аудио и видеотехнику, электронные детские игрушки. Изготовленные на основе полупроводниковых технологий, устройства применяются для усиления электрических сигналов, выполняют функции электронных ключей. Несмотря на то, что принципиальная схема полевых транзисторов была разработана в 1930 году, а это на 2 десятилетия раньше, чем биполярных, действующее устройство, пригодное для эксплуатации, было создано только в средине 70-х.

Особенности и назначение драйвера управления полевым транзистором 

При создании электронных микросхем с полевыми транзисторами возникают определенные трудности, которые связанны с невозможностью подсоединения исполнительного устройства напрямую к управляющей схеме: цифровому сигнальному процессору или микроконтроллеру. Решением проблемы стали специально разработанные микросхемы – драйверы управления полевым транзистором, выполняющие функции промежуточных устройств.

Необходимость в использовании драйверов связана со следующими факторами:

1. Допустимый ток микроконтроллера имеет небольшое значение, чаще до 20мА. Его недостаточно для переключения транзисторов, которые нуждаются в быстрой зарядке или разрядке затвора.
2. Электрическая сеть, питающая микроконтроллер, имеет напряжение 3 или 5В. Таких показателей недостаточно для большинства полевых транзисторов.

Добавляя в схему драйвер полевого транзистора, обеспечивается усиление управляющего сигнала. Работа устройства выполняется по следующей схеме. На вход драйвера от микроконтроллера подается управляющий сигнал. На выходе образуются импульсные токи, их величины достаточно для быстрого переключения транзистора, перевода из состояния непроводящего в проводящее и наоборот. Дополнительно, драйвера могут обеспечить сдвиг тока по фазе, а также защитить приборы от короткого замыкания и токовой перегрузки. Многие производители полупроводниковых приборов разрабатывают микросхемы драйверов полевых транзисторов. Электронные схемы устройств зависят от места транзистора на схеме, его проводимости и типа: полевой или биполярный. С помощью драйвера можно вести управление одиночными транзисторами, двухфазными и трехфазными полумостами. 

Драйвер полевого транзистора IR2101 изготовлен американской компанией International Rectifier – поставщиком электронных компонентов мирового уровня, со штатом сотрудников свыше 4,5 тыс. Помимо США, предприятие имеет производственные площадки в Мексике и Великобритании. В качестве управляющих устройств, разработаны так называемые схемы с пассивным выключением силового транзистора, позволяющие применять драйвера полевого транзистора на биполярных транзисторах. Согласно схемам, токи заряда и разряда во время запирания и отпирания транзистора протекают через биполярные транзисторы. 

Технологические особенности полевых транзисторов

Полевые транзисторы – полупроводниковые приборы на три вывода. К их особенностям относится способность управлять параметрами электрического тока посредством управляющего напряжения. Иногда для полярного транзистора используется термин – униполярный, что связано с использованием в приборе одного типа носителей заряда – дырок или электронов. Широкое применение прибора связано с низким энергопотреблением. Полевой транзистор отличается от биполярного способом управления, для второго оно выполняется управляющим током. 

Полевой транзистор имеет три вывода:

• затвор, выполняющий функцию управляющего электрода;
• сток, принимающий носителей заряда от истока;
• исток, как источник электродов или дырок.

Полевые транзисторы обладают высоким входным напряжением, которое определяется как отношение тока к управляющему напряжению. Благодаря минимальному потреблению тока управления, максимально снижены потери и искажение сигнала. По сравнению с биполярными, полевые имеют лучшие технические характеристики по частоте. Приборы сохраняют стабильность при перепадах температуры, имеют низкий уровень шума. По сравнению с биполярными транзисторами, полевые выигрывают в КПД.