Pintu Tertebat Transistor Kesan Kesan Medan

Gintu Meets Chintu | Vir: The Robot Boy WITH ENGLISH, SPANISH & FRENCH SUBTITLES | WowKidz (Jun 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Pintu Tertebat Transistor Kesan Kesan Medan

Peranti dan Litar Semikonduktor Diskret


soalan 1

Jangan hanya duduk di sana! Bina sesuatu !!

Belajar menganalisis litar memerlukan banyak kajian dan amalan. Lazimnya, pelajar mengamalkan dengan bekerja melalui banyak masalah sampel dan menyemak jawapan mereka terhadap yang disediakan oleh buku teks atau pengajar. Walaupun ini bagus, ada cara yang lebih baik.

Anda akan belajar lebih banyak dengan sebenarnya membina dan menganalisis litar sebenar, membiarkan peralatan ujian anda memberikan "jawaban" daripada buku atau orang lain. Untuk latihan pembinaan litar yang berjaya, ikuti langkah berikut:

  1. Berhati-hati mengukur dan merekod semua nilai komponen sebelum pembinaan litar, memilih nilai resistor yang cukup tinggi untuk merosakkan komponen aktif.
  2. Lukis gambarajah skematik untuk litar untuk dianalisis.
  3. Berhati-hati membina litar ini pada papan roti atau medium mudah lain.
  4. Periksa ketepatan pembinaan litar, mengikuti setiap wayar ke setiap titik sambungan, dan mengesahkan unsur-unsur ini satu demi satu pada rajah.
  5. Matematik menganalisis litar, menyelesaikan semua voltan dan nilai semasa.
  6. Berhati-hati mengukur semua voltan dan arus, untuk mengesahkan ketepatan analisis anda.
  7. Sekiranya terdapat sebarang kesilapan besar (lebih daripada beberapa peratus), semak dengan teliti memeriksa pembinaan litar anda terhadap gambarajah, kemudian berhati-hati mengira semula nilai-nilai dan mengukur semula.

Apabila pelajar pertama kali belajar tentang peranti semikonduktor, dan kemungkinan besar akan merosakkannya dengan membuat sambungan yang tidak betul dalam litar mereka, saya cadangkan mereka bereksperimen dengan komponen watt besar yang besar (1N4001 dioda membetulkan, TO-220 atau TO-3 transistor kuasa kes, dan sebagainya), dan menggunakan sumber kuasa bateri sel kering dan bukannya bekalan kuasa benchtop. Ini mengurangkan kemungkinan kerosakan komponen.

Seperti biasa, elakkan nilai resistor yang sangat tinggi dan sangat rendah, untuk mengelakkan kesilapan pengukuran yang disebabkan oleh "beban" meter (di hujung tinggi) dan untuk mengelakkan burnout burnout (pada akhir rendah). Saya cadangkan perintang antara 1 kΩ dan 100 kΩ.

Salah satu cara anda boleh menjimatkan masa dan mengurangkan kemungkinan kesilapan adalah dengan memulakan litar yang sangat mudah dan menambahkan secara tambahan komponen untuk meningkatkan kerumitannya selepas setiap analisis, dan bukannya membina litar baru untuk setiap masalah amalan. Satu lagi teknik penjimatan masa adalah untuk menggunakan semula komponen yang sama dalam pelbagai konfigurasi litar yang berbeza. Dengan cara ini, anda tidak perlu mengukur sebarang nilai komponen lebih daripada satu kali.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Biarkan elektron itu sendiri memberi anda jawapan kepada "masalah praktik" anda sendiri!

Nota:

Telah menjadi pengalaman saya bahawa pelajar memerlukan banyak latihan dengan analisis litar untuk menjadi mahir. Untuk tujuan ini, para pengajar biasanya memberikan pelajar mereka dengan banyak masalah amalan untuk bekerja, dan memberi jawapan kepada pelajar untuk memeriksa kerja mereka. Walaupun pendekatan ini menjadikan pelajar mahir dalam teori litar, ia gagal mendidik mereka sepenuhnya.

Pelajar tidak hanya memerlukan amalan matematik. Mereka juga memerlukan litar bangunan amalan sebenar dan menggunakan peralatan ujian. Oleh itu, saya cadangkan pendekatan alternatif berikut: pelajar perlu membina "masalah amalan" mereka sendiri dengan komponen sebenar, dan cuba meramal secara matematik pelbagai nilai voltan dan semasa. Dengan cara ini, teori matematik "menjadi hidup, " dan pelajar memperoleh kecekapan praktikal yang tidak mereka dapat semata-mata dengan menyelesaikan persamaan.

Satu lagi sebab untuk mengikuti kaedah amalan ini adalah untuk mengajar pelajar kaedah saintifik : proses menguji hipotesis (dalam kes ini, ramalan matematik) dengan melakukan eksperimen yang sebenar. Pelajar juga akan membangunkan kemahiran penyelesaian masalah yang sebenar kerana mereka kadang-kadang membuat kesalahan pembinaan litar.

Luangkan sedikit masa bersama kelas anda untuk mengkaji semula beberapa "peraturan" untuk membina litar sebelum mereka mula. Bincangkan isu-isu ini dengan pelajar anda dengan cara Socratic yang sama yang anda biasanya akan membincangkan soalan-soalan lembaran kerja, dan bukan sekadar memberitahu mereka apa yang patut dan tidak patut dilakukan. Saya tidak pernah terkejut melihat betapa lemahnya pelajar memahami arahan apabila dibentangkan dalam format kuliah tipikal (instruktur monolog)!

Nota kepada pengajar yang mungkin mengadu tentang masa "sia-sia" yang diperlukan untuk membolehkan pelajar membina litar sebenar dan bukan hanya menganalisis litar teori secara matematik:

Apakah maksud pelajar mengambil kursus "panel kerja panel panel lalai" anda?

Soalan 2

Ilustrasi berikut adalah rentetan seksyen transistor kesan medan gerbang bertebat, kadang-kadang disebut sebagai IGFET :

Jelaskan apa yang berlaku apabila voltan positif digunakan pada pintu gerbang (dengan merujuk kepada substrat), berkenaan dengan kekonduksian elektrik antara sumber dan longkang:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Apabila voltan positif yang mencukupi digunakan pada pintu pagar, lapisan penyongsang membentuk di bawahnya, mewujudkan saluran N-jenis untuk aliran saliran sumber:

Nota:

Tanyakan kepada pelajar anda untuk menerangkan bagaimana lapisan penyongsangan, dan apakah maksudnya untuk pengaliran sumber-saluran jika tiada lapisan penyongsangan hadir.

Bincangkan dengan pelajar anda hakikat bahawa lapisan penyongsangan ini sangat nipis; jadi ini yang sering disebut sebagai "lembaran" dua dimensi pembawa caj.

Juga sebutkan kepada pelajar anda bahawa walaupun "IGFET" adalah istilah umum untuk peranti sedemikian, "MOSFET" lebih umum digunakan sebagai perancang kerana sejarah peranti.

Soalan 3

Huruf "MOS" dalam akronim "MOSFET" berdiri untuk "Metal Oxide Semiconductor". Terangkan apa ini, merujuk kepada pembinaan MOSFET.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

"Oxide" yang dirujuk adalah lapisan bahan penebat yang dipasang di antara terminal Pintu Logam dan saluran semikonduktor.

Soalan susulan: MOSFET kadang-kadang disebut sebagai "IGFET". Terangkan apa maksud singkatan yang lain, dan bagaimana ia bermaksud perkara yang sama seperti "MOSFET".

Nota:

Terangkan kepada pelajar anda bahawa IGFET adalah istilah yang lebih umum daripada MOSFET, kerana silikon dioksida bukan satu-satunya bahan yang sesuai untuk membuat lapisan penebat untuk pintu.

Soalan 4

Sesetengah jenis MOSFET mempunyai saluran saluran keluar sumber yang telah terbentuk tanpa voltan pintu yang digunakan:

Terangkan apa yang berlaku kepada kekonduksian sumber-longkang dengan setiap tegangan gate-to-substrat yang digunakan berikut. Ubah suai ilustrasi jika perlu:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Nota:

Tanyakan kepada pelajar anda untuk membezakan kelakuan jenis MOSFET ini terhadap kelakuan jenis yang memerlukan voltan pintu untuk membuat lapisan penyongsangan.

Soalan 5

Terdapat dua kelas umum MOSFETs: MOSFET yang menjalankan tanpa voltan pintu yang dikenakan, dan MOSFET yang memerlukan voltan pintu untuk digunakan untuk pengaliran. Apakah setiap jenis MOSFET ini dipanggil, dan apakah simbol skema masing-masing "# 5"> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

MOSFET jenis-jenis ( jenis D) pengudaraan menjalankan arus tanpa voltan pintu yang dikenakan. MOSFET jenis penambahan (E-jenis) memerlukan voltan pintu untuk digunakan untuk pengaliran.

Nota:

Bahagian soalan ini menanyakan tentang petunjuk dalam simbol transistor adalah sangat penting. Ia akan menjadi lebih mudah bagi pelajar anda untuk mengingati fungsi setiap jenis transistor jika mereka dapat mengenali petunjuk dalam simbolisme.

Soalan 6

Kenal pasti simbol skema ini:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Nota:

Simbol "gelembung" di pintu gerbang peranti P-channel mengingatkan pada gelembung inversi yang digunakan pada simbol pintu logik. Saya mengandaikan bahawa pelajar anda tidak akan mempelajari pintu masuk logik pada ketika ini, jadi inilah ramalan perkara yang akan datang!

Soalan 7

Transistor kesan medan dikelaskan sebagai peranti pembawa majoriti . Terangkan mengapa.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Pengaliran melalui transistor kesan medan bergantung pada pembawa caj yang hadir dalam saluran yang disebabkan oleh doping (pembawa jenis "majoriti").

Soalan semak: Sebaliknya, mengapa transistor junction bipolar dianggap peranti pembawa minoriti "nota tersembunyi"> Nota:

Tanya pelajar anda apa jenis transistor beroperasi pada prinsip pembawa minoriti, berbanding dengan transistor kesan medan.

Soalan 8

Transistor persimpangan bipolar (BJTs) dianggap peranti "normal", kerana keadaan semulajadi mereka tanpa isyarat yang digunakan untuk pangkalan itu tidak ada pengalihan antara pemancar dan pemungut, seperti suis terbuka. Adakah transistor kesan bidang pintu penebat (IGFETs) dianggap sama? Mengapa atau mengapa tidak?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

IGFET boleh dibuat sama ada sebagai peranti "normal-on" atau "normal-off".

Nota:

Tanyakan kepada pelajar anda untuk menghuraikan jawapan yang diberikan. Jangan terima pembacaan jawapan yang tidak masuk akal, bahawa "ia bergantung pada bagaimana ia dihasilkan, " tetapi menuntut bahawa beberapa penjelasan diberikan mengenai mengapa IGFET akan normal-berbanding lawan biasa.

Soalan 9

Jumlah arus yang biasa melalui terminal gerbang MOSFET adalah jauh lebih rendah daripada aras biasa semasa melalui terminal pangkalan BJT, untuk arus terkawal yang sama (longkang atau pengumpul, masing-masing). Jelaskan apa yang dimaksudkan dengan pembinaan dan / atau penggunaan MOSFET yang menghadkan arus masukan hampir tidak ada semasa operasi normal.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Pintu itu dilindungi secara elektrik dari saluran itu.

Nota:

Sekiranya perlu, rujuk kembali kepada gambarajah "cut-away" MOSFET untuk membantu pelajar anda memahami mengapa impedans input MOSFET adalah apa itu.

Soalan 10

Transistor Kesan Medan Oksida Logam (MOSFETs) berbeza dalam tingkah laku dari Bipolar Junction Transistors (BJTs) dalam beberapa cara. Alamat masing-masing aspek tingkah laku dalam jawapan anda:

Keuntungan semasa
Pengaliran tanpa isyarat input (pintu / asas)
Polarisasi
Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

MOSFET mempunyai keuntungan semasa yang lebih tinggi daripada BJTs.

BJTs adalah peranti normal, sedangkan MOSFET boleh sama ada secara normal atau secara normal bergantung kepada pembuatannya.

MOSFET boleh lulus semasa dari sumber ke longkang, atau dari longkang ke sumber dengan kemudahan yang sama. BJT hanya boleh lulus semasa dari pemancar kepada pengumpul dalam satu arah.

Nota:

Untuk setiap aspek tingkah laku ini, bincangkan dengan pelajar anda dengan tepat mengapa kedua-dua jenis transistor berbeza.

Soalan 11

E-jenis MOSFET adalah peranti normal seperti transistor simpang bipolar, keadaan semulajadi saluran mereka dengan kuat menentang arus elektrik. Oleh itu, satu keadaan pengalihan hanya akan berlaku atas perintah dari sumber luaran.

Jelaskan apa yang perlu dilakukan untuk MOSFET E-jenis, khususnya, untuk memandu ke keadaan konduksi (di mana bentuk saluran untuk menjalankan arus antara sumber dan longkang).

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Voltan mesti digunakan di antara pintu dan substrat (atau pintu dan sumber jika substrat disambungkan ke terminal sumber) sedemikian rupa sehingga polariti terminal pintu elektrostatik menarik pembawa caj majoriti saluran (membentuk lapisan penyongsang secara langsung di bawah lapisan penebat memisahkan pintu dari saluran).

Nota:

Ini mungkin merupakan persoalan yang paling penting yang pelajar anda boleh belajar untuk menjawab apabila mula belajar MOSFET E-jenis. Apa, sebenarnya, adalah perlu untuk menghidupkannya? Mahukah pelajar anda melukis gambar rajah untuk menggambarkan jawapan mereka semasa mereka hadir di hadapan kelas.

Tanyakan kepada mereka secara khusus untuk mengenal pasti apa jenis polaritas V GS perlu digunakan untuk menghidupkan MOSFET E-jenis E-saluran, dan juga M-E-jenis MOSFET saluran.

Soalan 12

MOSFET jenis D biasanya pada peranti seperti persimpangan kesan medan persimpangan, keadaan semulajadi saluran mereka boleh dilalui untuk arus elektrik. Oleh itu, keadaan pemotongan hanya akan berlaku atas perintah dari sumber luaran.

Jelaskan apa yang perlu dilakukan pada MOSFET D-jenis, khususnya, untuk memandu ke dalam keadaan cutoff (di mana saluran tersebut habis sepenuhnya).

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Voltan mesti digunakan di antara pintu dan substrat (atau pintu dan sumber jika substrat disambungkan ke terminal sumber) sedemikian rupa sehingga polaritas terminal pintu elektrostatik menangkis pembawa caj majoriti saluran.

Soalan lanjutan: tidak seperti JFETs, MOSFET jenis D mungkin selamat "dipertingkatkan" di luar kekonduksian keadaan semula jadi mereka. Terangkan apa yang diperlukan untuk "memerintahkan" MOSFET D-jenis untuk menjalankan lebih baik daripada yang dilakukan secara semula jadi.

Nota:

Ini mungkin merupakan persoalan yang paling penting yang pelajar anda boleh belajar menjawab apabila mula belajar MOSFET D-jenis. Apa, sebenarnya, adalah perlu untuk mematikannya? Mahukah pelajar anda melukis gambar rajah untuk menggambarkan jawapan mereka semasa mereka hadir di hadapan kelas.

Tanya kepada mereka secara khusus untuk mengenal pasti apa yang perlu diperkatakan oleh V GS untuk mematikan MOSFET D-jenis D-saluran, dan juga M -FM jenis D-saluran.

Soalan 13

Transistor Kesan Medan Logam Oxide (MOSFETs) berbeza dalam sesetengahnya daripada Transistor Jentera-Kesan Medan (JFETs). Jelaskan dengan kata-kata anda apa perbezaannya.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Saya akan membiarkan anda melakukan penyelidikan sendiri di sini.

Nota:

Walaupun banyak persamaan, MOSFET dan JFETs tidak sama. Tanyakan kepada pelajar anda untuk menjelaskan mengapa kedua-dua jenis transistor berkelakuan berbeza, bukan hanya membaca perbezaan yang dibaca dari buku teks atau rujukan lain.

Soalan 14

Kenal pasti setiap jenis MOSFET (sama ada N-saluran atau P-saluran, D-jenis atau E-jenis), labelkan terminal, dan tentukan sama ada MOSFET dalam setiap litar ini akan dihidupkan atau dimatikan :

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Soalan susulan: mana transistor ini habis dan yang dipertingkatkan "nota tersembunyi"> Nota:

Sangat penting bagi pelajar anda untuk memahami apa faktor dalam daya litar yang MOSFET untuk menghidupkan atau mematikan. Sesetengah maklumat yang terkandung dalam rajah berkaitan dengan penentuan status transistor masing-masing, dan sesetengahnya tidak.

Pastikan anda meminta pelajar anda menjelaskan alasan mereka bagi setiap status transistor. Apa faktor, atau gabungan faktor, adalah perlu untuk mengubah MOSFET pada, berbanding dengan?

Soalan 15

Kenal pasti setiap jenis MOSFET (sama ada N-saluran atau P-saluran, D-jenis atau E-jenis), labelkan terminal, dan tentukan sama ada MOSFET dalam setiap litar ini akan dihidupkan atau dimatikan :

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Soalan susulan: mana transistor ini habis dan yang dipertingkatkan "nota tersembunyi"> Nota:

Sangat penting bagi pelajar anda untuk memahami apa faktor dalam daya litar yang MOSFET untuk menghidupkan atau mematikan. Sesetengah maklumat yang terkandung dalam rajah berkaitan dengan penentuan status transistor masing-masing, dan sesetengahnya tidak.

Pastikan anda meminta pelajar anda menjelaskan alasan mereka bagi setiap status transistor. Apa faktor, atau gabungan faktor, adalah perlu untuk mengubah MOSFET pada, berbanding dengan?

Soalan 16

Kenal pasti setiap jenis MOSFET (sama ada N-saluran atau P-saluran, D-jenis atau E-jenis), labelkan terminal, dan tentukan sama ada MOSFET dalam setiap litar ini akan dihidupkan atau dimatikan :

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Soalan susulan: mana transistor ini habis dan yang dipertingkatkan "nota tersembunyi"> Nota:

Sangat penting bagi pelajar anda untuk memahami apa faktor dalam daya litar yang MOSFET untuk menghidupkan atau mematikan. Sesetengah maklumat yang terkandung dalam rajah berkaitan dengan penentuan status transistor masing-masing, dan sesetengahnya tidak.

Pastikan anda meminta pelajar anda menjelaskan alasan mereka bagi setiap status transistor. Apa faktor, atau gabungan faktor, adalah perlu untuk mengubah MOSFET pada, berbanding dengan?

Soalan 17

Terangkan mengapa pereka litar akan memilih MOSFET berbanding transistor bipolar untuk permohonan tertentu. Apakah kelebihan (s) yang mempunyai MOSFET mempunyai transistor bipolar?

Soalan cabaran: buktikan titik anda dengan membandingkan penilaian parametrik dari dua datasheet transistor, satu bipolar dan lain-lain kesan lapangan gerbang terlindung. Pastikan kedua-dua transistor ini mempunyai penilaian semasa yang sama dikawal (semasa pemungut maksimum dan saliran semasa, masing-masing).

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

MOSFET mempunyai keperluan input "pemacu" semasa yang sangat rendah.

Nota:

Tanyakan kepada pelajar anda untuk menerangkan maksud "mengendalikan arus" dari segi penarafan transistor. Juga, minta mereka menerangkan mengapa MOSFET tidak memerlukan penggerak semasa sebagai transistor bipolar. Mencabar mereka untuk membuktikan titik mereka dengan perbandingan lembaran data.

Adakah pemacu rendah semasa satu-satunya kelebihan yang MOSFET menikmati lebih daripada transistor bipolar? Pose soalan ini kepada pelajar anda, untuk melihat sama ada mereka menyiasat peranti masing-masing lebih jauh daripada soalan yang diminta.

Soalan 18

Maksud maksud transkonduktansi, dengan merujuk kepada transistor kesan medan? Adakah fungsi transkonduktansi untuk FET adalah linear atau hubungan tidak linear? Jelaskan mengapa, membuat rujukan kepada persamaan jika boleh menjelaskan jawapan anda.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

"Transkonduktansi" merujuk kepada jumlah perubahan arus longkang bagi jumlah perubahan voltan pintu (ΔI D ) / (ΔV G )). Fungsi transkonduktansi untuk FET pastinya tidak linear.

Soalan cabaran: apakah unit pengukuran yang sesuai untuk menyatakan transkonduktansi dalam?

Nota:

Transkonduktansi bukan hanya parameter untuk JFETs, tetapi juga MOSFETs (IGFETs) dan tiub vakum. Mana-mana alat pengatur arus yang dikawal oleh voltan mempunyai nilai transkonduktansi (walaupun ia mungkin berubah mengikut julat operasi peranti, sama seperti perubahan β ke atas rangkaian operasi BJT).

Soalan 19

Sambungan "substrat" ​​dalam MOSFET sering disambungkan secara dalaman kepada sumber, seperti ini:

Ini menjadikan MOSFET dari peranti empat terminal menjadi peranti tiga terminal, menjadikannya lebih mudah digunakan. Walau bagaimanapun, akibat dari sambungan dalaman ini ialah penciptaan diod parasit antara terminal sumber dan longkang: persimpangan PN yang wujud sama ada kita mahu atau tidak.

Tambah ini diod parasit ke simbol MOSFET yang ditunjukkan di sini (mewakili keratan rentas MOSFET yang ditunjukkan di atas), dan terangkan bagaimana kehadirannya mempengaruhi penggunaan transistor dalam litar sebenar:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Soalan susulan: bagaimana kehadiran diod parasit ini membolehkan kita membezakan terminal sumber positif dari terminal pintu apabila mengenal pasti terminal MOSFET dengan "nota tersembunyi" multimeter> Nota:

Kehadiran diod ini merupakan konsep yang sangat penting untuk pelajar memahami, kerana ia menjadikan MOSFET sebagai peranti unilateral untuk tujuan yang paling praktikal. Bincangkan kepentingan diod ini, dan kontras ciri-ciri tiga terminal MOSFET terhadap ciri-ciri JFET tiga terminal, yang merupakan peranti dua hala.

Soalan 20

Juruteknik menggunakan multimeter digital (dengan ciri "pemeriksaan diod") untuk mengenal pasti terminal MOSFET kuasa:

Juruteknik memperoleh pemeriksaan voltan "pemeriksaan dioda" yang berikut, dalam susunan ini:

  1. Pimpin hitam pada terminal tengah, Pimpin merah pada terminal kanan = 0.583 volt ( ditunjukkan dalam ilustrasi )
  2. Pimpin merah pada terminal tengah, Pimpin hitam pada terminal kanan = OL (terbuka)
  3. Pemimpin hitam pada terminal tengah, Pimpin merah pada terminal kiri = OL (terbuka)
  4. Black lead pada terminal pertengahan, Red lead pada terminal kanan = 0.001 volt
  5. Pimpin merah pada terminal tengah, Pimpin hitam pada terminal kanan = 0.001 volt

Terangkan mengapa pengukuran keempat dan kelima adalah berbeza dari pertama dan kedua, apabila ia diambil antara terminal yang sama di MOSFET. Petunjuk: MOSFET khusus ini ialah saluran N, peningkatan jenis.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Tindakan mengambil pengukuran ketiga meningkatkan transistor ke dalam keadaan (tepu) dengan menggunakan voltan keluaran multimeter dalam mod ujian diod. MOSFET kemudiannya berada pada keadaannya untuk pengukuran keempat dan kelima.

Persoalan tindak lanjut: di mana meter harus disambungkan untuk memaksa MOSFET ke dimatikan (cutoff) menyatakan "nota tersembunyi"> Nota:

Transistor kesan medan, dengan sifatnya sebagai peranti aktif voltan dengan impedans input yang sangat tinggi, lebih sukar untuk mengenal pasti daripada transistor simpang bipolar kerana output meter dalam mod "pemeriksaan diode" mencukupi untuk mengaktifkan dan menyahaktifkannya. Soalan ini mempamerkan contoh praktikal ini (nilai-nilai sebenarnya datang daripada ujian hidup sebenar transistor IRF510!).

Soalan 21

Pertimbangan penting apabila bekerja di sekitar litar yang mengandungi MOSFET adalah pelepasan elektrostatik, atau ESD . Terangkan apa fenomena ini, dan mengapa ia adalah pertimbangan penting bagi litar MOSFET.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

"Pelepasan elektrostatik" adalah penggunaan voltan yang sangat tinggi kepada komponen litar akibat daripada hubungan atau kedekatan dengan badan yang dikenakan elektrik, seperti manusia. Tegasan tinggi yang dipamerkan oleh elektrik statik sangat merosakkan MOSFET. Saya akan memberitahu anda mengapa!

Nota:

Pastikan anda meminta pelajar untuk menerangkan mekanisme kerosakan transistor akibat ESD, dan untuk membincangkan magnitud semata-mata tegasan statik yang biasanya dijana dalam keadaan kering. Sekiranya anda mempunyai sebarang mikrofotografi dari kerosakan IC dari ESD, tunjukkan beberapa daripada mereka semasa masa perbincangan untuk keseronokan tontonan pelajar anda.

Soalan 22

Tali pergelangan tangan anti-statik biasanya dipakai oleh juruteknik apabila melakukan kerja pada litar yang mengandungi MOSFET. Terangkan bagaimana tali ini digunakan, dan bagaimana anda akan menguji satu untuk memastikan ia berfungsi dengan betul.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Ujian ohmeter mudah harus mendedahkan tahap rintangan mega-ohm di antara titik sentuhan kulit tali dan klip penyangga logam.

Soalan susulan: kenapa rintangan sengaja diletakkan di antara tali pergelangan tangan dan klip asas "nota tersembunyi"> Nota:

Persoalan yang baik untuk bertanya kepada pelajar anda adalah mengapa perlindungan anti-statik penting ketika bekerja dengan peranti MOSFET. Anda tidak boleh menganggap ini adalah jelas, melainkan jika subjek itu dibincangkan dalam soalan sebelum ini sebelum ini!

Pelajar anda harus mempunyai tali pergelangan tangan anti-statik sebagai sebahagian daripada koleksi alat biasa mereka. Apabila membincangkan soalan ini, adalah baik untuk mempunyai pelajar menggunakan ohmmeters mereka untuk mengesahkan operasi tali pergelangan tangan mereka.

Soalan 23

Lengkapkan litar, menunjukkan bagaimana suis tukul tekan boleh disambungkan ke pintu masuk MOSFET untuk mengendalikan beban:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Penyelesaian ini, walaupun boleh dilaksanakan, bukanlah yang paling praktikal. Meningkatkan reka bentuk ini!

Soalan susulan: adakah anda mengatakan sumber-sumber transistor semasa ke beban, atau mencuci arus dari beban "nota tersembunyi"> Nota:

Bincangkan dengan pelajar anda mengapa litar yang ditunjukkan dalam jawapan itu tidak semestinya praktikal, dan bekerjasama untuk membangunkan reka bentuk yang lebih baik.

Soalan 24

Tentukan sama ada beban itu bertenaga atau de-energized dengan suis dalam kedudukan yang ditunjukkan. Juga, kenal pasti sama ada transistor adalah jenis kekurangan atau jenis penambahbaikan :

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Beban akan disahaktifkan kerana transistor jenis pengurangan ini berada dalam keadaan "mati".

Nota:

Tanyakan kepada pelajar anda untuk menerangkan bagaimana mereka mengetahui keadaan transistor dalam litar ini, dan juga apa yang berfungsi beralih tayar berganda, double-throw (DPDT). Secara kebetulan, konfigurasi pendawaian suis DPDT ini adalah perkara biasa dalam litar elektrik dan elektronik!

Soalan 25

Tentukan sama ada beban itu bertenaga atau de-energized dengan suis dalam kedudukan yang ditunjukkan. Juga, kenal pasti sama ada transistor adalah jenis kekurangan atau jenis penambahbaikan :

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Beban akan bertenaga akibat transistor jenis peningkatan ini berada di keadaan "pada".

Nota:

Tanyakan kepada pelajar anda untuk menerangkan bagaimana mereka mengetahui keadaan transistor dalam litar ini, dan juga apa yang berfungsi beralih tayar berganda, double-throw (DPDT). Secara kebetulan, konfigurasi pendawaian suis DPDT ini adalah perkara biasa dalam litar elektrik dan elektronik!

Soalan 26

Tentukan sama ada beban itu bertenaga atau de-energized dengan suis dalam kedudukan yang ditunjukkan. Juga, kenal pasti sama ada transistor adalah jenis kekurangan atau jenis penambahbaikan :

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Beban akan diberi tenaga kerana transistor jenis kekurangan ini berada dalam keadaan "pada".

Nota:

Tanyakan kepada pelajar anda untuk menerangkan bagaimana mereka mengetahui keadaan transistor dalam litar ini, dan juga apa yang berfungsi beralih tayar berganda, double-throw (DPDT). Secara kebetulan, konfigurasi pendawaian suis DPDT ini adalah perkara biasa dalam litar elektrik dan elektronik!

Soalan 27

Tentukan sama ada beban itu bertenaga atau de-energized dengan suis dalam kedudukan yang ditunjukkan. Juga, kenal pasti sama ada transistor adalah jenis kekurangan atau jenis penambahbaikan :

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Beban akan bertenaga akibat transistor jenis peningkatan ini berada di keadaan "pada".

Nota:

Tanyakan kepada pelajar anda untuk menerangkan bagaimana mereka mengetahui keadaan transistor dalam litar ini, dan juga apa yang berfungsi beralih tayar berganda, double-throw (DPDT). Secara kebetulan, konfigurasi pendawaian suis DPDT ini adalah perkara biasa dalam litar elektrik dan elektronik!

Soalan 28

Tentukan sama ada beban itu bertenaga atau de-energized dengan suis dalam kedudukan yang ditunjukkan. Juga, kenal pasti sama ada transistor adalah jenis kekurangan atau jenis penambahbaikan :

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Beban akan disahaktifkan kerana transistor jenis peningkatan ini berada dalam keadaan "mati".

Nota:

Tanyakan kepada pelajar anda untuk menerangkan bagaimana mereka mengetahui keadaan transistor dalam litar ini, dan juga apa yang berfungsi beralih tayar berganda, double-throw (DPDT). Secara kebetulan, konfigurasi pendawaian suis DPDT ini adalah perkara biasa dalam litar elektrik dan elektronik!

Soalan 29

Selalunya perlu mempunyai sumber transistor kuasa semasa beban (menyediakan laluan dari rel voltan bekalan positif ke beban) daripada tenggelam arus dari beban (menyediakan jalan dari beban ke rel voltan negatif atau tanah), kerana satu sisi beban sudah disambungkan ke tanah:

Apabila sumber transistor semasa, ia sering dirujuk sebagai suis sebelah tinggi . Tentukan keperluan voltan memandu untuk setiap suis MOSFET sisi tinggi ini; iaitu, menentukan apa yang mesti disambungkan kepada pintu setiap transistor untuk menghidupkannya sepenuhnya supaya beban menerima kuasa penuh:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Untuk MOSFET P-saluran, pintu gerbang hanya perlu didasarkan. Untuk MOSFET N-saluran, pintu gerbang perlu dibawa ke voltan positif lebih besar daripada + V dengan sekurang-kurangnya V GS (pada).

Soalan susulan: bincangkan mengapa istilah "penyumberan" dan "tenggelam" menjadikan yang paling masuk akal apabila dilihat dari perspektif nota arus aliran konvensional . Sebaliknya, di sini adalah litar yang sama dengan anak panah yang ditarik ke arah aliran elektron:

Soalan cabaran: walaupun keperluan pemanduan gerbang yang lebih tinggi daripada MOSFET N-saluran tinggi, ini sering disukai melalui peranti P-channel dalam reka bentuk litar praktikal. Terangkan mengapa. Petunjuk: ia mempunyai kaitan dengan pergerakan pembawa .

Nota:

Ini adalah latihan yang baik dalam menentukan polariti voltan gerbang yang betul (dan magnitud), serta memperkenalkan konsep sumber semasa dan tenggelam, dan pensuisan tinggi. Pastikan anda meluangkan masa untuk membincangkan perkara sumber berbanding tenggelam, kerana ini akan lebih penting kemudian dalam pengajian pelajar anda (terutamanya dalam reka bentuk litar pintu logik).

Soalan 30

Lukis sambungan wayar yang betul yang diperlukan untuk "meningkatkan" MOSFET ini dengan voltan sel solar, supaya bateri memberi tenaga kepada geganti setiap kali terdapat pendedahan cahaya yang mencukupi pada sel solar:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Soalan cabaran: sambungkan diod ("mengangkut bebas") di dalam litar yang ditunjukkan, supaya "kickback" induktif dari relay de-energizing tidak membahayakan MOSFET.

Nota:

Pelajar perlu ambil perhatian bahawa litar yang ditunjukkan bukanlah satu-satunya cara yang mungkin MOSFET digunakan untuk menghidupkan geganti. Selalunya, terminal substrat (SS) dan sumber (S) MOSFET dibuat sama antara satu sama lain, supaya litar yang mengawal dan dikawal berkongsi titik biasa (biasanya sistem "tanah" titik).

Tanya pelajar anda apa yang akan berlaku jika polariti bateri diterbalikkan.

Soalan 31

Jelaskan apa yang akan berlaku dalam litar ini apabila setiap suis tukup tombol secara individu digerakkan:

Bolehkah anda memikirkan sebarang aplikasi praktikal untuk litar seperti ini "# 31"> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Litar ini biasanya dikenali sebagai selak bistable, kerana ia dapat "selak" menjadi dua keadaan stabil yang berbeza.

Jika anda mengalami kesukaran menganalisis operasi litar ini, bayangkan bahawa salah satu daripada transistor berada dalam keadaan "di" dan yang lain berada dalam keadaan "mati" sejurus selepas kuasa. Kemudian tanyakan kepada diri sendiri apa yang akan berlaku apabila setiap butang pushbutton digerakkan.

Nota:

Batch, atau multivibrator, litar sangat berguna dan cukup mudah untuk dilaksanakan dengan MOSFET sebagai contoh ini ditunjukkan. Bincangkan beberapa aplikasi praktikal dengan pelajar anda, terutamanya jika mereka tidak menemui beberapa aplikasi mereka sendiri.

Soalan 32

Litar ini menggunakan kombinasi kapasitans dan rintangan untuk menghasilkan kelewatan masa apabila suis tukul ditarik keluar, menyebabkan lampu tetap berada dalam sesaat selepas suis terbuka:

Hitung berapa lama lampu akan berterusan selepas suis dibuka, dengan mengandaikan bahawa MOSFET mempunyai ambang pintu (putar) voltan V GS (th) = 4 volt.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

t delay = 2.05 seconds

Nota:

Untuk menyelesaikan masalah ini, pelajar mesti menggunakan pengetahuan mereka tentang litar pelepas kapasitif untuk mencari persamaan yang tepat untuk masa. Tanya kepada mereka bagaimana mereka menubuhkan penyelesaian, dan bagaimana mereka tahu apa persamaan yang akan digunakan.

Soalan 33

Prediksi bagaimana litar ini akan terjejas akibat daripada kesalahan berikut. Pertimbangkan setiap kesalahan secara berasingan (iaitu satu pada satu masa, tidak banyak kesalahan):

Transistor Q 1 gagal dibuka (drain-to-source):
Transistor Q 1 gagal dipintas (drain-to-source):
Resistor R 1 gagal dibuka:

Untuk setiap syarat ini, terangkan mengapa kesan yang dihasilkan akan berlaku.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Transistor Q 1 gagal dibuka (drain-to-source): Motor enggan berlari.
Transistor Q 1 gagal dipintas (drain-to-source): Motor berjalan sepanjang masa dan tidak akan dimatikan.
Resistor R 1 gagal dibuka: Motor berjalan apabila suis ditekan, mengambil masa yang lama untuk mematikan apabila suis dilepaskan.

Nota:

Tujuan soalan ini adalah untuk mendekati domain pemecahan litar dari perspektif mengetahui apa yang salah, bukan hanya mengetahui apa gejala. Walaupun ini tidak semestinya perspektif yang realistik, ia membantu pelajar membina pengetahuan asas yang diperlukan untuk mendiagnosis litar yang salah dari data empirikal. Soalan-soalan seperti ini harus diikuti (akhirnya) dengan soalan lain yang meminta pelajar mengenal pasti kemungkinan kesalahan berdasarkan pengukuran.

Soalan 34

Prediksi bagaimana litar ini akan terjejas akibat daripada kesalahan berikut. Pertimbangkan setiap kesalahan secara berasingan (iaitu satu pada satu masa, tidak banyak kesalahan):

Transistor Q 1 gagal dipendekkan (pengumpul ke pemancar):
Transistor Q 2 gagal dibuka (drain-to-source):
Resistor R 1 gagal dibuka:
Resistor R 2 gagal dibuka:

Untuk setiap syarat ini, terangkan mengapa kesan yang dihasilkan akan berlaku.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Transistor Q 1 gagal dipintas (drain-to-source): Motor berjalan sepanjang masa dan tidak akan dimatikan.
Transistor Q 2 gagal dibuka (drain-to-source): Motor enggan berlari.
Resistor R 1 gagal dibuka: Motor enggan berlari.
Resistor R 2 gagal dibuka: Motor berjalan apabila suis ditekan, mengambil masa yang lama untuk mematikan apabila suis dilepaskan.

Nota:

Tujuan soalan ini adalah untuk mendekati domain pemecahan litar dari perspektif mengetahui apa yang salah, bukan hanya mengetahui apa gejala. Walaupun ini tidak semestinya perspektif yang realistik, ia membantu pelajar membina pengetahuan asas yang diperlukan untuk mendiagnosis litar yang salah dari data empirikal. Soalan-soalan seperti ini harus diikuti (akhirnya) dengan soalan lain yang meminta pelajar mengenal pasti kemungkinan kesalahan berdasarkan pengukuran.

Soalan 35

Prediksi bagaimana litar ini akan terjejas akibat daripada kesalahan berikut. Pertimbangkan setiap kesalahan secara berasingan (iaitu satu pada satu masa, tidak banyak kesalahan):

Transistor Q 1 gagal dipintas (drain-to-source):
Transistor Q 2 gagal dipintas (drain-to-source):
Resistor R 1 gagal dibuka:
Resistor R 2 gagal dibuka:
Jambatan pateri (pendek) perintang masa lalu R 1 :

Untuk setiap syarat ini, terangkan mengapa kesan yang dihasilkan akan berlaku.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Transistor Q 1 gagal dipintas (drain-to-source): Motor enggan berlari.
Transistor Q 2 gagal dipintas (drain-to-source): Motor berjalan sepanjang masa dan tidak akan dimatikan.
Resistor R 1 gagal dibuka: Motor berjalan sepanjang masa dan tidak akan dimatikan.
Resistor R 2 gagal dibuka: Motor enggan berlari.
Rektor leper (pendek) masa lalu R1 : Motor berjalan apabila suis pada awalnya tidak ditekan (sepatutnya), tetapi transistor Q1 akan gagal apabila suis ditekan. Ini boleh menyebabkan motor berhenti berjalan atau tidak berhenti, bergantung kepada bagaimana Q 1 gagal. Sekering mungkin juga meniup akibatnya.

Nota:

Tujuan soalan ini adalah untuk mendekati domain pemecahan litar dari perspektif mengetahui apa yang salah, bukan hanya mengetahui apa gejala. Walaupun ini tidak semestinya perspektif yang realistik, ia membantu pelajar membina pengetahuan asas yang diperlukan untuk mendiagnosis litar yang salah dari data empirikal. Soalan-soalan seperti ini harus diikuti (akhirnya) dengan soalan lain yang meminta pelajar mengenal pasti kemungkinan kesalahan berdasarkan pengukuran.

Soalan 36

Litar MOSFET yang sangat berguna adalah suis dua hala, satu contoh yang ditunjukkan di sini untuk anda menganalisis:

Litar "dual inverter" hanya memastikan kedua-dua garisan kawalan A dan B akan sentiasa menjadi polar bertentangan (satu pada potensi V dd, satu lagi pada potensi tanah).

Apakah tujuan suis "suis bilateral" # 36 "> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Saya akan biarkan anda menyelidikinya sendiri!

Nota:

Sekiranya pelajar anda belum belajar tentang litar transistor digital, ini merupakan masa yang baik untuk memperkenalkan konsep "logik" dan "rendah" keadaan logik, dalam kes ini sebagai isyarat kawalan kepada sel suis dua hala.

Tanya pelajar anda apa tujuan suis dua hala mungkin, kerana kita sudah mempunyai suis mekanik yang mampu menukar hampir semua jenis isyarat elektrik yang diketahui.

Soalan 37

Satu jenis khas transistor kesan kesan pintu adalah pintu gerbang MOSFET yang ditunjukkan di sini:

Lukis rajah skematik menggunakan MOSFET biasa (single-gate), bersamaan dengan MOSFET dua pintu gerbang ini.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Nota:

Jawapan yang cukup mudah untuk soalan ini, tetapi tujuan sebenar adalah untuk mencabar pelajar memikirkan elemen litar kompleks dari segi litar setara yang terdiri daripada komponen yang mudah dan ideal.

Soalan 38


∫f (x) dx Kalkulus isyarat!


Satu masalah yang berpotensi untuk kuasa MOSFETs adalah (dv / dt) yang diarahkan pada . Terangkan mengapa MOSFET boleh dihidupkan apabila ia tidak sepatutnya diberikan keadaan yang berlebihan (dv / dt).

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Jika voltan longkang berubah-ubah dari masa ke masa ((dv / dt)) adalah berlebihan, transistor boleh dihidupkan kerana kesan gandingan kapasiti gate-to-drain (C GD ).

Soalan cabaran: lukis gambarajah skematik bersamaan yang menunjukkan kapasitans C parasit C dan tuliskan persamaan yang berkaitan semasa kapasitif kepada perubahan voltan seketika dari masa ke masa.

Nota:

Soalan ini adalah kajian semula teori kapasitor dan nota kalkulus. Tanya pelajar anda untuk menerangkan dengan tepat apa maksud (dv / dt), dan bagaimana ia berkaitan dengan semasa dalam litar yang mengandungi kapasitansi.

Masalah dv / dt yang diarahkan adalah bukan unik untuk kuasa MOSFET. Pelbagai thyristors, terutamanya SCR dan TRIAC, juga menunjukkan masalah ini.

Soalan 39

Cari satu atau dua transistor kesan medan tertebat dan bawa mereka bersama anda ke kelas untuk dibincangkan. Kenal pasti sebanyak mungkin maklumat mengenai transistor anda sebelum perbincangan:

Pengenalpastian terminal (terminal yang pintu, sumber, longkang)
Penilaian kuasa berterusan
Transkonduktansian biasa

Nota: berhati-hati untuk memastikan transistor anda dalam buih anti statik sebanyak mungkin, untuk mengelakkan kerosakan pada pintu keluar dari pelepasan elektrostatik.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Sekiranya boleh, dapatkan lembar pengeluar untuk komponen anda (atau sekurang-kurangnya lembar kerja untuk komponen yang sama) untuk berbincang dengan rakan sekelas anda. Bersedia untuk membuktikan pengenalan terminal transistor anda di dalam kelas, dengan menggunakan multimeter!

Nota:

Tujuan dari soalan ini adalah untuk mendapatkan pelajar kinesthetically berinteraksi dengan perkara tersebut. Ia mungkin kelihatan bodoh untuk membolehkan pelajar terlibat dalam "menunjukkan dan memberitahu" senaman, tetapi saya dapati bahawa aktiviti-aktiviti seperti ini sangat membantu sesetengah pelajar. Bagi pelajar yang bersifat kinestetik, ia sangat membantu untuk menyentuh komponen sebenar semasa mereka belajar tentang fungsi mereka. Sudah tentu, soalan ini juga memberi peluang yang baik untuk mereka mempraktikkan penanda komponen mentafsir, menggunakan multimeter, datasheets akses, dan sebagainya.

  • ← Lembaran Kerja Sebelumnya

  • Indeks Lembaran Kerja

  • Lembaran kerja seterusnya →