Kurs elektroniki II - #10 - tranzystory unipolarne (MOSFET)

[Treker (Damian Szymański)]

2 godziny temu, MrAurok napisał:

1. schemat wyprowadzeń oznaczeń BS170 jest błędny, chodzi mi o rzut tranzystora od dołu, źródło na nim zamienione jest miejscami z drenem przez co najpierw złożyłem układ błędnie, nie wychodziło mi nic i czułem się kompletnie zmieszany i nie zrozumiałem kompletnie "lekcji"

@MrAurok gratuluję czujności, że też przez tyle lat nikt na to nie zwrócił uwagi! W kursie elektroniki poziom I jest poprawna wersja, a tutaj wkradła się jakaś stara, zamieniona wersja. Wersja z kursu elektroniki, poziom I:

Dzięki za zgłoszenie, w poniedziałek zaktualizuję co trzeba 🙂

2 godziny temu, MrAurok napisał:

PS. Jest coś co mnie strasznie wkurza w nazewnictwie i oznaczeniach nawet schematach elementów elektronicznych. Przyjmuje się że prąd biegnie/porusza się od + do - podczas gdy głównym "nośnikiem" prądu są elektrony które w rzeczywistości poruszają się zupełnie odwrotnie i to wszystko jest strasznie beznadziejnie nieintuicyjne biorąc pod uwagę np. schemat diody (sugeruje przepływ od + do -) a nazewnictwo np. wyprowadzeń z tranzystorów dren (coś co wyciąga/wciąga/odprowadza) i źródło (coś co powinno dawać potencjał) sugeruje że przepływ prądu jest zupełnie odwrotnie przez co masz chęć podłączać taki tranzystor zgodnie z intuicją (źródło do + a dren do - żeby zachować ten założony kierunek prądu), czyli odwrotnie niż się należy, tak wiem że oprócz elektronów są jeszcze np. "dziury", chodzi mi tylko o to że jest to nieintuicyjne na tyle ze musiałem dać upust mojej frustracji.

Kierunek płynięcia prądu jest umowny, nie warto zbytnio się tym "przejmować", bo tylko sobie utrudnisz. Trzeba się niestety do tego przyzwyczaić i z czasem będzie to dla Ciebie zupełnie normalne 🙂

[FilipS]

Pomiar 1

U_we=6,5 V

R=100 Om

U_R=0,33 V

U_RB=6,07 V

U_DS=0 V

U_GS=6,05 V

U_DG=6,09 V

I=3,41 mA

 

Pomiar 2.

U_we=6,5 V

R=10k Om

U_R=4,14 V

U_RB=1,38 V

U_DS=0,92 V

U_GS=2,3 V

U_DG=1,39 V

I=4,11 mikroA

 

Pomiar 3.

U_we=6,5 V

R=1M Om

U_R=4,79 V

U_RB=0 V

U_DS=1,17 V

U_GS=1,67 V

U_DG=0,5 V

I=0 A

 

Wnioski: Przy najmniejszym z rezystorów 100 om, napięcie pomiędzy bramką a źródłem było największe co pozwoliło na maksymalne otwarcie kanału dren-źródło. Wtedy też był największy pobór prądu buzzera.

Natomiast największy rezystor (1 M om), spowodował największy spadek napięcia na nim, przez co napięcie pomiędzy bramką a źródłem było niewystarczające do otwarcia kanału i nie pojawił się pobór prądu na buzzerze.

Tak powinno być, czy popełniłem gdzieś błąd?

[Gieneq]

@FilipS fajnie że przyłożyłeś się do tego zadania, choć robienie pomiarów może być nużące to ma sporą wartość edukacyjną. Faktycznie w tranzystorze tego typu napięcie na bramce steruje prądem i potwierdzają to pomiary. Nie mam jak ich sprawdzić ale widać że prąd jest znacznie mniejszy i rząd wielkości jest dobry.

[Zuraw]

W końcu miałem okazję zrobić kolejny temat kursu. Trochę trudny ale  bardzo przydatny😄

 

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Gieneq]

@Zuraw fajnie że się udało 🙂 powodzenia z kolejnymi częściami!

[sredni]

Skoro tranzystor posiada diodę pasożytniczą,  to jest sens montować diodę zabezpieczająca przekaźnik? 

[Jawi]

Dnia 28.05.2020 o 21:02, sredni napisał:

Skoro tranzystor posiada diodę pasożytniczą,  to jest sens montować diodę zabezpieczająca przekaźnik? 

Cześć,

Tak, bo dioda bocznikująca przekaźnik tłumi napięcia generowane na cewce przekaźnika nie tylko po to by chronić tranzystor sterujący. Tam powstają impulsy dochodzące czasami do 1kV i mogą poprzez ścieżki zasilające rozchodzić się po układzie jako zakłócenia. I takie napięcie powinna dioda wytrzymywać. Mało tego, ta dioda powinna być jak najbliżej cewki przekaźnika. I mówimy o układach z cewką zasilaną prądem stałym oczywiście bo dla cewek zasilanych prądem przemiennym są układy R-C, ale to inna historia i inny kurs ;). Dioda oczywiście wśród wielu zalet wprowadza do układu pewną wadę. Jest nią opóźnione wyłączanie przekaźnika, jeżeli w danym układzie istotnym parametrem jest szybkie wyłączenie, to możemy na schematach zobaczyć dodatkowy rezystor szeregowo z diodą lub inne nieco bardziej złożone układy.  Sama dioda jest najczęściej stosowanym rozwiązaniem wygaszania tego indukowanego na cewce napięcia.

Schemat, który widzimy w tej części kursu jest znakomity dla zobrazowania działania tranzystora jako przełącznika.  Ale jak ktoś już zauważył powyżej w komentarzu bywa kłopotliwy. Jeżeli układ sterujący bramką tranzystora odłączy ją od źródła napięcia ( tym przypadku rezystor), ale nie zadba o rozładowanie pojemności wejściowej, to tranzystor nie chce się szybko wyłączyć.  Tranzystory bardzo dużej mocy osiągają pojemności bramki rzędu nawet 40-50nF. A, że rezystancja wejściowa jest bardzo duża, to sama struktura tranzystora nie chce tej pojemności rozładować.  W praktyce najczęściej włącza się rezystor rozładowujący bramkę do masy. Czyli na schemacie z praktycznego punku widzenia brakuje rezystora od bramki do masy włączonego na stałe, o koniecznie dużo większej oporności niż rezystor zasilający bramkę. W kursie jest przykładowy schemat na układzie NE555 sterujący mosfetem. Tam, rezystora ściągającego bramkę do masy jednak nie ma, a schemat jest prawidłowy. Dlaczego? Dlatego, że wewnątrz NE555 jest tranzystor pełniący rolę zwierania wyjścia do masy, gdy wyjście jest w stanie niskim.

Dnia 30.12.2019 o 10:00, mariuszb napisał:

Czy można rozwinąć to zdanie: "W przypadku częstego przełączania (np. realizując regulację mocy za pomocą PWM), takie udary mogą wręcz przegrzać układ scalony sterujący bramką.".  Jest to fragment z Kurs elektroniki II – #5 – tranzystory unipolarne (MOSFET)

Nie bardzo to rozumiem. Jak się przed tym zabezpieczyć?

Grzanie układów sterujących następuje gdy szybko musimy tą pojemność wejściową tranzystora naładować i rozładować. Rozładowany kondensator dla prądu stałego stanowi praktycznie niemal zwarcie, bardzo krótkie ale jednak. Bo w miarę jego ładowania płynie coraz mniejszy prąd.  Nie mówimy tu o miganiu diodą 100 razy na sekundę. Ale w układach, gdzie  tranzystor przełącza obwód np. setki tysięcy i więcej razy na sekundę, to żeby móc zrobić to z taką szybkością należy na bramkę podać odpowiednie napięcie i przede wszystkim zapewnić odpowiedni prąd. Brzmi to paradoksalnie, bo przecież mosfet sterowany jest napięciem podawanym na bramkę przy prawie żadnym prądzie do tego potrzebnym. Więc w ramach tego kursu wystarczy tylko informacja, że życie zna takie przypadki, ale nie dla mosfeta jako przełącznika  diody czy  buzera lub włącznika zasilana 😉 Jestem przekonany, że w układach na poziomie początkującego elektronika nie będzie potrzeby zabezpieczania się przed grzaniem układu sterującego mosfetem. 

pozdrawiam

Edytowano Maj 30, 2020 przez Jawi

[szakal11]

Nie ogarniam czegoś. Albo mam uszkodzony tranzystor (chociaż nic na to nie wskazuje), albo źle robię pomiary bo są od czapy.

Generalnie podłączam do Gateway 3 rezystory: 100, 10k i 1M. Podłączenie ich do plusa powoduje, że buzer piszczy, do minusa przestaje. Odpięcie ich w trakcie gdy zasilanie jest włączone powoduje że cały czas buzzer piszczy + wyłączenie i ponowne podłączenie zasilania nie zmienia tego faktu, aż do momentu w którym nie podłączę Gateway do uziemienia.

Jeśli dobrze rozumiem zadanie to tak powinno być i oznacza to, że tranzystor działa poprawnie. Dla pewności sprawdziłem też na drugim i zachowuje się tak samo.

Aby ułatwić sobie pomiary i nie słyszeć ciągłego piszczenia, zdecydowałem się podmienić buzzer na diodę + rezystor. Powodem było to, że pomiary jakie otrzymywałem przy buzzerze były inne niż to co pisali inni. Wykonywałem je na szybko bo buzzer jest naprawdę głośny i nie chcę też przy otwartych oknach denerwować sąsiadów. Dlatego podmieniłem go potem na układ dioda+rezystor. Zdjęcia mojego układu:

Rezystor 100 podłączony do plusa (układ pierwszy):

U_wej = 6,48 [V]
"Buzzer" {
    U_{rezystor+dioda} = 6,49 [V]
    U_rezystor = 4,63 [V]
    U_dioda = 1,86 [V]
}
U_R = 0,0 [V]
U_D-S = 0,0 [V]
U_G-S = 6,52 [V]
U_D-G = 6,52 [V]

I_dioda-dren = 0,45 [mA]
I_source-gdn = 0,45 [mA]
I_{Rezystor-Gateway} = 0,0 [mA]

Rezystor 100 podłączony do minusa (układ drugi):

U_wej = 6,48 [V]
"Buzzer" {
    U_{rezystor+dioda} = 0,0 [V]
    U_rezystor = 0,0 [V]
    U_dioda = 0,0 [V]
}
U_R = 0,0 [V]
U_D-S = 5,04 [V]
U_G-S = 0,0 [V]
U_D-G = 5,04 [V]

I_dioda-dren = 0,0 [mA]
I_source-gdn = 0,0 [mA]
I_{Rezystor-Gateway} = 0,0 [mA]

Nie rozumiem dlaczego zawsze napięcie na rezystorze (tym z układu, nie tym dodanym przeze mnie) jest zerowe.

Pomiary dla pozostałych rezystorów (Pomijam U_wej i mój "Buzzer" bo wartości się nie zmieniły):

Rezystor 10k - układ pierwszy:

U_R = 0,0 [V]
U_D-S = 0,0 [V]
U_G-S = 6,52 [V]
U_D-G = 6,52 [V]

I_dioda-dren = 0,45 [mA]
I_source-gdn = 0,45 [mA]
I_{Rezystor-Gateway} = 0,0 [mA]

Rezystor 10k - układ drugi:

U_R = 0,0 [V]
U_D-S = 5,04 [V]
U_G-S = 0,0 [V]
U_D-G = 5,04 [V]

I_dioda-dren = 0,0 [mA]
I_source-gdn = 0,0 [mA]
I_{Rezystor-Gateway} = 0,0 [mA]

Rezystor 1M - układ pierwszy:

U_R = 0,0 [V]
U_D-S = 0,0 [V]
U_G-S = 5,93 [V]
U_D-G = 5,93 [V]

I_dioda-dren = 0,45 [mA]
I_source-gdn = 0,45 [mA]
I_{Rezystor-Gateway} = 0,0 [mA]

Rezystor 1M - układ drugi:

U_R = 0,0 [V]
U_D-S = 5,04 [V]
U_G-S = 0,0 [V]
U_D-G = 4,6 [V]

I_dioda-dren = 0,0 [mA]
I_source-gdn = 0,0 [mA]
I_{Rezystor-Gateway} = 0,0 [mA]

PS. Zastanawiam się czemu dopiero teraz, a nie już w pierwszej części kursu wspomnioano o tym jak łatwo uszkodzić tranzstory unipolarne i że warto stosować folię. Fajnie jakby się pojawiło jakieś zdjęcie jak to się robi w praktyce bo szczerze mówiąc do końca nie czaję o co z nią chodziło i jak ją "zastosować".

Edytowano Lipiec 5, 2020 przez szakal11

[Gieneq]

@szakal11 troszkę się rozpisałeś 😄 

Dnia 5.07.2020 o 21:09, szakal11 napisał:

Jeśli dobrze rozumiem zadanie to tak powinno być i oznacza to, że tranzystor działa poprawnie.

Zgadza się, ładunek zebrany na okładce bramki taki ma efekt.

Stosunkowo niedawno testowałem kilka tranzystorów o różnych napięciach progowych - potrzebowałem wysterować silnik zasilany 6V z 3,3V. I tam spotkałem się z dziwnym zjawiskiem, gdzie podawałem napięcie na bazę zgodnie z notą katalogową a tam niespodzianka, nie działa... niestety, płytka stykowa jest świetna ale tylko do testów gdzie nie ma dużego znaczenia spadek napięcia na stykach - w moim przypadku zlutowany układ działał zupełnie inaczej.

Pisze to bo widzę, że wchodzisz już głębiej w temat i jakość połączeń nabiera tu znaczenia i może trzeba coś docisnąć na stykach bo cienka nóżka rezystora jedynie lekko się opiera o blaszkę.

Druga sprawa to masz źle zmontowany układ do testów.

Napięcie na bramce jest ważne, czyli żeby sprawdzić różne warianty musisz dać tam potencjometr. W ten sposób regulując będzie podawał różne napięcia, które sterują prądem ale uwaga przy danym napięciu na drenie. W ten sposób możesz wpiąć w dren amperomierz, ewentualnie z rezystorem (ale on wniesie ograniczenie, a chcesz np. zaobserwować jak tranzystor sam ograniczy prąd). Kręcisz potencjometrem i patrzysz na prąd.

Bo to co teraz zrobiłeś to też ma sens, gdyż jeżeli dasz rezystor o dużo większym oporze to będzie się wolniej ładowała bramka, ale to nie do tego eksperymentu.

Co do pomiarów to w tej konfigureacji zmierz sobie Udren-source(gnd) i Ugate-source(gnd) i porównaj to z dokumentacją. Będzie cię interesować na pewno ta część, sprawdźczy napięice progowe się zgadza:

I też ten wykres:

Każda z krzywych to inne napięcie na bramce, możesz sprawdzić jak zachowa się Idren i Udren-source 🙂 Udanej zabawy, naprawdę fajny eksperyment

[szakal11]

1 godzinę temu, Gieneq napisał:

Druga sprawa to masz źle zmontowany układ do testów.

Napięcie na bramce jest ważne, czyli żeby sprawdzić różne warianty musisz dać tam potencjometr.

Tylko w kursie jest zastosowany opornik - też wydawało mi się, praktyczniejsze zastosowanie potencjometru, ale myślałem, że chodzi o możliwość robienia powtarzalnych odczytów.

Niby się rozpisałem ale większość do pominięcia bo powtarzalne dane, dodałem je na wszelki wypadek gdyby ktoś chciał coś porównać.

Mógłbyś mi powiedzieć czy fakty, że na R nie ma żadnego napięcia jest poprawny czy ja coś robię źle. Bo to było coś co mnie najbardziej zdziwiło, a chyba nie dostałem odpowiedzi na to pytanie wprost. Chodzi o R z układu:

Chyba, że chodzi tutaj o problem który przytoczyłeś - spadek napięcia na stykach płytki.

Edytowano Lipiec 7, 2020 przez szakal11

[Gieneq]

W kontekście tego układu ciężko analizować napięcia, jeżeli opór R jest duży to styki mogą mieć wpływ ale napięcie powinno zmieniać się raczej proporcjonalnie.

Układ z kursu ma inny cel - tranzystory MOS są tu traktowane trochę lżej, bo są trudniejsze i układ ten służy do tego, żeby raz podłączyć R do zasilania i raz do masy i zaobserwować np. pojemność bramki. Ale żeby sprawdzić jak działa, przejść przez punkty pracy to trzeba już regulowane napięcie na bramce.

Układ do testów wyglądałby tak:

Edytowano Lipiec 8, 2020 przez Gieneq

[szakal11]

4 godziny temu, Gieneq napisał:

zaobserwować np. pojemność bramki

To akurat chyba udało mi się zaobserwować 🙂

W takim razie dzięki za wyjaśnienie i dodatkowe informacje.

[szymon812]

Nadszedł czas na mój pierwszy post na forum 😄 (poza przywitaniem). Słowem wstępu, jest to pierwsza lekcja (spośród I i II części kursów elektroniki) z którą miałem pewne problemy. Po trzech podejściach, 5 uszkodzonych tranzystorach i kilku godzinach czytania o tranzystorach wydaje mi się, że załapałem w końcu. Post piszę dla osób które napotkają również podobne problemy i być możliwe, że będzie im pomocny 😄.

Głównym problemem było nieostrożne obchodzenie się z tranzystorem. Miałem cały czas z tyłu głowy, że są to delikatne elementy i łatwo uszkodzić kanał. Raz wydaje mi się, że przy dokonywaniu pomiarów delikatnie zwarłem ze sobą bramkę z drenem i wtedy uszkodził mi się tranzystor, lecz nie mam pewności czy dokładnie to spowodowało uszkodzenie. Kiedy mosfet był uszkodzony układ paradoksalnie może wydawać się, że działa... no ale nie działa dobrze. Uszkodzenie mosfetu objawia się tym, że rezystor który jest połączony z bramka (G) nie przerywa dźwięku brzęczka po zwarciu go z minusem baterii (kanał jest permanentnie otwarty więc nie ma możliwości go zamknąć). Aby sprawdzić czy mosfet dobrze działa podłączałem go również do układu z lekcji 7b kursu elektroniki części pierwszej (prosty układ: bateria, dioda LED, 2 rezystory i tranzystor mosfet). Wnioskiem było, że gdy dioda świeciła mimo, podłączonej bramki do minusa, to tranzystor był uszkodzony. Na tak skonstruowanym układzie sprawdzałem czy tranzystor jest sprawny. Dodatkowo, gdy tranzystor był uszkodzony, a bramka podłączona do plusa można było zmierzyć przepływający prąd przez bramkę co w przypadku dobrze działającego mosfeta nie powinno mieć miejsca. Co ciekawe, dokonałem też kilka pomiarów na uszkodzonych tranzystorach i zauważyłem, że jeden z tranzystorów uszkodził się jakby w połowie. Diody podłączone do niego były dość przygaszone a dźwięk z buzzera zdecydowanie stłumiony. Oczywiście bramka nie reagowała na zwierania z minusem.

Mimo stosowania folii aluminiowej i jak wydawało mi się ostrożnego działania, w trakcie dokonywania pomiarów uszkodziłem wszystkie tranzystory z zestawu więc musiałem odwiedzić lokalny sklep z elektroniką i dokupić 😄. Na szczęście mieli dokładnie ten sam na stanie. Poniżej zamieszczam zdjęcie jak zabezpieczałem tranzystory w trakcie i po wykonaniu ćwiczenia.

Zamieszczam również zdjęcia ze zbudowanych układów na podstawie schematów z kursu oraz wyniki pomiarów.

Pierwszym najbardziej zauważalnym wnioskiem był brak zmiany natężenia prądu płynącego przez brzęczek przy innych wartościach oporu na bramce tranzystora. Spadek napięcia na rezystorze bramki wynosił 0V co oznaczało brak prądu płynącego z plusa do bramki.

Zauważyłem jedno zjawisko którego do końca nie rozumiem. A mianowicie chodzi o spadek napięcie U_dg przy użyciu rezystora 1M omów i podłączonego do minusa. Napięcie U_dg jest o około 0,5 V niższe względem U_ds w porównaniu do rezystorów o wartości 10k lub 100 omów (gdzie napięcia U_ds i U_dg były dość zbliżone). Dodatkowo podczas mierzenia tego napięcia było słychać bardzo krótki i cichy impuls z brzęczka. Czy jest ktoś w stanie wyjaśnić czy coś zepsułem a może to normalne zjawisko? 😄

Proszę o skorygowanie ewentualnych błędów w rozumowaniu lub wynikach, jeśli takie ktoś dostrzegł. Mam nadzieję, że post będzie komuś pomocny. Pozdrawiam! 🙂

[Gieneq]

@szymon812 widzę, że trochę się namęczyłeś, z tranzystorami różnie bywa, czasem ciężko je uszkodzić, a czasem jest to bardzo łatwe. 😞 

Dnia 25.08.2020 o 19:03, szymon812 napisał:

Pierwszym najbardziej zauważalnym wnioskiem był brak zmiany natężenia prądu płynącego przez brzęczek przy innych wartościach oporu na bramce tranzystora. Spadek napięcia na rezystorze bramki wynosił 0V co oznaczało brak prądu płynącego z plusa do bramki.

Tak zgadza się, tak podłączony rezystor ma wpływ na szybkość ładowania bramki tranzystora. Co innego gdyby wstawić na bramce dzielnik napięcia.

[Maticz]

Witajcie,

Nie wiem czy poprawnie mierze napiecie na mosfecie Dren-źródło, poniewaz niewazne jaki rezystor dodam masa z bramka, zawsze wychodzi napieci 0.005. Na uszkodzonym mosfecie (stwierdzam to po palacej sie diodzie w momencie zmasowania rezystora do bramki) wartosci sie zmieniaja dla przykladu 1MO, Uds=3,37V Ugs=1,74, calkowity zanik napiecia mialem przy 1 KO, co robie nie tak ?