Защита импульсных БП с функцией плавного пуска
| Схема |
Как правило в импульсных блоках питаний на входе стоит мостовой выпрямитель переменного сетевого напряжения, к которому подключен конденсатор большой ёмкости. При включении в сеть блока питания через выпрямитель течёт огромный ток для зарядки этого конденсатора, в некоторых случаях это может привести к пробою одного или нескольких диодов моста, что чревато негативными последствиями для остальных узлов питания, в наиблагоприятном варианте событий сгорит входной плавкий предохранитель, а если его нет или вместо него впаяна перемычка, как это часто бывает в аппаратуре китайского производства? В таких случаях нам поможет нехитрая схема защиты, которая изображена на рисунке вверху.
Импульсный блок питания 5 В, 2,5 А
Блоки питания с трансформаторами на частоту 50 Гц сегодня практически сдали свои позиции импульсным с высокой рабочей частотой, которые при той же выходной мощности имеют, как правило, меньшие габариты и массу, более высокий КПД.
Основные сдерживающие факторы для самостоятельного изготовления импульсных блоков питания радиолюбителями — трудности с расчётом, изготовлением или приобретением готового импульсного трансформатора или ферритового магнитопровода для него. Но если для сборки маломощного импульсного блока питания использовать готовый трансформатор от компьютерного блока питания формфактора ATX, задача значительно упрощается.
У меня оказался в наличии неисправный компьютерный блок питания IW-ISP300J2-0 (ATX12V300WP4). В нём был заклинен вентилятор, пробит маломощный диод Шотки, а более половины всех установленных оксидных конденсаторов вздуты и потеряли ёмкость. Однако дежурное напряжение на выходе +5VSB было. Поэтому было принято решение, используя импульсный трансформатор источника дежурного напряжения и некоторые другие детали, изготовить другой импульсный источник питания с выходным напряжением 5 В при токе нагрузки до 2,5 А.
В блоке питания ATX узлы источника дежурного напряжения легко обособить.
Он даёт напряжение 5 В и рассчитан на максимальный ток нагрузки 2 А и более. Правда, в старых блоках питания этого типа он может быть рассчитан на ток всего 0,5 А. При отсутствии на этикетке блока пояснительной надписи можно ориентироваться на то, что трансформатор источника дежурного напряжения с максимальным током нагрузки 0,5 А значительно меньше трансформатора источника на 2 А.
Схема самодельного импульсного блока питания с выходным напряжением 5…5,25 В при максимальном токе нагрузки 2,5 А изображена на рис. 1. Его генераторная часть построена на транзисторах VT1, VT2 и импульсном трансформаторе T1 по образу и подобию имевшейся в компьютерном блоке, из которого был извлечён трансформатор.
Рис. 1. Схема самодельного импульсного блока питания
Вторичные узлы исходного блока питания (после выпрямителя напряжения +5 В) было решено не повторять, а собрать по традиционной схеме с интегральным параллельным стабилизатором напряжения в качестве узла сравнения выходного напряжения с образцовым.
Входной сетевой фильтр собран из имеющихся деталей с учётом свободного места для их монтажа.
Переменное напряжение сети 230 В через плавкую вставку FU1 и замкнутые контакты выключателя SA1 поступает на RLC фильтр R1C1L1L2C2, который не только защищает блок от помех из питающей сети, но и не даёт создаваемым самим импульсным блоком помехам проникнуть в сеть. Резистор R1 и дроссели L1, L2, кроме того, уменьшают бросок потребляемого тока при включении блока. После фильтра напряжение сети поступает на мостовой диодный выпрямитель VD1-VD4. Конденсатор C9 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения.
На высоковольтном полевом транзисторе VT2 собран генераторный узел преобразователя напряжения. Резисторы R2-R4 предназначены для запуска генератора. Суммарная мощность этих резисторов увеличена, поскольку печатная плата блока питания, из которого они извлечены, под ними заметно потемнела в результате перегрева. По той же причине демпфирующий резистор R8 установлен большей мощности, а в качестве VD6 применён более мощный, чем в прототипе, диод.
Стабилитрон VD5 защищает полевой транзистор VT2 от превышения допустимого напряжения между затвором и истоком. На биполярном транзисторе VT1 собран узел защиты от перегрузки и стабилизации выходного напряжения. При увеличении тока истока транзистора VT2 до 0,6 А падение напряжения на резисторе R5 достигнет 0,6 В. Транзистор VT1 откроется. В результате напряжение между затвором и истоком полевого транзистора VT2 уменьшится. Это предотвратит дальнейшее увеличение тока в канале сток- исток полевого транзистора. По сравнению с прототипом сопротивление резистора R5 уменьшено с 1,3 до 1,03 Ом, резистора R6 увеличено с 20 до 68 Ом, ёмкость конденсатора C13 увеличена с 10 до 22 мкФ.
Напряжение с обмотки II трансформатора T1 поступает на выпрямительный диод Шотки VD8, размах напряжения на выводах которого около 26 В. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживает конденсатор C15. Если по тем или иным причинам выходное напряжение блока питания стремится увеличиться, растёт напряжение на управляющем входе параллельного стабилизатора напряжения DA1.
Ток, текущий через излучающий диод оптрона U1, увеличивается, его фототранзистор открывается. Открывшийся в результате транзистор VT1 уменьшает напряжение между затвором и истоком полевого транзистора VT2, что возвращает выходное напряжение выпрямителя к номинальному значению. Цепь из резистора R16 и конденсатора C16 предотвращает самовозбуждение стабилизатора.
Изготовленный источник питания оснащён стрелочным измерителем тока нагрузки PA1, что значительно повышает удобство пользования им, поскольку позволяет быстро оценить ток, потребляемый нагрузкой. Шунтом для микроамперметра PA1 служит омическое сопротивление обмотки дросселя L4. Светодиоды HL1 и HL2 подсвечивают шкалу микроамперметра.
На выходные разъёмы XP2 и XS1 напряжение поступает через фильтр L5C19. Стабилитрон VD9 с диодом VD10 предотвращают чрезмерное повышение выходного напряжения при неисправности цепей его стабилизации.
Рабочая частота преобразователя — около 60 кГц. При токе нагрузки 2,3 А размах пульсаций выпрямленного напряжения на конденсаторе C15 — около 100 мВ, на конденсаторе C18 — около 40 мВ и на выходе блока питания — около 24 мВ.
Это очень неплохие показатели.
КПД блока питания при токе нагрузки 2,5 А — 71 %, 2 А — 80 %, 1 А — 74 %, 0,2 А — 38 %. Ток короткого замыкания выхода — около 5 А, потребляемая от сети мощность при этом — около 7 Вт. Без нагрузки блок потребляет от сети около 1 Вт. Измерения потребляемой мощности и КПД проводились при питании блока постоянным напряжением, равным амплитуде сетевого.
При длительной работе с максимальным током нагрузки температура внутри его корпуса достигала 40 оС при температуре окружающего воздуха 24 оС. Это значительно меньше, чем у многочисленных малогабаритных импульсных источников питания, входящих в комплекты различных бытовых электронных приборов. При токе нагрузки, равном половине заявленного максимального значения, они перегреваются на 35…55 оС.
Большинство деталей описываемого блока питания установлены на плате размерами 75×75 мм. Монтаж — двухсторонний навесной. В качестве корпуса применена пластмассовая распределительная коробка размерами 85x85x42 мм для наружной электропроводки.
Блок в открытом корпусе показан на рис. 2, а его внешний вид — на рис. 3.
Рис. 2. Блок в открытом корпусе
Рис. 3. Внешний вид блока
При изготовлении блока следует обратить особое внимание на фазировку обмоток трансформатора T1, начало и конец ни одной из них не должны быть перепутаны. Применённый трансформатор 3PMT10053000 (от упомянутого выше компьютерного блока питания) имеет также предназначенную для выпрямителя напряжения -12 В обмотку, которая в данном случае не использована. Взамен него можно применить почти любой подобный трансформатор. Для ориентировки при подборе трансформатора привожу значения индуктивности обмоток использованного: I — 2,4 мГн, II — 17 мкГн, III — 55 мкГн.
В качестве PA1 применён микроамперметр M68501 (индикатор уровня от отечественного магнитофона). Учтите, что микроамперметры этого типа различных лет выпуска имеют очень большой разброс сопротивления измерительного механизма. Если установить нужный предел измерения подборкой резистора R13 не удаётся, нужно включить последовательно с дросселем L4 проволочный резистор небольшого сопротивления (ориентировочно 0,1 Ом).
При градуировке микроамперметра неожиданно выяснилось, что он очень чувствителен к статическому электричеству. Поднесённая пластмассовая линейка могла отклонить стрелку прибора до середины шкалы, где она могла остаться и после того, как линейка была убрана. Устранить это явление удалось удалением имевшейся плёночной шкалы. Вместо неё была приклеена липкая алюминиевая фольга, которой были оклеены и свободные участки корпуса. Экран из фольги следует соединить проводом с любым выводом микроамперметра. Можно попробовать обработать корпус микроамперметра антистатическим средством.
Напечатанную на принтере бумажную шкалу приклеивают на место удалённой. Образец шкалы изображён на рис. 4. Как видите, у этого микроамперметра она заметно нелинейна.
Рис. 4. Образец шкалы
Резистор R1 — импортный невозгораемый. Вместо такого резистора можно установить проволочный мощностью 1…2 Вт. Отечественные металлоплёночные и углеродные резисторы в качестве R1 не подходят.
Остальные резисторы общего применения (С1-14, С2-14, С2-33, С1-4, МЛТ, РПМ). Резистор R19 для поверхностного монтажа припаян непосредственно к выводам розетки XS1.
Оксидные конденсаторы — импортные аналоги К50-68. Использование конденсаторов C15, C18, C19 с номинальным напряжением 10 В вместо часто применяемых в импульсных блоках питания оксидных конденсаторов на напряжение 6,3 В значительно повышает надёжность устройства. Плёночный конденсатор C2 ёмкостью 0,033…0,1 мкФ предназначен для работы на переменном напряжении 275 В. Остальные конденсаторы — импортные керамические. Конденсаторы C14, C17 припаяны между выводами соответствующих оксидных конденсаторов. Конденсатор C20 установлен внутри штекера ХР2.
Мощная сборка диодов Шотки S30D40C взята из неисправного компьютерного блока питания. В рассматриваемом устройстве она может работать без теплоотвода. Заменить её можно на MBR3045PT, MBR4045PT, MBR3045WT. MBR4045WT При максимальном токе нагрузки корпус этой сборки нагревается до 60 оС — это самый горячий элемент в устройстве.
Вместо диодной сборки можно применить два обычных диода в корпусе DO-201AD, например, MBR350, SR360, 1N5822, соединив их параллельно. К ним со стороны выводов катодов нужно прикрепить дополнительный медный теплоотвод, показанный на рис. 5.
Рис. 5. Дополнительный медный теплоотвод
Вместо диодов 1N4005 подойдут 1 N4006, 1 N4007, UF4007, 1N4937, FR107, КД247Г, КД209Б. Диод FR157 можно заменить на FR207, FM207, FR307, PR3007. Один из перечисленных диодов подойдёт и вместо КД226Б. Заменой диода FR103 может служить любой из UF4003, UF4004, 1N4935GP RG2D, EGP20C, КД247Б. Вместо стабилитрона BZV55C18 подойдут 1N4746A, TZMC-18.
Светодиоды HL1, HL2 — белого цвета свечения из узла подсветки ЖКИ сотового телефонного аппарата. Их приклеивают к микроамперметру цианакрилатным клеем. Транзистор KSP2222 можно заменить любым из PN2222, 2N2222, KN2222, SS9013, SS9014, 2SC815, BC547 или серии КТ645 с учётом различий в назначении выводов.
Полевой транзистор SSS2N60B извлечён из неисправного блока питания и установлен на ребристый алюминиевый теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности 20 см2, причём все выводы транзистора должны быть электрически изолированы от теплоотвода, при работе блока питания с максимальным током нагрузки этот транзистор нагревается всего до 40 оС.
Вместо транзистора SSS2N60B можно применить SSS7N60B, SSS6N60A, SSP10N60B, P5NK60ZF, IRFBIC40, FQPF10N60C.
Оптрон EL817 можно заменить другим четырёхвыводным (SFH617A-2, LTV817, PC817, PS817S, PS2501-1, PC814, PC120, PC123). Вместо микросхемы LM431ACZ подойдёт любая функционально аналогичная в корпусе ТО-92 (TL431, AZ431, AN1431T).
Все дроссели — промышленного изготовления, причём магнитопроводы дросселей L1, L2, L4 — H-образные ферритовые. Сопротивление обмотки дросселя L4 — 0,042 Ом. Чем крупнее этот дроссель по размеру, тем меньше будет нагреваться его обмотка, тем точнее будет измерять ток нагрузки микроамперметр PA1. Дроссель L5 намотан на кольцевом магнитопроводе, чем меньше сопротивление его обмотки и чем больше её индуктивность, тем лучше. Дроссель L3 — надетая на вывод общего катода диодной сборки VD8 ферритовая трубка длиной 5 мм.
Штекер XP2 соединён с конденсатором C19 сдвоенным многожильным проводом 2×2,5 мм2 длиной 120 см. Розетка XS1 USB-AF закреплена в отверстии корпуса устройства клеем.
Первое включение изготовленного устройства в сеть переменного тока производят без нагрузки через лампу накаливания мощностью 40…60 Вт на 235 В, установленную вместо плавкой вставки FU1. Предварительные испытания под нагрузкой выполняют, заменив FU1 лампой накаливания мощностью 250…300 Вт. Нити ламп накаливания при нормальной работе блока питания не должны светиться. Безошибочно изготовленное из исправных деталей устройство начинает работать сразу.
При необходимости подборкой резистора R13 можно установить показания амперметра. Подбирая резистор R14, устанавливают выходное напряжение блока питания равным 5…5,25 В. Повышенное напряжение компенсирует его падение на проводах, соединяющих блок с нагрузкой.
Изготовленный источник питания можно эксплуатировать совместно с доработанным USB-концентратором [1], к которому можно будет подключить до четырёх внешних жёстких дисков типоразмера 2,5 дюйма, работающих одновременно. Мощности будет достаточно и для питания, например, таких устройств, как [2].
Литература
1. Бутов А. Доработка USB-концентратора. — Радио, 2013, № 11, с. 12.
2. БутовА. Преобразователь напряжения 5/9 В для питания радиоприёмников. — Радио, 2013, № 12, с. 24, 25.
Автор: А. Бутов, с. Курба Ярославской обл.
Основа всех электронных устройств — блок питания. Именно он является камнем преткновения когда речь заходит о конструировании усилителя или приемника, подзарядке фонарика, устройстве освещения подвала или гаража. Всюду требуется снижать подводимое от сети сетевое напряжение. После изобретением Теслы катушки переменного тока и внедрение ее в промышленность — повсюду стали применяться сетевые трансформаторы. Идея проста — закон электромагнитной индукции плюс усиление с помощью сердечника. Применение трансформаторов сократило потери электричества при передаче тока по линиям и дало возможность как угодно преобразовывать напряжение одной амплитуды в другое. С развитием электроники возможным стало конструирование блока питания не на трансформаторе, а с помощью импульсов высокой частоты. Идея в том, что если подавать и прекращать подачу постоянного тока на прибор с достаточно высокой частотой, то снятое на приборе напряжение будет не постоянным, а переменным высокой частоты. Возможно, что силовые трансформаторы высокого напряжения тоже заменят на импульсные трансформаторы высокого напряжения. Уже в продаже имеется огромный выбор импульсных сварочных аппаратов (инверторов) токи в которых достигают 300 ампер и выше. Источники импульсного питания применяются во многих радиоэлектронных устройствах. Источник питания может быть выполнен в виде сетевого трансформатора, диодного моста и конденсатора фильтра. Чем больше мощность сетевого трансформатора, тем тяжелее и массивнее получается блок. К примеру, трансформатор на 1 кВА может достигать 10 килограммов, а импульсный блок – едва достигнет 800 граммов. Ясно, что сэкономить на массе можно лишь в том случае, если мощность источника составляет сотни ватт. В феврале 2000 года в журнале «Радио» вышла статья «Импульсный блок питания мощного УМЗЧ». Автор статьи — А. Колганов из г. Калуга. Представленный Колгановым блок питания прост. В нем используется генератор и силовые ключи. Стабилизации выходного напряжения нет. В импульсном блоке существует пара ошибок. В июльском номере «Радио» за 2000 год написано про ошибку в схеме генератора. По неизвестной причине все пишут про ошибку и приводят стандартную схему без исправления ошибки. При этом напечатанную журналом корректировку выдают за сугубо свои радиоэлектронные познания. Спустя почти 2 года в апрельском журнале «Радио» за 2002 год выходят консультации журнала «Радио» о том, почему нельзя заменять транзисторы кт3102ж на другие. На мой взгляд, написано неубедительно, да к тому же на моем местном радиорынке даже не знали о существовании таких транзисторов. Пришлось мне заменить их на буржуйские BC548. Спустя еще полгода в сентябрьском журнале «Радио» за 2002 год печатаются разъяснения о применении транзисторов КП707В2. Вторая ошибка связана с намоткой импульсного трансформатора, из-за которой полевые транзисторы сильно перегревались. Про эту ошибку речь пойдет дальше. Проектирование схемыПо ходу пьесы можно немножко упростить схему. Например, блок стабилизации на транзисторах VT1, VT2 и стабилитроне VD6 смело можно заменить на микросхему 142ЕН8А, это обеспечивает лучшую стабилизацию выходного напряжения для генератора. Две симметричные вторичные обмотки импульсного трансформатора можно соединить вместе, выделив при этом среднюю точу. В результате можно сэкономить на одном высокочастотном диодном мосту, правда при этом упадет максимально отдаваемая мощность. Схема электрическая принципиальная импульсного блока питания. Для построения печатной платы можно применять сложные графические пакеты, которые сами смоделируют разводку, а можно ручками при помощи программы Sprint-Layout нарисовать все компоненты и соединить все проводниками-дорожками. Схема электрическая принципиальная импульсного блока питания для Sprint-Layout для v.5 Насколько можно понять из журнала, автор А. Колганов точно спаял этот блок, но вот печатную плату никто нигде не выкладывал. Поэтому мне пришлось разработать печатную плату. Схема получилась громоздкой, некоторые узлы не встали на свои места. Тем, кто будет повторять этот блок, нужно увеличить размеры для R16, R17. Печатная плата для Corel Печатная плата для Sprint-Layout v.5
РезисторыРезисторы все либо советские МЛТ либо зарубежные, достаточно низковаттные. Исключением идут резисторы R16 и R17, номиналом 10 кОм при мощности в 10 Вт, их делают из высокоомной проволоки, которую навивают на каркас.
ТрансформаторыВ самом начале укажу на еще одну ошибку в статье. Еще одна хитрость схемы – подключение вентилятора от вторичной обмотки импульсного трансформатора. Основа импульсного блока – высокочастотный трансформатор. Такой трансформатор можно делать на ферритовых кольцах или на прямоугольном каркасе. Блок питания предназначен для питания музыкального усилителя звуковой частоты (УМЗЧ), поэтому предпочтительнее применять ферромагнитные кольца (тороиды) – у них малы внешние излучения, что положительно сказывается на применении блока питания в качестве источника питания усилителя звуковой частоты. Для нужной мощности нужно использовать три кольца марки М2000НМ1-В размером 45x28x12, составленные вместе они образуют сплошной феррит размером 45x28x36, что примерно соответствует мощности в 1 кВА. Для справки: мощность трансформатора измеряется в вольт-амперах, потому что трансформатор — не потребитель энергии, а только преобразователь ее. Склеивать кольца нужно сильным клеем, например эпоксидным. Эпоксидка дает время на тщательное приготовление смеси. Для более низкого электромагнитного сопротивления между кольцами в клей нужно добавить ферромагнитный порошок, добытый из сломанного феррита. После подготовки клея обмазываются три кольца и склеиваются вместе. Клей наносится тонким слоем на обе склеиваемые половины. При склеивании колец нужно склеить все ровно. Зазоров быть не должно. Смещений также нужно избежать.
Ферриты – тоже металлы. Поэтому если на феррит намотать изолированный эмалевый провод (ПЭВ) – пробоя не избежать. Дело в том, что эмалевая изоляция не любит трения о твердые предметы и даже если очень аккуратно наматывать, то все равно со временем провод замкнет на корпус. Чтобы избежать пробоя, необходимо изолировать феррит, но нужно помнить, что сам трансформатор может нагреваться, и поэтому простой изолентой явно не обойтись. Для изоляции можно применять стеклоткань или, как в моем случае, лакоткань. Можно попробовать изолировать и изоляционной хлопчатобумажной лентой, но что получится – не знаю. Наматывать провод на тор приходится вручную, поэтому аккуратно виток к витку с натягом неспешно нужно проделать эту работу. Внутренний диаметр меньше наружного, поэтому виток к витку должен быть на внутреннем кольце. Трансформатор имеет одну первичную обмотку со средней точкой, поэтому дойдя до 42 витка нужно сделать отвод, чтобы потом к нему припаять провод для среднего вывода. После намотки каждого слоя следует проходить изоляцией весь феррит, т.е. каждый слой одной и той же обмотки должен быть отделен слоем изоляции. Изоляция сильно сокращает внутренний диаметр, поэтому экономить на жизненном пространстве приходится с каждым витком. После намотки первичной обмотки следует пройти слоем изоляции по всему ферриту 3 раза, т.е. изоляция между первичной и вторичной обмотками должна быть толще, чем та, которая разделяет слои первичной обмотки. Намотку всех обмоток трансформатора следует производить в одну сторону. Если начали просовывать провод первичной обмотки сверху вниз тора, то и вторичную обмотку следует мотать сверху вниз тора. Если наматывать в обратную сторону, то вместо трансформации трансформатор нагрузит обе обмотки друг на друга примерно как электрофорная машина. Блок питания рассчитан на напряжение ±50 В, но можно и пересчитать на любое другое напряжение через коэффициент трансформации по обычной пропорции. Мне от блока питания требуется ±36 В, и таблица с параметрами имеет следующий вид. К примеру, трансформатор L2 изготавливается из феррита марки М2000НМ1-В, типоразмер кольца К45 X 28 X 12, колец нужно 3 штуки, по расчетным данным первую обмотку нужно выполнять проводом ПЭВ, диаметр провода d=1 мм, проводов в параллель 1, количество витков 86 с выводом точки на 86/2=43 витке, при этом можно совершить замену и первую обмотку выполнить проводом ПЭВ, диаметр провода d=0,6 мм, проводов в параллель 2, количество витков 86 с выводом точки на 86/2=43 витке. Аналогично читаются все остальные ячейки.
К примеру, трансформатор L2 типа М2000НМ1-В имеет 3 кольца размером 45x28x12. По расчету требуется наматывать первую обмотку проводом ПЭВ диаметром 1 мм, количество витков 84 с выводом на середине обмотки, а замена получилась проводом ПЭВ диаметром 0,6 мм, мотать в 2 провода, количество витков 86 с выводом на середине обмотки. По входу блока находится катушка L1. Обе половины катушки также мотаются в одну сторону. На основной схеме указаны две точки рядом с этой катушкой. Точки означают начала обмоток. Катушка служит фильтром от высокочастотной составляющей, которая может проникать из блока в сеть, а также, и это намного важнее, ограничивает ток заряда входного конденсатора C3. Второй трансформатор, применяемый в схеме, – обычный сетевой на напряжение 220/12 В, взятый от старого и нерабочего АОНа. МикросхемыПлата спроектирована так, что все детали находятся с одной стороны, а микросхемы – с другой, т.е. со стороны дорожек. Между ножками 7 и 14 каждой микросхемы, т.е. между ножками питания можно запаять бумажные конденсаторы на 0,01 мкФ – это улучшит ситуацию с пульсациями.
ФильтрДля сглаживания высокочастотной составляющей на выходе находится фильтр. Диоды
ВыпрямительПосле трансформатора напряжение выпрямляется на высокочастотном мосту. Диоды достаточно мощные, поэтому нуждаются в радиаторах. Радиаторы можно сделать из дюралевого профиля так, чтобы прижимная пластина сверху полностью покрывала корпус диода. Один из выводов диода, обычно анод, выведен на луженый медный корпус, поэтому радиаторов нужно минимум 3, а лучше 4. При этом если делать 2 диодных моста, то количество радиаторов увеличивается вдвое, увеличивая объем блока. Конденсаторы
Конденсатор C3 – источник напряжения всего блока.0,5=310 В и большой емкости. Именно этим элементом и опасны все импульсные блоки питания. Большая емкость, большое напряжение и большой ток могут быть смертельны, поэтому при ремонте и наладке нужно соблюдать осторожность и постоянно продумывать свои поступки. Транзисторы
Полевые транзисторыТранзисторы могут работать в режиме усиления и ключевом режиме. Предпочтительнее в ключевом режиме применять полевые транзисторы. Полевой транзистор управляется напряжением. Если на исток (место, откуда потечет ток) и сток (куда потечет ток) подать постоянное напряжение, а на управляющий электрод (затвор) — высокочастотное напряжение, то с частотой подачи напряжения на затвор между истоком и стоком потечет ток. Это принцип ключевой схемы. Если использовать два ключа, открываемые затвором каждый в свое непересекающееся время, и подать снятое со стоков напряжение на импульсный трансформатор, то с выхода этого трансформатора можно снять переменное высокочастотное напряжение. Полевые транзисторы можно брать любые, но устанавливать на радиаторы их нужно обязательно. Если мощность блока 800 Вт, то совсем не обязательно транзистор должен рассеивать 800 Вт. В ключевом режиме транзистор почти не греется, но лучше, чтобы рассеиваемая мощность каждого транзистора была около 100 Вт. Параметры, по которым следует выбирать полевые транзисторы: во-первых, напряжение затвор-исток (>14 В), а во-вторых, напряжение сток-исток (>750 В). При использовании двух транзисторов и трансформатора со средней точкой напряжение на сток — истоке каждого полевика будет равно 2,4*U, т.е. 2,4*310=744 В. Если ставить полевики на Uси=600 В, то разрывает их очень красиво с громким хлопком и взлетом всего кристалла в воздух. По схеме нужно использовать транзисторы КП707В2. Сборка блокаСхема паяется довольно быстро. Единственный вопрос – множество перемычек, которые создают дополнительную головную боль. Общий видЗапускМожно все правильно спаять и развести, но если неправильно произвести запуск, то можно сжечь большую часть блока. Первое — необходимо измерить импульсы при помощи осциллографа на генераторе при выключенном напряжении на катушку L1. Импульсы должны примерно соответствовать друг другу. После этого можно измерить импульсы между затворами обоих транзисторов. Размах каждого импульса по 8 В (4 клетки по 2 В) – то, что приходит от сетевого трансформатора с учетом потерь, а полный размах на экране осциллографа – 16 В (8 клеток по 2 В). Длительность периода 14 мкс (3 клетки по 5 мкс), что составляет 71,5 кГц. Разница между заявленными 90 кГц и 71,5 кГц может быть связана с погрешностью осциллографа, но если прибор исправен, то можно увеличить емкость конденсатора С9 – он отвечает за генерацию частоты. Если импульсы генерации примерно симметричны, то можно переходить к подаче 220 В на вход блока. При этом обязательно нужно нагрузить блок питания на какую-нибудь нагрузку, например, лампочку накаливания. Лампочка обладает относительно низким сопротивлении при достаточно высокой выходной мощности. Главный ее плюс – визуальное отображение работы блока (видно, как накаляется нить лампочки). Если лампочка на 220 В, то ее можно включить между «+» и «-» источника, напряжение должно составить 72 В. Мощность лампочки лучше выбирать на 60 Вт, но подойдет и любая другая на меньшую мощность. При нагрузке своего блока я использовал две лампочки на напряжение 36 В и мощностью 60 Вт. Вместо лампочки автор статьи использовал вентилятор на 12 В, подключенный на отдельную вторичную обмотку. Можно применять нагрузочный резистор или теплоэлектронагреватель (ТЭН) от старого обогревателя. При этом напряжение ТЭНа должно быть больше 72 В, а мощность не должна превышать 1 кВт. Если ТЭН на 220 В при мощности 1 кВт и его подключить на выход блока к напряжению 72 В, то блок будет нагружен на 72*1000/220=327 Вт. Кроме применения нагрузки в выходной цепи следует защитить полевые транзисторы. Если генератор заглючит и только откроет транзистор, не закрыв его, то оба транзистора сразу вылетят. Для защиты используется вторая лампочка накаливания, включенная последовательно со всем блоком вместо предохранителя FU1. При этом трансформатор для генератора должен быть включен перед лампой на напряжение 220 В, чтобы падение напряжения на лампе не сказывалось на напряжении для генератора. При включении блока должна засветиться лампа по входу блока и лампа по выходу блока. Лампа по входу должна светиться вполнакала. Если лампа по выходу не светится – это не значит, что напряжения там нет. Просто напряжение на выходе может быть настолько малым, что света от спирали не видно. Нужно измерить напряжение на выходе блока. Напряжение лучше измерять между «+» и «-» блока без средней точки. При использовании лампы мощностью 60 Вт по входу блока на выходе блока должно примерно быть напряжение 13,75 В, а если по входу поставить лампу на 150 Вт, то на выходе напряжение поднимется до 36,6 В. Если все сделано правильно и измеренные напряжения примерно совпадают, то можно исключать лампу по входу блока, заменив ее на предохранитель, и включать все 220 В прямо на блок. |
||||
Эта ошибка связана с намоткой трансформатора. В статье сказано: «Обмотка 1 содержит 2×42 витка провода ПЭВ-2 1,0 (наматывают в два провода)». Если взять провод диаметром 1 мм, сложить в два раза и намотать 84 витка с выводом на 42 витке, то блок может и будет работать, но полевые транзисторы выходного каскада даже на холостых оборотах будут греться так, что просто ставь сковородку и жарь яичницу. К сожалению нужного специалиста по импульсным блокам я не нашел, поэтому методом тыка пришел к тому, что лажа в самом трансформаторе. С применением программы SPS для расчета импульсных блоков питания можно пересчитать трансформатор, тогда получится, что мотать нужно проводом ПЭВ диаметром 1 мм 84 витка с выводом на 42 витке, но не в два провода, а в один. Блок работает на частоте 90 кГц. При этом полевые транзисторы практически не греются при нагрузке в 100 Вт. Сознательно была допущена эта ошибка или журнал «Радио» что-то неправильно напечатал — неизвестно.
Кажется, что все логично, что охлаждать транзисторы вроде как и надо, но ведь можно же подключить кулер и после стабилизатора питания для генератора. Кулер для охлаждения и не обязателен, но нужен, и именно во вторичной обмотке импульсного трансформатора. Дело в том, что импульсники не могут работать без нагрузки – нет ограничения безудержного роста тока в первичной обмотке. Обычно в импульсных блоках питания применяются нагрузочные сопротивления для включения блока без нагрузки. В этом блоке роль нагрузки возложена на кулер. Если мотать трансформатор без обмотки для кулера, то на выход обязательно нужно вешать либо лампы накаливания, либо сопротивление.Включение МОП-транзистора в линейный БП — Электроника
Считаем минимальное амплитудное значение напряжения на вторичке.
24+0.8+2.4+1=28.2В на проходном транзисторе в этом режиме (пульсации принимаю пилообразной формы) 10А*2В=20Вт
Считаю максимальное амплитудное значение напряжения на вторичке для случая +/- 10%.
28.2*1.22=34.4В среднее падение напряжения на проходном транзисторе 34.4-24-1-1.2=8.2В Мощность соответственно 82Вт.
Все ясно откуда такие цифры,но
1.Надо не умножать а делить.
2.Не 1,22,а 1,41
3,Эта часть схемы как бы рассчитывается в другой части.
Нам надо получить 24,8 минимум при 198 вольтах значит на выходе выпрямителя надобно получить 24,8 значит на входе должно быт напряжение 24,8 плюс падение напряжения на диоде (например по 0,5 на каждом итого 1)
25,8-это амплитудное значение,чтобы получить действующее надо ПОДЕЛИТЬ НА 1,41.
Для примера — если подать на идеальный выпрямитель с конденсатором 220 вольт получим 310вольт , а не 156.
Это в упрощенном виде — на самом деле все гораздо сложнее,но обычно никому это не надо…
Индуктивность мерил, так вот далеко не всегда наилучший результат получался при той индуктивности, которая расчетная. Транс только перематывал (добавлял-убирал витки) больше 10 раз точно, а уж сколько раз подбирал зазор уже не вспомню. И сердечники, заразы, иногда ломаются при разборке (феррит колется) — сложно склеить так, чтобы потом было не слишком тяжело разобрать.
Технология получалась нудная. Подшаманил транс, чуть подождал пока подсохнет клей, включил, дал нагрузку, посмотрел на результат (при каком токе уже валится, и при каком еще работает и насколько долго). И далее итерационным методом.
Т.е. проблема не в том, чтобы оно работало — так как работает практически всегда, кроме как если сделать трансформатор с совсем уж левыми параметрами. Проблема при заданных габаритах суметь снять заданную мощность. По расчету получается с запасом, а на практике приходится основательно повозиться.
Странно однако — я этим никогда не заморачивался .
Я перемотал где-то с сотню разных трансформаторов,так вот намоточные данные отличаются очень незначительно.
А силовые трансформаторы компьютерных блоков питания имеют вообще АБСОЛЮТНО ОДИНАКОВОЕ количество витков независимо от размеров и материала сердечника.
Поэтому ,если надо сделать источник я мотаю в первичке около 70 витков для однотактного и 40 для двухтактного и все работает.Это для 200 ваттного.Для мелких -150…180 витков.
|
МОЩНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ
Используя в схеме стабилизатора мощный полевой транзистор, можно собрать простой стабилизатор, тем не менее имеющий очень хорошие параметры. В предлагаемом стабилизаторе БП стоит полевой транзистор IRLR2905. Он имеет в открытом состоянии сопротивление канала всего 0,02 Ома, а так-же обеспечивает ток до 30 А. Мощность, рассеиваемая транзистором, может превышать 100 Вт. Принципиальная схема одного из вариантов такого стабилизатора приведена на рисунке, клик — для увеличения.
Работа БП на ПТ
Переменное напряжение поступает на выпрямитель и сглаживающий фильтр, и далее на сток полевого транзистора и через резистор R1 на затвор, открывая транзистор. Часть выходного напряжения через резисторный делитель подается на вход микросхемы, замыкая цепь ООС. Напряжение на выходе стабилизатора возрастает вплоть до того момента, пока напряжение на входе управления микросхемы DA1 не достигнет порогового, около 2,5 В. В этот момент микросхема открывается, понижая напряжение на затворе, таким образом, устройство входит в режим стабилизации. Чтобы получить плавную регулировку выходного напряжения (например для лабораторного блока питания) резистор R2 нужно заменить переменным.
Налаживание схемы
Установить нужное выходное напряжение резистором. Проверить стабилизатор на отсутствие самовозбуждения с помощью осциллографа. Если самовозбуждение возникает, то параллельно конденсаторам CI, С2 и С4 следует подключить керамические конденсаторы емкостью 0,1 мкФ.
Детали стабилизатора
Микросхема КР142ЕН19 заменима на более современную TL431. Конденсаторы любые малогабаритные. Параметры трансформатора, выпрямителя — диодного моста и электролитического конденсатора фильтра выбирают исходя из необходимого напряжения и тока. Транзистор обязательно посадить на эффективный теплоотвод. Возможно потребуется использование кулера.
Поделитесь полезными схемами
| ПОКУПКА ПАЯЛЬНИКА НА 100 ВАТТ Заметил, что цены китайских и отечественных паяльников почти одинаковы, поэтому было решено брать наш паяльник. В итоге выбран паяльник на 100 ватт, достаточно компактный для своей мощности. |
| ПРОСТОЕ ЗАРЯДНОЕ УCTPOЙCTBO ДЛЯ АВТО Среди множества схем зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов, публикуемых в сети, особое внимание заслуживают автоматические зарядные устройства. Такие устройства создают целый ряд удобств при обслуживании аккумуляторных батарей. Из публикаций, посвященных автоматическим зарядным устройствам, следует отметить работы. Эти устройства не только обеспечивают зарядку аккумуляторных батарей, но и осуществляют их тренировку и восстановление. |
| ПОДСТАВКА ДЛЯ НОУТБУКА СВОИМИ РУКАМИ Владельцам нотубуков и нетбуков посвящается эта статья. Хронический перегрев процессора — основной недостаток ноутбуков, из-за этого резко снижается производительность компьютера, а иногда это приводит к отказу работ некоторых программ или же ноутбука в целом. |
| СИГНАЛИЗАЦИЯ ДЛЯ ДОМА СВОИМИ РУКАМИ Очень часто о безопасности помещений мы думаем только после того, как там поработали злоумышленники. Вот и в данном случае изготовление схемы охранной сигнализации вызвано необходимостью. В доме технического творчества в каждом отделе находятся компьютеры, а в лаборатории электроники их целых шесть. |
Конструкции радиолюбителей. Импульсный блок питания с регулятором напряжения 1…32 V мощностью 200 Вт
Конструкции радиолюбителей. Импульсный блок питания с регулятором напряжения 1…32 V мощностью 200 ВтHam Radio Site by UN7PPX
Конструкции радиолюбителей
Главная Обо мне Гостевая книга Обратная связь Новости Космонавтика Софт Антенны Конструкции Схемы Модернизация Радиолюбительская технология Справочники QSL-bureau
Главная / Конструкции /..
| Импульсный блок питания с регулятором напряжения 1…32 V мощностью 200 Вт |
© Родиков Е.Ю
Представленный блок питания имеет
возможность менять напряжение поворотом ручки
резистора R9 от 1 до 32 вольт, он имеет защиту от
перенагрузки и необходимую мощность для всех
радиолюбительских экспериментов.
Нагрузочная способность на всех диапазонах
не превышает 6 ампер.
Блок питания имеет стабилизацию напряжения и
гальваническую развязку с сетью 220V.
Этот блок питания был изобретен мной и моим
знакомым и опробован в действии.
Во время сборки и настройки блока питания (БП)
необходим двух лучевой осциллограф.
Переменное напряжение поступает на узел
предотвращения мгновенного всплеска огромного
тока при зарядке конденсаторов С5 и С6, состоящего
из резисторов R1, R2, R3 реле, РЭС22, транзистора,
стабилитрона КС156А, конденсатора С1 и
конденсатора емкостью 0.33мкф 250V, диодной сборки
на КД105Б .
При включении конденсаторы С5 и С6 заряжаются
чрез резистор R3, время задерживающая цепочка
срабатывания реле предоставляет необходимое
время для зарядки мощных конденсаторов С5 и С6,
после того как конденсаторы зарядятся реле
замыкает контакты и ток идет напрямую тем самым
дает возможность нагружать источник питания на
полную мощность.
Следующий узел это узил защиты от помех
источника питания в сеть переменного тока и в
окружающие пространство.
Корпус блока питания должен быть изготовлен из
метала .
Он служит экраном защищающим от помех в
окружающие пространство он должен заземляться.
На корпус подается помехообразное напряжение
через конденсаторы С2 и С3 эти помехи также
уходят в заземляющий провод.
Фильтр помех в сеть 220V выполнен на катушке L1 и
конденсаторе С4.
Силовой выпрямитель, выполнен на мощной
диодной сборке КВРС1006, она имеет небольшие
размеры и выдерживает постоянный ток в 10А, а в
импульсе до 50А.
На конденсаторах С5 и С6 и резисторах R3 R4 собран
делитель напряжения на 2, тем самым понижая
напряжение в районе 150 вольт, это напряжение
подается на силовой трансформатор Т1 через
конденсатор С7 имеющий маленькую емкость и тем
самым развязывает мощные полевые транзисторы по
постоянному току во время коммутации
трансформатора на частоте 50 Кгц.
Конденсатор С7 предотвращает пробой
транзисторов IRF740 в случае остановки задающего
генератора импульсов.
Высокочастотные диоды шунтирующие
трансформатор Т1 и транзисторы IRF740 защищают от
высоковольтных выбросов трансформатора Т1 не дав
пробить транзисторы высоким напряжением хотя
сами транзисторы имеют защиту на такой случай но
диоды работают быстрее и надежнее.
Выбор полевых транзисторов был потому, что они
имеют более быстрые показатели нежели чем
биполярные, это имеет большое значение потому,
что транзисторы испытывают большую мгновенную
мощность во время перехода из закрытого
состояния в открытое.
Чем быстрее цикл открытия или закрытия
транзисторов тем больше их нагрузочная
способность.
Управление полевыми транзисторами полностью
поручено микросхеме IR2113.
Полевые транзисторы обладают паразитной
емкостью сток затвор и поэтому обладают
затормаживающим действием во время управления,
микросхема IR 2113 во время управления может
развивать ток в импульсе до 2 ампер, тем самым
обеспечивая быстрое насыщение силовых полевых
транзисторов, а также выход из насыщения.
Резисторы включенные в затворы транзисторов по 10
ом, предотвращают через мерный большой ток.
Конденсатор С18 и диод КД247Д выполняют роль
источника питания управляющего узла микросхемы
IR2113 верхнего по схеме транзистора IRF740.
Амплитуда на затворах транзисторов не должна
превышать 18..20V и не должна быть ниже 11вольт.
Импульсы управления микросхемой IR2113 поступают
от широтноимпульсного модулятора TL494.
Эта микросхема за счет сужения и расширения
прямоугольных импульсов изменяет мощность
отдаваемую в силовой трансформатор и тем самым
выполняет роль стабилизатора и регулятора
напряжения.
Управляющие импульсы с выхода 9 и 10 TL494 поступает
на вход управления верхним транзистором 10
IR2113 и нижним 12 IR2113 нагрузкой на выходы TL494
являются два резистора по 1 ком.
Задающий генератор на которой работает блок
питания определяется емкостью конденсатора
подключенного к входу 5 ТL494 и подстроечный
резистор подключенный к входу 6 TL494.
Управляющие трансформатором транзисторы IRF740 во
время своей работы должны между импульсами
закрываться оба это связано с тем, что
транзисторы не могут мгновенно закрыться и
тем самым может появиться сквозной ток, когда
верхний транзистор еще полностью не закрылся, а
нижний уже начел открываться и поэтому может
пойти прямой ток сразу через два транзистора и
тем самым вывести их из строя.
Для этого на вход 4 TL494 подается напряжение
задающий этот минимальный зазор между
импульсами.
Конденсатор С14 и подстроечный резистор 15 ком
создающий то самое смещение позволяют
регулировать этот зазор, а конденсатор С14 плавно
подымает напряжение при включении блока в сеть
заряжаясь он уменьшает защитный зазор и
увеличивает ширину управляющих импульсов
трансформатором Т1.
Что и нужно проверить на осциллографе, защитный
мертвый зазор не должен быть ниже ширины
импульса на четверть ширины его самого.
Ширина импульсов с выходов TL494 регулируется в
зависимости от напряжения в диапазоне от 0…3
вольт поданное на вход 3.
Это напряжение подается от стабилизатора
напряжения микросхемы TL494 с выходов 14 и 13 оно
равно 5 вольтам плюс минус 5 процентов.
Оптрон который выполняет гальваническую
развязку регулирует это напряжение подаваемое
на вход 3 TL494 в зависимости от напряжения выхода
источника питания.
Резистор 680 ом включенный последовательно
оптрону и конденсатор 100мкф предотвращает
возбуждению блока питания, если это происходи то
надо номиналы этих деталей увеличить.
Если происходит возбуждение то нагружать блок
питания не в коем случае нельзя так как может
произойти перегрузка силовых транзисторов IRF740
во время зарядки конденсаторов С8 С9 С10.
Во время возбуждения блок питания начиная
подвизгивать и выходное напряжение начинает
прыгать.
Выпрямитель вторичных обмоток состоит из двух
диодов штоки они имеют быстродействие 100кгц и
максимальный ток до 30 ампер в лучшем случае,
называются КД2997А или их можно заменить КД213 с
любой буквой.
Вначале сглаживание происходит на коденсаторах
С8 и С9, С8 на высоких частотах С9 на низких 50гц,
затем через дроссель и еще один конденсатор С10.
Защита от замыкания собрана на транзисторе
нескольких резисторах и RS триггере, она имеет
большое быстродействие регулировку тока
срабатывания настраивают подстроечным
резистором R8.
Усиленный по напряжению сигнал с транзистора VT1
поступает на триггер, который при появлении
напряжения ниже 2волт на входе 4 включает через
транзистор оптрон PS2501 который соединяет 16
вход TL494 с +5 V, что приводит к прекращению
подачи управляющих импульсов.
С оптрона на 16 входе микросхемы напряжение через
резистор 10 ком идет на диод и конденсатор
заряжаясь до напряжения насыщения диода 0,5
вольта диод в таком случае необходим кремневый
например КД103А, при нажатии на кнопку управления
триггером оптрон выключается и блок питания
выходит из состояния перенагрузки.
На входе 16 TL494 напряжение плавно понижается
разрежаясь на резистор 2 ком и 10 ком и тем самым
ширина импульсов начинает возрастать до предела
установленного переменным резистором R9.
Детали нужно должны быть те же, что и на схеме
трансформатор Т1 выполнен из фирита Ш
образного, МН2000 с рабочим сечением 12Х14 высотой
окна 31мм и шириной 9мм, первичная обмотка имеет 32
витка из отдельных жил 0,3 мм ПЭВ-2, вторичная 8
витков из отдельных жил по 0,8 мм ПЭВ-2, для
первички общим сечением всех жил 1мм, вторички 2мм,
вторичку можно намотать и на другое напряжения
из расчета 4 вольта на виток , дроссель в выходном
каскаде из того же фирита и имеет 20 витков ПЭВ-2
1,2мм.
Трансформатор Т2 имеет мощьность 4…10ватт.
На силовые транзисторы нужны радиаторы пложадью
80см, на диоды выходного касада на каждый такие же. ПРойти по ссылке можно тут
Если у вас возникнут вопросы к этой схеме или вам понадобится помощь пишите мне по адресу http://www.qrz.ru/schemes/contribute/power/[email protected]?Subject=From QRZ.RU .
Используются технологии uCozПолевой транзистор
Полевые транзисторыФункция полевых транзисторов аналогична биполярным транзисторам (особенно того типа, который мы обсудим здесь), но есть несколько отличий. У них есть 3 клеммы, как показано ниже. Два основных типа полевых транзисторов — это полевые МОП-транзисторы с каналом «N» и «P». Здесь мы будем обсуждать только канал N. Фактически, в этом разделе мы будем обсуждать только наиболее часто используемый N-канальный MOSFET в режиме улучшения (полевой транзистор с металлическим оксидом и полупроводником).Его схематический символ находится ниже. Стрелки показывают, как НОЖКИ реального транзистора соответствуют условному обозначению.
Current Control:
Терминал управления называется воротами. Помните, что через базовый вывод биполярного транзистора проходит небольшой ток. Затвор на полевом транзисторе практически не пропускает ток при управлении постоянным током.При управлении затвором с помощью высокочастотных импульсных сигналов постоянного или переменного тока может протекать небольшой ток. «Включение» транзистора (a.к.а. пороговое) напряжение варьируется от одного полевого транзистора к другому, но составляет примерно 3,3 вольта по отношению к источнику.
Когда полевые транзисторы используются в секции аудиовыхода усилителя, Vgs (напряжение от затвора до источника) редко превышает 3,5 В. Когда полевые транзисторы используются в импульсных источниках питания, Vgs обычно намного выше (от 10 до 15 вольт). Когда напряжение затвора превышает примерно 5 вольт, он становится более эффективным (что означает меньшее падение напряжения на полевом транзисторе и, следовательно, меньшее рассеивание мощности).
Обычно используются полевые МОП-транзисторы, потому что их легче использовать в сильноточных устройствах (например, в импульсных источниках питания в автомобильных аудиоусилителях). Если используется биполярный транзистор, часть тока коллектор / эмиттер должна проходить через базовый переход. В ситуациях с большим током, когда имеется значительный ток коллектора / эмиттера, ток базы может быть значительным. Полевые транзисторы могут работать при очень небольшом токе (по сравнению с биполярными транзисторами). Единственный ток, который течет из схемы возбуждения, — это ток, протекающий из-за емкости.Как вы уже знаете, когда на конденсатор подается постоянный ток, возникает первоначальный скачок, после чего ток прекращается. Когда затвор полевого транзистора приводится в действие высокочастотным сигналом, схема управления по существу видит только небольшой конденсатор. Для низких и промежуточных частот схема возбуждения должна обеспечивать небольшой ток. На очень высоких частотах или когда задействовано много полевых транзисторов, схема возбуждения должна обеспечивать больший ток.
Примечание:
Затвор полевого МОП-транзистора имеет некоторую емкость, что означает, что он будет удерживать заряд (сохранять напряжение).Если напряжение затвора не разряжено, полевой транзистор будет продолжать проводить ток. Это не означает, что вы можете заряжать его и ожидать, что полевой транзистор будет продолжать проводить бесконечно долго, но он будет продолжать проводить до тех пор, пока напряжение на затворе не станет ниже порогового напряжения. Вы можете убедиться, что он отключился, если вы подключите понижающий резистор между затвором и истоком.
Сильноточные клеммы:
«Управляемые» клеммы называются истоком и стоком. Это клеммы, отвечающие за пропускание тока через транзистор.
Пакеты транзисторов:
В полевых МОП-транзисторах используются те же «корпуса», что и в биполярных транзисторах. Наиболее распространенным в автомобильном стереоусилителе в настоящее время является корпус TO-220 (показан выше).
Транзистор в цепи:
На этой диаграмме показаны напряжения на резисторе и полевом транзисторе с 3 различными напряжениями затвора. Вы должны увидеть, что на резисторе нет напряжения, когда напряжение затвора составляет около 2,5 вольт. Это означает, что ток не течет, потому что транзистор не открыт.Когда транзистор частично включен, на обоих компонентах возникает падение напряжения (напряжения). Когда транзистор полностью открыт (напряжение затвора около 4,5 В), полное напряжение питания подается на резистор, и на транзисторе практически отсутствует падение напряжения. Это означает, что оба вывода (исток и сток) транзистора имеют по существу одинаковое напряжение. Когда транзистор полностью включен, нижний вывод резистора эффективно заземлен.
| Напряжение на затворе | Напряжение на резисторе | Напряжение на транзисторе |
| 2.5 вольт | без напряжения | примерно 12 вольт |
| 3,5 В | менее 12 вольт | менее 12 вольт |
| 4,5 В | примерно 12 вольт | практически нет напряжения |
В следующей демонстрации вы можете увидеть, что к лампе подключен полевой транзистор. Когда напряжение ниже примерно 3 вольт, лампа полностью выключена. Нет тока, протекающего через лампу или полевой транзистор.Когда вы нажимаете кнопку, вы можете видеть, что конденсатор начинает заряжаться (на это указывает восходящая желтая линия и точка пересечения кривой зарядки конденсатора с белой линией, проходящей слева направо. Когда полевой транзистор начинает включаться, напряжение на стоке начинает падать (обозначено падающей зеленой линией и точкой, где зеленая кривая пересекается с белой линией). Когда напряжение затвора приближается к пороговому напряжению (~ 3,5 В), напряжение на лампе начинает снижаться. увеличивать.Чем больше он увеличивается, тем ярче становится лампа. После того, как напряжение на затворе достигнет примерно 4 вольт, вы увидите, что лампочка полностью горит (на ее выводах есть полные 12 вольт). Напряжение на полевом транзисторе практически отсутствует. Вы должны заметить, что полевой транзистор полностью выключен при падении напряжения ниже 3 вольт и полностью включен после четырех вольт. Любое напряжение затвора ниже 3 вольт практически не влияет на полевой транзистор. Выше 4 вольт мало влияет.
Расчетные параметры
Напряжение затвора:
Как вы уже знаете, полевой транзистор управляется напряжением затвора.Для этого типа полевого МОП-транзистора максимальное безопасное напряжение затвора составляет ± 20 вольт. Если на затвор (относительно источника) будет подано более 20 вольт, это приведет к разрушению транзистора. Транзистор будет поврежден, потому что напряжение будет проходить через изолятор, который отделяет затвор от части стока / истока полевого транзистора.
Ток:
Как и биполярные транзисторы, каждый полевой транзистор предназначен для безопасной передачи определенного количества тока. Если температура полевого транзистора выше 25 ° C (примерно 77 градусов по Фаренгейту), «безопасные» токонесущие способности транзистора будут уменьшены.Безопасная рабочая зона (S.O.A) продолжает уменьшаться при повышении температуры. Когда температура приближается к максимальной безопасной рабочей температуре, номинальный ток транзистора приближается к нулю.
Напряжение:
полевых транзисторов будут повреждены, если будет превышено указанное максимальное напряжение сток-исток. Информационный листок можно получить у производителя. Технический паспорт предоставит вам всю информацию, необходимую для его использования.
Рассеивание мощности: полевые транзисторы
похожи на биполярные транзисторы по корпусам и рассеиваемой мощности, и вы можете вернуться по этой ссылке на страницу биполярных транзисторов для получения дополнительной информации.Нажмите кнопку «назад», чтобы вернуться.
Крутые коммутационные устройства для приложений с низким энергопотреблением: полевые транзисторы с отрицательной дифференциальной емкостью / сопротивлением | Нано-конвергенция
G.E. Мур, Электроника 38 , 114–117 (1965)
Google ученый
C. Auth, A. Aliyarukunju, M. Asoro, D. Bergstrom, V. Bhagwat, J. Birdsall, N. Bisnik, M. Buehler, V. Chikarmane, G. Ding, Q. Fu, ЧАС.Гомес, В. Хан, Д. Ханкен, М. Харан, М. Хаттендорф, Р. Хойсснер, Х. Хирамацу, Б. Хо, С. Джаловиар, И. Джин, С. Джоши, С. Кирби, С. Косараджу, Х. Котари, Г. Лезерман, К. Ли, Дж. Лейб, А. Мадхаван, К. Марла, Х. Мейер, Т. Мул, К. Паркер, С. Партасарати, К. Пелто, Л. Пайпс, И. Пост, М. Принс, А. Рахман, С. Раджамани, А. Саха, Дж. Д. Сантос, М. Шарма, В. Шарма, Дж. Шин, П. Шинха, П. Смит, М. Спринкл, А.С. Амур, К. Стаус, Р. Сури, Д. Таунер, А. Трипати, А. Тура, К. Уорд, А. Йео, В: Proc. IEEE IEDM 29.1 (2017)
W.Y. Чой, Б. Парк, Дж.Д. Ли, Т.Дж.К. Лю, разработчик IEEE Electron. Lett. 28 , 743–745 (2007)
Статья Google ученый
E. Ko, H. Lee, J.D. Park, C. Shin, IEEE Trans. Избрать. Dev. 63 , 5030–5035 (2016)
Артикул Google ученый
T.J.K. Лю, Д. Маркович, В. Стоянович, Э. Алон, IEEE Spectr. 49 , 40 (2012)
Артикул Google ученый
С. Салахуддин, С. Датта, Nano Lett. 8 , 405–410 (2008)
Статья Google ученый
В.В. Жирнов, Р. Кавин, Нат. Наноэлектрон. 3 , 77–78 (2008)
Статья Google ученый
Т.Н. Тайс, П.М. Solomon, Science 327 , 1600–1601 (2010)
Статья Google ученый
Т.Н. Тайс, П. Соломон, Proc. IEEE. 98 , 2005–2014 (2010)
Статья Google ученый
G. Catalan, D.J. Хименес, А. Груверман, Nat. Матер. 14 , 137–139 (2015)
Статья Google ученый
А.И. Хан, К. Чаттерджи, Б. Ван, С. Драпчо, Л. Ю, К. Серрао, С.Р. Бакаул, Р. Рамеш, С. Салахуддин, Nature Mater. 14 , 182–186 (2015)
Статья Google ученый
D.J.R. Эпплби, Н. Понон, К.С.К. Ква, Б. Цзоу, П.К. Петров, Т. Ван, Н. М. Алфорд, А. О’Нил, Nano Lett. 14 , 3864–3868 (2014)
Статья Google ученый
З. Чжао, В. Бускалья, М. Вивиани, М.Т. Buscaglia, L. Mitoseriu, A. Testino, M. Nygren, M. Johnsson, P. Nanni, Phys. Ред. 70 , 024107 (2004)
Артикул Google ученый
W. Gao, A. Khan, X. Marti, C. Nelson, C. Serrao, J. Ravichandran, R. Ramesh, S. Salahuddin, Nano Lett. 14 , 5814–5819 (2014)
Статья Google ученый
Х. Ку, К. Шин, IEEE J. Electron Dev. Soc. 5 , 232–236 (2017)
Статья Google ученый
П. Шарма, Дж. Чжан, К.Н. Ни, С. Датта, IEEE Elect. Dev. Lett. https://doi.org/10.1109/LED.2017.2782261
J. Jo, W.Y. Чой, Дж. Д. Парк, Дж. У. Шим, Х. Yu, C. Shin, Nano Lett. 15 , 4553–4556 (2015)
Статья Google ученый
С. Хориучи, Ю. Токура, Нац. Матер. 7 , 357–366 (2008)
Статья Google ученый
A.I. Khan, K. Chatterjee, J.P. Duarte, Z. Lu, A. Sachid, S. Khandelwal, R. Ramesh, C. Hu, S. Salahuddin, IEEE Electron Dev. Lett. 37 , 111–114 (2016)
Статья Google ученый
Дж. Джо, К. Шин, IEEE Electron Dev. Lett. 37 , 245–248 (2016)
Статья Google ученый
Дж. Джо, К. Шин, Curr. Прил. Phys. 15 , 352–355 (2015)
Статья Google ученый
С. Дасгупта, А. Раджашекхар, К. Маджумдар, Н. Агравал, А. Разавие, С.Т. Маккинстри, С. Датта, IEEE J. Explor. SolidState Comp. Dev. Circ. 1 , 43–48 (2015)
Google ученый
П. Шарма, К. Тапилы, А.К. Саха, Дж. Чжан, А. Шонесси, А.Азиз, Г.Л. Снайдер, С. Гупта, Р.Д. Кларк, С. Датта, IEEE VLSI, T154 – T155 (2017)
М. Кобаяши, Т. Хирамото, AIP Adv. 6 , 025113 (2016)
Артикул Google ученый
К.С. Ли, П.Г. Чен, Т. Лай, Ч. Лин, К. Ченг, К. Чен, Ю.Дж. Вэй, Ю.Ф. Хоу, М. Ляо, М. Ли, М. Чен, Дж.М.Шей, В.К. Ага, Ф. Ян, С. Салахуддин, К. Ху, IEEE IEDM 22 , 6 (2015)
Google ученый
Э. Ко, Дж. У. Ли, С. Шин, IEEE Electron Dev. Lett. 38 , 418–421 (2017)
Статья Google ученый
Z. Krivokapic, U. Rana, R. Galatage, A. Razavieh, A. Aziz, J. Liu, J. Shi, J.H. Ким, Р. Спорер, К. Серрао, А. Буске, П. Полаковски, Дж. Мюллер, В. Клемайер, А. Джейкоб, Д. Браун, А. Норр, Р. Картер, С. Банна, IEEE IEDM 15 , 1 (2017)
Google ученый
F.A. McGuire, Z. Cheng, K. Price, A.D. Franklin, Appl. Phys. Lett. 109 , 093101 (2016)
Артикул Google ученый
FA McGuire, YC Lin, B. Rayner, AD Franklin, на 75-й ежегодной конференции по исследованиям устройств IEEE, 7999478 (2017)
F.A. McGuire, Y.C. Лин, К. Прайс, Г. Rayner, S. Khandelwal, S. Salahuddin, A.D. Franklin, Nano Lett. 17 , 4801–4806 (2017)
Статья Google ученый
A.M. Ионеску, Нат. Nanotechnol. 13 , 7–8 (2018). https://doi.org/10.1038/s41565-017-0046-2
М. Масудуззаман, М.А. Алам, Nano Lett. 14 , 3160–3165 (2014)
Статья Google ученый
К. Чоу, К. Шин, IEEE Trans. Электрон Дев. 64 , 5270–5273 (2017)
Статья Google ученый
Т. Шримани, Г. Хиллс, доктор медицины Бишоп, У. Радхакришна, А. Зубайр, Р.С. Парк, Ю. Штейн, Т. Паласиос, Д. Антониадис, М. Шулакер, IEEE Electron Dev. Lett. https://doi.org/10.1109/LED.2017.2781901
Х. Ота, С. Мигита, Дж. Хаттори, К. Фукуда, А. Торими, в материалах 16-й международной конференции по нанотехнологиям, 2016 г.
RCG Naber, C. Tanase, P.W.M. Блом, Г. Гелинк, А. Marsman, F.J. Touwslager, S. Setayesh, D.M.D. Леу, Нат.Матер. 4 , 243–248 (2005)
Статья Google ученый
A. Saeidi, F. Jazaeri, F. Bellando, I. Stolichnov, C.C. Энц, А. Ионеску, на 47-й Европейской конференции по исследованиям твердотельных устройств (ESSDERC) 78–81
Т.С. Boscke, J. Muller, D. Brauhaus, U. Schroder, U. Bottger, Appl. Phys. Lett. 99 , 102903 (2011)
Артикул Google ученый
P. Polakowski, J. Muller, Appl. Phys. Lett. 106 , 232905 (2015)
Артикул Google ученый
Дж. Мюллер, У. Шредер, Т.С. Boscke, I. Muller, U. Bottger, L. Wilde, J. Sundqvist, M. Lemberger, P. Kucher, T. Mikolajick, L. Frey, J. Appl. Phys. 110 , 114113 (2011)
Артикул Google ученый
Т.С. Боске, С. Тейхерт, Д.Браухаус, Дж. Мюллер, У. Шредер, У. Боттгер, Т. Миколаджик, Appl. Phys. Lett. 99 , 112904 (2011)
Артикул Google ученый
M.H. Ли, С. Fan, C.H. Тан, П. Чен, Ю. Чжоу, H.H. Chen, J.Y. Куо, М.Дж. Се, С. Лю, М. Ляо, К.А. Чен, К. Ли, М. Чен, К.В. Лю, IEEE IEDM 12 , 1 (2016)
Google ученый
А.Шарма, К. Рой, IEEE Electron Dev. Lett. 38 , 1165–1167 (2017)
Статья Google ученый
E. Ko, H. Lee, Y. Goh, S. Jeon, C. Shin, J. Electron Dev. Soc. 5 , 306–309 (2017)
Google ученый
M.H. Ли, П. Чен, С. Изысканный. Kuo, H.H. Chen, S.S. Gu, Y.C. Чоу, Ч. Тан, Р. Хонг, З.Я. Ван, М. Ляо, К. Ли, М.C. Chen, C.W. Liu, IEEE VLSI-TSA 7942466 (2017)
S. Kasamatsu, S. Watanabe, C.S. Hwang, S. Han, Adv. Матер. 28 , 335–340 (2016)
Статья Google ученый
Y.H. Шин, И. Гринберг, И.В. Чен, А. Rappe, Nature 449 , 881–884 (2007)
Статья Google ученый
Ю.Л. Ли, С.Ю. Ху, З.К. Лю, Л.Q. Chen, Acta Mater. 50 , 395–411 (2002)
Статья Google ученый
Y. Ishibashi, Y. Takagi, J. Phys. Soc. Япония 31 , 506–510 (1971)
Артикул Google ученый
D. Damjanovic, Rep. Prog. Phys. 61 , 1267–1324 (1998)
Артикул Google ученый
М. Даубер, К.М. Rabe, J.F. Scott, Rev. Mod. Phys. 77 , 1083–1128 (2005)
Статья Google ученый
А.И. Хан, У. Радхакришана, К. Чаттерджи, С. Салахуддин, Д.А. Антониадис, IEEE Trans. Избрать. Dev. 63 , 4416–4422 (2016)
Артикул Google ученый
S. Khandelwal, J.P. Duarte, A.I. Хан, С. Салахуддин, К.Ху, разработчик IEEE Electron. Lett. 38 , 142–144 (2017)
Статья Google ученый
S.C. Chang, U.E. Avci, D.E. Никонов, И. Янг, IEEE J. Elxplor. SolidState Comput. Dev. Circ. 3 , 56–64 (2017)
Google ученый
Х. Ли, Ю. Юн, К. Шин, IEEE Electron Dev. Lett. 38 , 669–672 (2017)
Статья Google ученый
G. Pahwa, T. Dutta, A. Agarwal, S. Khandelwal, S. Salahuddin, C. Hu, Y.S. Чаухан, IEEE Trans. Избрать. Dev. 63 , 4981–4985 (2016)
Статья Google ученый
G. Pahwa, T. Dutta, A. Agarwal, S. Khandelwal, S. Salahuddin, C. Hu, Y.S. Чаухан, IEEE Trans. Избрать. Dev. 63 , 4986–4992 (2016)
Статья Google ученый
С. Смит, К. Чаттерджи, С. Салахуддин, IEEE Trans. Избрать. Dev. 65 , 295–298 (2018). https://doi.org/10.1109/TED.2017.2772780
Y. Li, K. Yao, G.S. Smudra, IEEE Trans. Избрать. Dev. 64 , 2403–2408 (2017)
Статья Google ученый
G. Pahwa, T. Dutta, A. Agarwal, Y.S. Чаухан, IEEE Trans. Электрон Дев. 64 , 1366–1374 (2017)
Статья Google ученый
T Dutta, G Pahwa, A Agarwal, YS Chauhan, IEEE Electron Dev. Lett. 39 , 147–150 (2018). https://doi.org/10.1109/LED.2017.2770158
Т. Датта, Г. Пахва, А.Р. Триведи, С. Синха, А. Агарвал, Ю.С. Чаухан, IEEE Electron Dev. Lett. 38 , 1161–1164 (2017)
Статья Google ученый
Y. Li, Y. Kang, X. Gong, IEEE Trans. Электрон Дев. 64 , 4317–4321 (2017)
Статья Google ученый
S.K. Самал, С. Хандельвал, А.И. Хан, С. Салахуддин, Ч. Ху, С.К. Лим, в 2017 г. на международном симпозиуме IEEE / ACM по маломощной электронике и проектированию (ISLPED)
F.J. Morin, Phys. Rev. Lett. 3 , 34–36 (1959)
Статья Google ученый
I.S. Inoue, M.J. Rozenberg, Adv. Funct. Матер. 18 , 2289–2292 (2008)
Статья Google ученый
П. Марков, Р.Е. Марвел, Х.Дж. Конли, К.Дж. Миллер, Р.Ф. Хаглунд-младший, С. Weiss, ACS Photonics 2 , 1175–1182 (2015)
Статья Google ученый
Y. Muraoka, Z. Hiroi, Appl. Phys. Lett. 80 , 583–585 (2002)
Артикул Google ученый
J. Leroy, A. Crunteanu, A. Bessaudou, F. Cosset, C. Champeaux, J.C. Orlianges, Appl.Phys. Lett. 100 , 213507 (2012)
Артикул Google ученый
А. Гупта, Р. Аггарвал, П. Гупта, Т. Дутта, Р.Дж. Нараян, Дж. Нараян, Прил. Phys. Lett. 95 , 111915 (2009)
Артикул Google ученый
G. Seo, B.J. Kim, Y.W. Ли, Х. Kim, Appl. Phys. Lett. 100 , 011908 (2012)
Артикул Google ученый
J. Yoon, G. Lee, C. Park, B.S. Mun, H. Ju, Appl. Phys. Lett. 105 , 083503 (2014)
Артикул Google ученый
H. Paik, J.A. Мойер, Т. Спила, Дж. У. Ташман, Дж. Манди, Э. Фриман, Н. Шукла, Дж.М. Лапано, Р. Энгель-Герберт, В. Цандер, Дж. Шуберт, Д.А. Мюллер, С. Датта, П. Шиффер, Д.Г. Schlom, Appl. Phys. Lett. 107 , 163101 (2015)
Артикул Google ученый
F.H. Chen, L.L. Fan, S. Chen, G.M. Ляо, Ю. Чен, П. Ву, Л. Сон, К. В. Цзоу, З. Я. Ву, заявл. Матер. Интер. 7 , 6875–6881 (2015)
Статья Google ученый
W.A. Vitale, C.F. Молдован, М. Таманьоне, А. Паоне, А. Шулер, А.М. Ионеску, IEEE Electron Dev. Lett. 36 , 972–974 (2015)
Статья Google ученый
X.Лю, С. Садаф, С. Парк, С. Ким, Э. Ча, Д. Ли, Г.Ю. Юнг, Х. Хван, IEEE Electron Dev. Lett. 34 , 235–237 (2013)
Статья Google ученый
A. Prakash, J. Park, J. Song, J. Woo, E.J. Ча, Х. Хван, IEEE Electron Dev. Lett. 36 , 32–34 (2015)
Статья Google ученый
Д. Рузметов, Г. Гопалакришнан, Дж. Дэн, В.Narayanamurti, S. Ramanathan, J. Appl. Phys. 106 , 083702 (2009)
Артикул Google ученый
J.H. Парк, Дж.М. Кой, Т.С. Касирга, К. Хуанг, З. Фей, С. Хантер, Д. Х. Кобден, Nature 500 , 431–434 (2013)
Статья Google ученый
Д.М. Ньюнс, Дж. Misewich, C.C. Цуэй, А. Гупта, Б.А. Скотт, А. Шротт, Appl. Phys.Lett. 73 , 780–782 (1998)
Артикул Google ученый
Z. Yang, Y. Zhou, S. Ramanathan, J. Appl. Phys. 111 , 014506 (2012)
Артикул Google ученый
Х. Цзи, Дж. Вей, Д. Нательсон, Nano Lett. 12 , 2988–2992 (2012)
Статья Google ученый
Ю. Чжоу, С. Раманатан, J. Appl. Phys. 111 , 084508 (2012)
Артикул Google ученый
Н. Шукла, А.В. Татхачари, А. Агравал, Х. Пайк, А. Азиз, Д.Г. Шлом, С. Гупта, Р. Энгель-Герберт, С. Датта, Nat. общ. 6 , 7812 (2015)
Артикул Google ученый
Дж. Фружье, Н. Шукла, Д. Дэн, М. Джерри, А. Азиз, Л.Лю, Г. Лавалле, Т.С. Майер, С. Гупта, С. Датта, на симпозиуме IEEE по VLSI Tech. 228–229 (2016)
А. Азиз, Н. Шукла, С. Датта, С.К. Гупта, IEEE Trans. Избрать. Dev. 64 , 1350–1357 (2017)
Статья Google ученый
А. Азиз, Н. Шукла, С. Датта, С.К. Гупта, IEEE Trans. Избрать. Dev. 64 , 1358–1365 (2017)
Статья Google ученый
H. Sun, Q. Liu, C. Li, S. Long, H. Lv, C. Bi, Z. Huo, L. Li, M. Liu, Adv. Funct. Матер. 24 , 5679–5686 (2014)
Артикул Google ученый
J. Song, J. Woo, S. Lee, A. Prakash, J. Yoo, K. Moon, H. Hwang, Elect. Dev. Lett. 37 , 932–934 (2016)
Статья Google ученый
С. Лим, Дж. Ю, Дж. Сон, Дж. Ву, Дж. Пак, Х.Хван, IEEE IEDM 34 , 7 (2016)
Google ученый
Н. Шукла, Б. Грисафе, Р.К. Гош, Н. Джао, А. Азиз, Дж. Фружье, М. Джерри, С. Сонд, С. Рувимов, Т. Орлова, С. Гупта, С. Датта, IEEE IEDM 34 , 6 (2016)
Google ученый
Дж. Пак, Д. Ли, Дж. Ю, Х. Хван, IEEE IEDM 23 , 7 (2017)
Google ученый
К. Юн, J.H. Ли, С. Ли, Дж. Х. Jeon, J.T. Jang, D.H. Kim, Y.H. Ким, Б. Park, Nano Lett. 17 , 1949–1955 (2017)
Статья Google ученый
J. Shin, E. Ko, C. Shin, IEEE Trans. Избрать. Dev. 65 , 19–22 (2018)
Статья Google ученый
W.A. Vitale, E.A. Касу, А. Бисвас, Т. Рошка, К. Альпер, А. Краммер, Г.В. Луонг, Q.T. Чжао, С. Мантл, А. Шулер, А. Ionescu, Sci. Отчет 7 , 355 (2017)
Статья Google ученый
Дж. Сонг, Дж. Пак, К. Мун, Дж. Ву, С. Лим, Дж. Ю, Д. Ли, Х. Хван, IEEE IEDM 25 , 3 (2016)
Google ученый
W. Devulder, K. Opsomer, J. Meersschaut, D. Deduytsche, M. Jurczak, L. Goux, C. Detavernier, ACS Comb Sci. 17 , 334–340 (2015)
Статья Google ученый
Характеристики аналоговых переключателей на переходных полевых транзисторах
% PDF-1.4 % 292 0 объект >>>>> / StructTreeRoot 287 0 R / Тип / Каталог >> эндобдж 285 0 объект > эндобдж 286 0 объект > поток 1ACVISION Technologiesapplication / pdf
Атомные транзисторы MoS2 с переключением порога в сторону сверхмалой мощности
Abstract
Рассеивание мощности является фундаментальной проблемой для будущей электроники на основе микросхем.В качестве многообещающих материалов для каналов двумерные полупроводники демонстрируют отличные возможности масштабирования размеров и уменьшения токов в закрытом состоянии. Однако полевые транзисторы на основе двумерных материалов все еще сталкиваются с фундаментальным термоэлектронным ограничением подпорогового размаха 60 мВ, декада -1 при комнатной температуре. Здесь мы представляем атомный полевой транзистор с переключением порога, построенный путем интеграции металлического нитевидного порогового переключателя с двумерным каналом MoS 2 , и получаем резкую крутизну характеристик включения и 4.5 мВ декада -1 подпороговый размах (более пяти декад). Это достигается за счет использования эффекта отрицательного дифференциального сопротивления от порогового переключателя для индукции внутреннего усиления напряжения в канале MoS 2 . Примечательно, что в таких устройствах одновременное достижение эффективной электростатики, очень малых субтермионных подпороговых колебаний и сверхмалых токов утечки было бы весьма желательно для энергоэффективных интегральных схем следующего поколения и приложений со сверхмалым энергопотреблением.
Условия темы: Электротехника и электроника, Электронные устройства, Электронные устройства
Введение
Уменьшение размера дополнительных полевых транзисторов (FET) металл-оксид-полупроводник (КМОП) является основным подходом к снижению рассеиваемой мощности в быстро развивающейся сфере информационных технологий 1 — 4 . Тем не менее, технология CMOS по-прежнему сталкивается с серьезной проблемой, связанной с размером элемента <5 нм, из-за ухудшения тока утечки в закрытом состоянии, вызванного эффектами короткого канала (т.(например, прямой пробой истока и стока и потеря электростатического контроля затвора) 3 — 8 . Эффективный способ минимизировать энергопотребление — достичь крутого подпорогового размаха (SS) с быстрой скоростью переключения при пониженном напряжении питания 7 , 9 . Возникающие двумерные (2D) дихалькогениды переходных металлов 10 — 12 , например, атомарно тонкий дисульфид молибдена (MoS 2 ) 5 , 8 , 13 , являются перспективным каналом материалы для будущих электронных микросхем с масштабными размерами и сверхнизкими токами в закрытом состоянии благодаря высокой эффективной массе электронов, низкой диэлектрической проницаемости и большой ширине запрещенной зоны 10 — 13 .Кроме того, атомная толщина и гладкость MoS 2 также значительно улучшают способность управления электростатическим затвором в соответствии с его характеристической длиной масштабирования и могут эффективно снижать напряжение питания 8 , 10 . Однако электроны в источнике обычно представляют собой тепловое распределение Больцмана с потенциальным барьером, который ограничивает модулирующую способность затвора до 60 мВ, декада -1 , что определяется тепловым напряжением ( кТ / q ) 6 , 7 .Следовательно, слом «тирании Больцмана», позволяя использовать полевые транзисторы атомного масштаба с крутым подпороговым поведением и при этом поддерживать высокий коэффициент включения / выключения, имеет решающее значение для развития электроники сверхмалой мощности.
Было предложено несколько стратегий для получения SS с декадой менее 60 мВ -1 , например межполосное туннелирование 8 , ударная ионизация 14 , наноэлектромеханическое переключение 15 , источник Дирака 16 , отрицательная емкость (NC) 17 — 20 и отрицательное дифференциальное сопротивление (NDR) 21 , 22 .Продемонстрированное поведение переключения пороговых значений, действующее как внутренний усилитель, предлагает быстрый способ преодолеть предел Больцмана и запускает полевой транзистор для переключения с наклоном ниже kT / q . В частности, эффект NDR в полевых транзисторах с переключением пороговых значений очень предсказуем и поддается количественной оценке для создания высокопроизводительных электронных устройств с круто переключаемыми характеристиками 9 , 21 . По сравнению с обычным устройством перехода изолятор-металл-металл (например, VO 2 ) 21 , 23 , новый тип металлического нитевидного порогового переключателя (TS), который обычно состоит из Ag (или Cu) в качестве активного электрода или легирующей примеси в твердом электролите был продемонстрирован более низкий ток утечки и гораздо более крутые характеристики переключения 24 — 27 и может способствовать подавлению тока утечки в закрытом состоянии обычных полевых транзисторов с резким скачком СС 22 , 28 .Бесшовная архитектура устройства, основанная на двумерном полевом транзисторе и TS, может реализовать одновременное достижение эффективного электростатического контроля, небольшой суб-термоэлектронной SS и низкого тока утечки, что приводит к эффективному минимизации рассеиваемой мощности.
Здесь мы представляем атомный полевой транзистор MoS 2 с переключением пороговых значений (ATS-FET) с отличными характеристиками включения / выключения и сверхнизким энергопотреблением. ATS-FET наделен возможностью резкого усиления за счет интеграции резкого атомного TS с переменным сопротивлением с атомарно тонким каналом MoS 2 .Толщина канала и металлическая нить в атомном масштабе имеют решающее значение для снижения напряжения питания. Обычный изолятор HfO 2 функционирует как диэлектрический слой для полевого транзистора и электролит для TS, что является многообещающим для будущей монолитной интеграции конфигураций ATS-FET с простыми процессами изготовления. Эффект NDR в соответствии с резким переходом сопротивления TS вызывает внутреннее усиление напряжения в канале MoS 2 , что позволяет полевому транзистору MoS 2 значительно преодолеть фундаментальное термоэлектронное ограничение.В соответствии с атомной толщиной канала MoS 2 и атомно-проводящей нити Ag (Ag-нить), превосходные электрические характеристики, такие как отношение тока включения / выключения> 10 6 , сверхнизкий ток отсечки при 1 × 10 — 13 A мкм -1 , средняя SS (SS , средняя ) декада менее 5 мВ -1 (медиана) и очень маленький гистерезис достигаются в ATS-FET. Мы систематически исследуем влияние эффекта NDR на явления внутреннего усиления и оцениваем улучшенные электрические характеристики ATS-FET.Предлагаемый ATS-FET имеет большой потенциал для расширения до масштабируемых и монолитных массивов транзисторов с крутым наклоном и имеет большое значение в энергоэффективных и высокопроизводительных электронных переключателях со сверхмалым рассеиванием мощности.
Результаты
Конструкция ATS-FET
На рисунке показана схематическая иллюстрация ATS-FET путем последовательной интеграции атомарного TS Ag с полевым транзистором MoS 2 FET. Полевой транзистор использует тот же диэлектрик HfO 2 , что и TS (действующий как электролит в TS).Нанофластинки MoS 2 треугольной формы сначала синтезируются на подложке SiO 2 / Si методом химического осаждения из газовой фазы (CVD). Электроды истока / стока (Cr / Au), контактирующие сверху с MoS 2 , получают с помощью стандартной литографии электронным пучком (EBL), термического испарения и процесса отрыва. Обычная тонкая пленка HfO 2 осаждается методом осаждения атомных слоев (ALD), выполняя роль как диэлектрического слоя полевого транзистора, так и электролита TS. Атомный слой Ag формируется на HfO 2 с помощью стандартного процесса удаления.Контакты верхнего затвора и стока определяются в желаемом положении с помощью EBL и металлизации. Структурная конструкция обычного слоя HfO 2 упрощает процесс изготовления, обеспечивая при этом высокие диэлектрические характеристики κ для работы полевого транзистора и хорошую электрохимическую кинетику для порогового переключения. Быстрое образование и самопроизвольный разрыв атомарной нити Ag в TS приведет к резкому включению / выключению ATS-FET со сверхнизким SS (рис.).
Сверхмощный полевой транзистор 2D MoS с крутым наклоном 2 с переключением порогового значения на атомах серебра (ATS-FET).a Схематическое изображение ATS-FET, состоящего из полевого транзистора MoS 2 и TS на основе Ag / HfO 2 . Повышенная производительность ATS-FET в основном объясняется резким переходом переключения TS. b Эквивалентная принципиальная схема ATS-FET, которую можно рассматривать как базовую MoS 2 FET, включенную последовательно с устройством TS. В D — напряжение сток-исток на TS и MoS 2 FET; В G — напряжение затвор-исток на полевом транзисторе MoS 2 . c , d Схематические диаграммы полос ATS-FET в условиях теплового равновесия со смещением В G , включая c V G < V T и d V G > V T . Электроны проходят через контактные барьеры посредством термоэлектронной эмиссии или туннелирования; и через электролитный барьер посредством прыжков. e Оптическое изображение структуры устройства ATS-FET, демонстрирующее, что стек TS (площадь пересечения: 2 × 2 мкм 2 ) включен последовательно с каналом MoS 2 FET.Красный пунктирный треугольник указывает материал канала MoS 2 . Масштабная линейка: 50 мкм. f Спектр комбинационного рассеяния наночастиц MoS 2 , синтезированных методом химического осаждения из паровой фазы. Пики плоских E 2g и внеплоскостных A 1g мод колебаний находятся при 386,2 и 406,6 см -1 соответственно.
На рисунке изображена эквивалентная принципиальная схема ATS-FET, который можно рассматривать как базовый MoS 2 FET, включенный последовательно с устройством TS.Напряжение питания (или напряжение сток-исток, В, , D ) управляет TS и каналом MoS 2 , а напряжение затвор-исток ( В, , G ) управляет характеристиками переключения. ATS-FET. Напряжение питания переменно распределяется между TS и FET, что соответствует падению напряжения В D для всего устройства и В D ‘ для полевого транзистора MoS 2 соответственно. Основываясь на конфигурации последовательного TS, V G может настраивать уровень Ферми канала MoS 2 и вести к эффективному управлению сопротивлением канала, которое в основном определяет падение напряжения между полевым транзистором и TS в последовательной конфигурации. .Диаграммы диапазонов ATS-FET для типичного V G (по сравнению с пороговым напряжением V T ) показаны на рис. Слой электролита HfO 2 в серии TS можно рассматривать как переменный барьер для транспорта электронов согласно приложенному V G , который определяет падение напряжения на канале MoS 2 и составляющую TS. Для V G < V T уровень Ферми MoS 2 немного смещен вниз (сопротивление канала MoS 2 поддерживается на высоком уровне).Ток через TS недостаточен для срабатывания перемычки Ag нити. Слой электролита HfO 2 действует как большой барьер, блокирующий перенос электронов. Когда V G > V T , уровень Ферми MoS 2 эффективно смещается вниз (сопротивление канала MoS 2 переходит на низкий уровень). Ток через TS может вызвать образование Ag-нити, что приведет к резкому увеличению тока (механизм будет подробно рассмотрен ниже).Оптическое изображение устройства ATS-FET показано на рис. Пакет TS (Au / Ag / HfO 2 / Au) подключен последовательно к полевому транзистору, используя его верхний электрод в качестве электрода стока полевого транзистора ATS. На рисунке показан спектр комбинационного рассеяния наночастиц MoS 2 , синтезированных методом химического осаждения из паровой фазы, возбужденного лазером с длиной волны 532 нм. Пики форм колебаний в плоскости E 2g и вне плоскости A 1g при 386,2 и 406,6 см −1 , соответственно, указывают на то, что MoS 2 после выращивания монослой.
ATS-FET в сравнении с базовым полевым транзистором
Передаточные характеристики ( I D — V G ) ATS-FET и базового MoS 2 FET представлены на рис. Как ясно показано, когда V G изменяется от -3 до 3 В и обратно до -3 В, базовый MoS 2 FET демонстрирует коэффициент включения / выключения 10 5 и очень небольшой гистерезис. (серые квадратные кривые). Минимальная SS (SS мин ) при прямой и обратной развертках составляет 118.3 и 120,9 мВ декада -1 , соответственно, что выше термоэлектронного предела 60 мВ декады -1 при комнатной температуре (рис.). Напротив, ATS-FET демонстрирует более высокие электрические свойства, в том числе более высокое отношение тока включения / выключения (5 × 10 6 ), более низкий ток в закрытом состоянии (1 × 10 −13 A мкм −1 ), и более крутой SS (<5 мВ декада -1 ). Примечательно, что в ATS-FET последовательная интеграция TS в базовый полевой транзистор MoS 2 позволяет производить внутреннее усиление для преодоления фундаментального термоэмиссионного ограничения больцмановского распределения электронов.Что еще более впечатляюще, экспоненциально увеличивающиеся передаточные кривые базового MoS 2 FET могут переходить к почти вертикальным передаточным кривым с гораздо более крутыми наклонами для ATS-FET (рис.).
Характеристики устройства ATS-FET.a Кривые передачи ATS-FET и FET с одним и тем же каналом 2D MoS 2 (ширина канала: 10 мкм; длина канала: 2 мкм). Сплошные символы обозначают прямую развертку, а открытые символы — обратную развертку. b SS от ATS-FET и FET как в прямой, так и в обратной развертке. Полевой транзистор работает значительно выше основного термоэлектронного ограничения, в то время как ATS-FET имеет большой диапазон тока стока, где минимальная SS составляет 2,5 мВ декады -1 . c Ток утечки в закрытом состоянии и SS могут быть одновременно уменьшены в ATS-FET, что указывает на явление крутого спада сверхмалой мощности в ATS-FET. d I D — V G Характеристики измерены при комнатной температуре и V D = 0.2 В при медленной / быстрой скорости развертки напряжения затвора. Шаги V G были установлены на 3 и 30 мВ соответственно. e Передаточные характеристики ( I D — V G ), измеренные при комнатной температуре и при В D = 0,2 и 0,3 В. f Выходные характеристики ( I D — В D ) измерено при комнатной температуре при В G от -2 до 2 В с шагом 1 В.
В последовательной комбинации V D делится между каналом MoS 2 и TS в соответствии с их индивидуальными сопротивлениями. Ток в закрытом состоянии (или ток утечки) ATS-FET обычно определяется сверхвысоким сопротивлением TS, что приводит к дальнейшему снижению I D до более низкого уровня 1 × 10 −13 A мкм. -1 . Первоначально при низком уровне V G , I D , протекающем по каналу MoS 2 , и TS недостаточно, чтобы вызвать переключение TS.По мере увеличения V G (т. Е. Прямая развертка) сопротивление канала MoS 2 постепенно уменьшается до тех пор, пока I D не приблизится к критическому порогу ( I th-TS ), который составляет способный вызвать включение ТП (в низкоомное состояние, LRS). И, следовательно, общее сопротивление ATS-FET резко уменьшается и вызывает резкое повышение I D . Напротив, поскольку V G уменьшается (т.е.е., обратная развертка) сопротивление канала MoS 2 показывает постепенное увеличение, пока I D не снизится до другого критического порога ( I hold-TS ), который может в обратном направлении вызвать отключение TS. (обратно в состояние высокого сопротивления, HRS) и вызывает быстрое падение на I D . Следовательно, гистерезис на кривой передачи может быть обнаружен в результате разницы в V G , соответствующих двум критическим порогам (рис.). В отличие от базового полевого транзистора (по часовой стрелке), гистерезис ATS-FET напоминает переход против часовой стрелки, вызванный последовательным интегрированием TS.
Из подпороговой области ATS-FET (на рис.) Извлеченные SS min при прямой и обратной развертке составляют 2,5 и 4,5 мВ декада -1 , соответственно, как показано на рис. Кроме того, ATS-FET имеет большой диапазон I D (более четырех десятилетий), где среднее значение SS (среднее значение SS ) равно 3.0 мВ декада −1 в прямой развертке. Считается, что эффект NDR, возникающий из-за нестабильного поведения переключения порогов в устройстве с атомарной нитью Ag, вызывает эффективное внутреннее усиление напряжения в канале MoS 2 атомарной толщины и способствует достижению записи и значительному снижению SS, что является намного меньше, чем значения, ранее сообщенные для туннельного полевого транзистора (TFET) при 31,1 мВ, декада -1 (ref. 8 ), NC-FET на 41.7 мВ декада -1 (каталожный номер 19 ), CNT FET с источником Дирака (DS-FET) на декаде 35 мВ -1 (каталожный номер 16 ) и ионная жидкость стробирующий полевой транзистор при 50 мВ, декада -1 (каталожный номер 29 ). Кроме того, подпороговые характеристики различных типов полевых транзисторов MoS 2 с крутым наклоном приведены в дополнительной таблице 1 . Рекорд на SS min 0,3 мВ декада -1 и SS в среднем 1.3 мВ декада -1 (более трех декад) также достигается в ATS-FET при комнатной температуре.
Как снижение тока в закрытом состоянии, так и SS в ATS-FET
Рассеивание мощности является фундаментальной проблемой для передовой технологии CMOS, которая сталкивается с двумя серьезными проблемами: возрастающая сложность масштабирования напряжения питания и возрастающие токи утечки, вызывающие снижение коэффициента текущей ликвидности 6 , 7 . Энергоэффективность логической операции может быть оценена через общую энергию переключения ( E всего ), состоящую из динамической ( E динамической ) и статической ( E статической ) частей, определяемых как:
Etotal = Edynamic + Estatic = αCLVD2 + IoffVDτdelay≈CLVD2α + γ10 − VDSS,
1
, где C L — коммутируемая емкость, τ задержка 7 — время задержки α 9088, — время задержки α 9088 коэффициент активности, а γ — подгоночный параметр 7 .Из приведенных выше уравнений можно сделать вывод, что более крутая SS и более низкий ток в закрытом состоянии в полевых транзисторах позволяют дополнительно масштабировать напряжение питания и соответствующее снижение общей рассеиваемой мощности. Как показано на рис. (Оранжевая область), интеграция TS с базовым полевым транзистором MoS 2 помогает значительно подавить токи утечки в закрытом состоянии примерно в 30 раз, что объясняется сверхвысоким сопротивлением TS в отключенном состоянии. состояние (~ 1 ТОм). Кроме того, было продемонстрировано, что SS min ATS-FET при прямой и обратной развертках значительно снизился до 2.5 и 4,5 мВ декада −1 соответственно. Оба они намного ниже, чем фундаментальные термоэлектронные ограничения и ограничения базового MoS 2 FET (почти 50-кратное снижение, голубая область на рис.).
Электрические свойства ATS-FET
Чтобы исключить влияние скорости развертки V G на сверхнизкую SS, характеристики передачи ( I D — V G ) ATS-FET измеряются при медленных и быстрых V G скоростях развертки 3 и 30 мВ с -1 соответственно.Как показано на рис., Идентичные крутые характеристики переключения с высокими отношениями тока включения / выключения, превышающими 10 6 , наблюдаются при различных скоростях развертки V G . SS, V T , ток в выключенном состоянии и соотношение включения / выключения не зависят от скорости развертки V G . Кроме того, передаточные характеристики ( I D — V G ) ATS-FET при V D = 0.2 и 0,3 В показаны на рис. В прямой развертке среднее значение для SS при В D = 0,2 и 0,3 В характеризуется как декада 4,5 мВ −1 (за пять десятилетий) и 6,0 мВ за декаду −1 (за четыре декады). ), соответственно. Между тем, V T ATS-FET показывает отрицательный сдвиг от -1,14 до -1,59 В, который определяется балансом между напряжением питания и соответствующими падениями потенциала на FET и TS во время V G подметание.При более высоком значении V D TS поддерживает тенденцию к включению; следовательно, резкое изменение сопротивления менее эффективно, и TS легче включить при более низком значении V G . При обратной развертке I D ATS-FET уменьшается, пока не достигнет критического порога I hold-TS (<5 × 10 −11 A мкм −1 ), опережая до мгновенного выключения ТС.И, следовательно, ATS-FET показывает аналогичные характеристики резкого переключения в подпороговой области независимо от V D . Выходные характеристики ( I D — V D ) ATS-FET для различных V G характеризуются, как показано на рис. Канальный ток I D увеличивается с 6,7 × 10 −8 до 2,1 × 10 −6 A мкм −1 при V G увеличивается с −2 до 2 В в линейном / область насыщения, показывающая увеличение проводимости канала с увеличением V G .Различающиеся состояния включения и выключения наблюдаются в разных регионах V D ( V D < V th-TS или V D ≥ V th-TS , В th-TS — пороговое напряжение TS), как показано на рис. По мере увеличения V D , когда V D < V th-TS , проводимость ATS-FET в первую очередь определяется TS, даже если канал MoS 2 находится в LRS; когда V D ≥ V th-TS , проводимость ATS-FET координируется каналом MoS 2 .Точно так же, когда V D уменьшается, проводимость ATS-FET показывает внезапное снижение, когда V D ≤ V удержание-TS ( V удержание-TS удержание напряжение ТС). Кроме того, выходные характеристики другого полевого транзистора ATS и его базового полевого транзистора при другом В, G (от -2 до 2 В) в линейном масштабе также показаны на дополнительном рисунке 1 . Ясно видно, что резкое включение / выключение TS способствует возникновению явления крутого спада двумерного полевого транзистора.
Переключение атомного порога Ag
Превосходные подпороговые характеристики ATS-FET объясняются последовательной интеграцией высокопроизводительного устройства TS. Следовательно, критически важно получить устройство TS с превосходным поведением при переключении пороговых значений. Типичная характеристика I — V готового устройства TS при токе согласования ( I cc ) 100 нА показана на рис. TS демонстрирует непостоянное поведение переключения порога с небольшим пороговым напряжением TS ( V th-TS = ~ 0.26 В), сверхмалый ток утечки (<1 пА) и высокий коэффициент включения / выключения (> 10 6 ). Устройство TS переключается из выключенного состояния во включенное состояние при приложенном напряжении ( В a ), превышающем В th-TS (зеленая кривая на рис.), В то время как оно переключается в выключенное состояние. -состояние при В, , , на меньше напряжения удержания ( В, , , удержание TS ; серая кривая на рис.). Устройство TS дает очень крутой наклон включения / выключения <0.5 мВ декада -1 и В th-TS находится в диапазоне от 0,205 до 0,265 В при циклических испытаниях. Профили линий энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) поперечных слоев стопки TS показаны на рис. На вставке — изображение, полученное методом сканирующей просвечивающей электронной микроскопии (HAADF-STEM) в кольцевом темном поле под большим углом. Сферический слой Ag, слой диэлектрика HfO 2 и слои верхнего / нижнего электрода (TE / BE) могут быть четко видны, при этом слой атомного размера Ag накапливается на границе раздела TE / HfO 2 .
Пороговое переключение атома Ag (TS на основе Ag / HfO 2 ).a Типичная характеристика I — В устройства TS при токе согласования ( I куб.см ) 100 нА при прямом (зеленый) / обратном (серый) колебании напряжения, демонстрируя сверхмалые токи утечки (<1 пА). b Профили линий энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) (включая элементы Ag, Hf и O) слоев стека TS вдоль красной линии, показанные в поперечном сечении под большим углом кольцевого темнопольного сканирования, пропускающего электрон микроскопия (HAADF-STEM) изображение.Шкала шкалы: 10 нм. c Моделирование процедур образования и разрыва (вкл. / Выкл.) Атомарной нити Ag в устройстве TS с приложенным напряжением 0,4 В.
Для исследования влияния морфологии нити на динамику переключения, формирование и разрыв нити Ag при напряжении В, , и , равном 0,4 В, проиллюстрированы на рис. с помощью моделирования методом Монте-Карло (блок-схема показана на дополнительном рис. 2 ). Состояние включения / выключения TS определяется образованием / разрывом Ag-нити с изменчивым поведением переключения порога.Слой электролита HfO 2 ТС можно рассматривать как переменный барьер для транспорта электронов. Диффузия наночастиц Ag в матрицу HfO 2 способствует переносу электронов по цепочке наночастиц (т.е. нити накала), а соседние наночастицы Ag могут действовать как ловушки электронов для термоэлектронной эмиссии или туннелирования 30 . Как показано на дополнительном рисунке 3 , кривая Аррениуса используется для объяснения температурной зависимости тока утечки устройства TS.Перенос заряда TS в HRS регулируется комбинацией эмиссии Френкеля-Пула (F-P) и процесса туннелирования с помощью ловушек (TAT) 31 — 33 . В частности, в высокотемпературной области (> 200 K) ток сильно зависит от температуры, что указывает на механизм эмиссии F-P. Напротив, в области низких температур (<200 K) ток демонстрирует слабое температурно-зависимое поведение из-за существования механизма TAT.
При приложении большого напряжения к TS, резкое образование Ag-нити обычно вызывает эффект NDR на TS.Измеренные характеристики I — V устройства TS в режимах качания напряжения и тока показаны на дополнительном рисунке 4 , что свидетельствует о хороших характеристиках для режима NDR с управлением по току (или S-типа). Эффект NDR дополнительно проиллюстрирован с помощью контрольного образца (TS, подключенного к резистору R L , дополнительный рисунок 5a ) для изучения распределения падений напряжения во время процесса включения / выключения TS.Эффект NDR вызывает резкое снижение напряжения ( В TS — Δ V NDR ) на устройстве TS и, как следствие, усиленное падение напряжения ( В L + Δ V NDR ) через последовательный резистор (дополнительный рисунок 5a ). Уменьшение падения напряжения (-Δ V NDR ) на устройстве TS можно извлечь из характеристик AC I — V (дополнительный рис. 5б ). Согласно анализу контрольного образца, можно предсказать, что эффект NDR может вызвать аналогичное внутреннее усиление напряжения при замене резистора на полевой транзистор MoS 2 .
Контроль внутреннего усиления в ATS-FET
Эквивалентная принципиальная схема ATS-FET может рассматриваться как два переменных резистора, соединенных последовательно, как показано на рис. Мы пытаемся раскрыть рабочий механизм ATS-FET, используя математический вывод и моделирование с полуколичественной моделью 34 — 36 , и моделирование проиллюстрировано на дополнительном рис. 6 и Примечание 1 . Принимая во внимание сильно нелинейные характеристики I — V как TS, так и базового MoS 2 FET, напряжение узла ( V D ‘) и ток канала ( I D ) могут решается как пересечение выходных характеристик ( I D — V D ‘, черные линии) базовой линии MoS 2 FET и кривой I — V ( I D — V D ‘, красная линия) устройства TS для различных V G (см. Дополнительный рис. 6c ). Впечатляет то, что смоделированные кривые переноса, извлеченные из дополнительного рисунка 6c , хорошо согласуются с экспериментальными данными, как показано на рис. С физической точки зрения явление крутого SS вызвано эффектом NDR TS, и его можно понять с помощью концепции внутреннего усиления усиления ( β = d V D ‘ / d V G ), который определен для описания взаимосвязи между V D ‘ и V G .Согласно определению подпорогового колебания, SS может быть записано как
SS = ∂VG∂log10 (ID) = ∂VG∂VD ′ × ∂VD′∂log10 (ID) = 2.3kTq1n + βexpqVD′kT − 1≈2,3 kTq × expqVD′kT − 1β≈0mVdecade − 1, когда β → ∞,
2
где V D ′ — выходное напряжение на внутреннем узле D ′, β — коэффициент внутреннего усиления, n — идеальный коэффициент, q — основной заряд электрона, k — постоянная Больцмана и T — абсолютная температура.В идеале β приближается к бесконечности (то есть ∆ V G = 0) в процессе прямого переключения, и, таким образом, SS будет приближено к нулю. Однако из-за неизбежного ограничения точностью тестового прибора измеренная SS> 0 мВ декада -1 .
ATS-FET с внутренним усилением по каналу MoS 2 .a Эквивалентная схема электрических измерений. V D ‘ и I D красного цвета — это выходные параметры, которые необходимо одновременно записывать с увеличением входного V G (синий). b Экспериментальные и смоделированные характеристики передачи ( I D — V G ) характеристики ATS-FET при В D = 0,3 В, что указывает на хорошее согласие с результатами моделирования. экспериментальные данные. 0 .2 В) < В th-TS и V D (= 0,3 В)> V th-TS . На вставке — линейная шкала данных, показанных в сером пунктирном прямоугольнике. d , e V D ‘ изменяется в зависимости от I D для двух схем V D . Эффект NDR вызывает усиление V D ‘ через канал MoS 2 . f Соотношение между средней SS и внутренним усилением ( β = d V D / d V G ).На вставке показано резкое увеличение V D ‘ по отношению к приложенному V G , происходящее в области резкого переключения из-за эффекта NDR.
Чтобы проверить и дополнительно уточнить внутреннее усиление, вызванное NDR, мы отслеживаем выходное напряжение на внутреннем узле D ‘( В, D’ ) и анализируем характеристики вольтамперометрии при качании тока при двух разных В D . Согласно V th-TS при ~ 0.26 В, мы разумно выбираем два типичных значения V D (0,2 и 0,3 В, т. Е. V D < V th-TS и V D > V th-TS соответственно). Как показано на рис., Резкие увеличения V D ‘ четко наблюдаются под обоими V D ( V D < V th-TS и V D > V th-TS ).Когда В G проходит через В T , перераспределение эффективного потенциала падает на канале MoS 2 , и TS подтягивается (увеличивается) В D ‘ в соответствии с напряжением стока эффект наложения. Падение V D ‘ на канале MoS 2 усиливается в соответствии с эффектом NDR, вызванным переходом TS из выключенного состояния во включенное состояние. Примечательно, что тенденции изменения V D ‘ очевидно различимы для разных V D . V D ‘ при V D = 0,3 В показывает начальное уменьшение с последующей тенденцией к увеличению, в то время как V D’ при V D = 0,2 В показывает увеличение только при точка подтягивания. Подтягивающее значение V G также сдвигается с -1,45 до -1,04 В по мере того, как V D уменьшается с 0,3 до 0,2 В (вставка на рис.). Основная причина объясняется вольтамперометрическими характеристиками при качании тока.Для V D < V th-TS (рис.), TS изначально находится в выключенном состоянии при I D <1 × 10 −12 A мкм −1 . Чтобы поддерживать низкий ток в последовательной цепи, V D ‘, следовательно, поддерживается на низком уровне, чтобы минимизировать ток в полевом транзисторе MoS 2 . По мере увеличения I D , V D ’ немного увеличивается. Когда I D достаточно велик (больше 1.6 × 10 −12 A мкм −1 ), чтобы вызвать образование нитей Ag в TS, сопротивление ATS-FET резко уменьшается с V D ‘, что представляет собой крутой приращение (Δ V NDR ). Напротив, V D ‘ изначально находится на высоком уровне (0,263 В) для V D > V th-TS (рис.). Это может быть связано с тем, что напряжение питания, подаваемое от электрода стока, временно накладывается на компонент TS и запускает перемычку Ag нити.Мгновенно увеличенный ток устройства приводит к высокому значению В D ‘ вначале. Затем V D ‘ резко уменьшается с последующей небольшой тенденцией к увеличению, когда I D развертки. Когда I D превышает 1,4 × 10 −12 A мкм −1 , V D ‘ представляет собой резкое приращение (Δ V NDR ). Поскольку напряжение питания на рис. Выше, чем на рис., ток срабатывания для Ag нити будет относительно меньше, что согласуется с результатами на рис.
Кроме того, внутренний коэффициент усиления ( β = d В D ′ / d В G ), извлеченный из области резкого переключения, составляет ~ 22,2 для низкого напряжения питания при В D = 0,2 В (вставка на рис.), Что соответствует значению SS min , равному 2,5 мВ, декаду −1 и среднему значению SS , равному 3.0 мВ декада -1 за четыре декады I D . Когда коэффициент внутреннего усиления увеличивается до 28,6, среднее значение для SS может быть дополнительно уменьшено до рекордного значения 1,3 мВ декады -1 (рис.). Коэффициент внутреннего усиления считается важным параметром при разработке полевых транзисторов с более крутым наклоном и меньшим энергопотреблением.
Основываясь на приведенном выше обсуждении, в этой работе непосредственно наблюдается усиление внутреннего напряжения в ATS-FET в соответствии с скачком напряжения (Δ V NDR ), вызванным эффектом NDR.С точки зрения носителей заряда, свободные электроны, переносимые в ATS-FET, блокируются барьером из электролита HfO 2 вначале ( V G < V T ). Когда V G достигает V T , I D резко увеличивается в результате образования Ag нити. Следовательно, ATS-FET в принципе может преодолеть фундаментальное термоэлектронное ограничение 60 мВ декады -1 при комнатной температуре.
Улучшенный ATS-FET со значительно уменьшенным гистерезисом и SS
Гистерезис обычно нежелателен для транзисторов в логических приложениях 37 . Технически достижимый ATS-FET с малым гистерезисом (или без гистерезиса) и сверхнизкими подпороговыми характеристиками может предложить многообещающий потенциал для приложений сверхмалой мощности логических схем. Однако описанный выше ATS-FET демонстрирует большой гистерезис 0,5–1 В (рис.), Который, по сути, необходимо значительно уменьшить.Некоторые методы оптимизации устройства использовались для уменьшения гистерезиса, такие как отжиг и пассивация, как сообщалось ранее 37 , 38 . Чтобы подавить гистерезис ATS-FET, мы также представляем эффективный подход к оптимизации устройства за счет использования устройства TS с высокоупорядоченными наноточками Ag, которые могут способствовать уменьшению окна переключения (например, уменьшению разницы между V th -TS и V hold-TS ) и улучшение I hold-TS TS.Недавно представленное устройство TS изготовлено со слоем HfO 2 толщиной 10 нм, активным электродом из высокоупорядоченных наноточек Ag, с последующим процессом быстрого термического отжига. Крайне важно обработать атомарный слой Ag с помощью быстрого термического отжига, чтобы атомы Ag накапливались в сферической форме, что является предпочтительным для примесей внедрения в HfO 2 , чтобы гарантировать летучие характеристики переключения порога даже при высоком токе податливости. 26 .При токах согласования ( I cc ), определенных от 10 нА до 50 мкА, устройство TS демонстрирует резкое и неустойчивое поведение переключения порога (дополнительный рисунок 7a ). Устройство TS также демонстрирует хорошую стабильность в циклическом тесте (рис.), Достигая уменьшенного окна переключения 0,12–0,24 В и небольших отклонений как в В , th-TS , так и в В hold-TS ( Дополнительный рисунок 7b ). Кроме того, при подключении такого TS-устройства к полевому транзистору MoS 2 улучшенный ATS-FET демонстрирует значительно уменьшенный гистерезис и SS с высокой воспроизводимостью.Выходные характеристики ( I D — V D ) улучшенного ATS-FET для различных V G показаны на дополнительном рисунке 8 . Пятьдесят непрерывных циклов выходных характеристик (при В, , G, = 2 В) на рис. Также позволяют проверить стабильную и повторяемую работу ATS-FET. Из передаточных характеристик на рис. Видно, что улучшенный ATS-FET показывает уменьшенный гистерезис <0,15 В при различных В D (в диапазоне от 0.От 7 до 1,1 В). Более впечатляюще то, что почти пренебрежимо малый гистерезис (10 мВ) наблюдается у V D 0,7 В, в то время как SS min в прямой и обратной развертках составляет 2,6 и 12,5 мВ декад -1 , соответственно (Дополнительный Рис. 9 ). Дальнейшее извлечение ключевых параметров, включая SS вперед , SS назад , гистерезис и V T , из трех ATS-FET показано на дополнительном рисунке 10 .SS вперед , SS назад и гистерезис все не зависят от V D , в то время как V T показывает отрицательный сдвиг с увеличением V D (в соответствии с этим Рис.).
ATS-FET со значительно уменьшенным гистерезисом и SS.a Типичные характеристики I — V устройства TS на основе высокоупорядоченных наноточек Ag за 30 циклов ( I куб.см = 1 мкА).На вставке — изображение высокоупорядоченных наноточек Ag, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). b Выходные характеристики ATS-FET с недавно представленным TS при V G 2 В за 50 циклов. 2D MoS 2 канал (ширина канала: 2,2 мкм; длина канала: 1,8 мкм). c Передаточные характеристики ( I D — V G ) ATS-FET с недавно представленным TS на V D в диапазоне от 0.От 7 до 1,1 В. d , e Статистические распределения SS вперед , SS назад и гистерезис (Δ V ) ATS-FET в d от цикла к циклу и e вариаций от устройства к устройству. f Сравнение SS – гистерезиса (слева) и SS– V D (справа) в различных полевых транзисторах с крутым наклоном, включая TFET 8 , 39 , 40 , NC-FET 18 — 20 , 41 — 46 , фазовый полевой транзистор 21 , 47 , 48 , нить Ag (или Cu) TS-FET 22 , 28 , 49 , полевой транзистор с резистивным переключением (RS-FET) 50 , 51 и DS-FET 16 и наш ATS-FET.
Статистический анализ ATS-FET и сравнение устройств
Чтобы более четко проиллюстрировать воспроизводимость ATS-FET, мы проводим статистический анализ для среднего SS (включая SS вперед и SS назад ) и гистерезиса в вариациях от цикла к циклу (80 циклов) и от устройства к устройству (50 устройств). На рисунке показаны гистограммы и гауссовские аппроксимации для SS вперед , SS назад, и гистерезиса (декада 4,8 и 4,6 мВ -1 ; 0.14 В) ATS-FET за 80 циклов. Кроме того, резкое переключение ATS-FET не имеет отклонений от устройства к устройству. Гауссовы распределения SS вперед , SS назад и гистерезиса показаны на рис., Показывая, что статистические SS вперед , SS назад, и гистерезис в основном распределяются на декаде 5,3 мВ -1 , 6,1 мВ декада −1 и 0,19 В соответственно.
Согласно вышеописанной формуле.( 1 ), V D и SS синергетически способствуют оценке энергопотребления в устройстве на полевом транзисторе. Следовательно, рекомендуется минимизировать как V, , D, , так и SS, в дополнение к подавленному гистерезису в кривых передачи. По сравнению с предыдущими отчетами о различных категориях крутых транзисторов, включая TFET 8 , 39 , 40 , NC-FET 18 — 20 , 41 — 46 , фазовый полевой транзистор 21 , 47 , 48 , полевой транзистор из серебра (или меди) TS-FET 22 , 28 , 49 , полевой транзистор с резистивным переключением 50 , 51 и DS-FET 16 , отношения SS – гистерезис и SS– V D суммированы и изображены на рис.. Способные достигать более крутой SS, уменьшения гистерезиса и масштабирования V D , полевые транзисторы ATS-FET демонстрируют превосходные характеристики за счет использования геометрической конструкции атомарного масштаба с бесшовной интеграцией 2D FET и TS. В частности, полученный ATS-FET практически не имеет гистерезиса (10 мВ) и имеет сверхнизкое значение SS мин <2,6 мВ декада -1 , что может удовлетворить требованиям ITRS для SS с декадой 25 мВ -1 в 2027 году (реф. 1 ) и будет перспективным для будущей электроники со сверхнизким энергопотреблением.
Обсуждение
Таким образом, мы успешно продемонстрировали ATS-FET, который значительно преодолевает фундаментальные термоэлектронные ограничения SS. Этот ATS-FET обеспечивает чрезвычайно резкую крутизну характеристик при включении с типичным SS , среднее значение , равное 4,5 мВ, декада −1 в течение более пяти десятилетий I D при комнатной температуре и демонстрирует значительный выкл. снижение тока утечки для снижения рассеиваемой мощности. Согласно анализу динамики I — V в ATS-FET как в эксперименте, так и при моделировании, эффект NDR от перехода TS может способствовать возникновению внутреннего усиления V D ‘ через MoS 2 , позволяющий ATS-FET разрушить «тиранию Больцмана».
В качестве преимущества активных материалов в атомном масштабе (MoS 2 и Ag нить) предлагаемый ATS-FET позволяет критическое масштабирование напряжения питания и демонстрирует превосходные электрические характеристики, а также значительно снижает ток в закрытом состоянии. (Дополнительный рис. 11 ). Кроме того, V D можно легко масштабировать за счет уменьшения толщины TS HfO 2 , но резкое поведение SS может поддерживаться независимо от переменной толщины HfO 2 (дополнительный рис. 12 ). Геометрическая конструкция с бесшовной интеграцией полевых транзисторов и TS является многообещающей для потенциальной монолитной интеграции ATS-FET в масштабе пластины. В этой работе резкое переключение при сверхнизком SS в ATS-FET происходит из-за поведения переключения порога с внутренним усилителем напряжения, который является универсальным и применимым к другим появляющимся полевым транзисторам, связанным с полупроводниковыми материалами, и даже к другим типам. транзисторных устройств. Для практического применения логических схем (также проиллюстрированных в ITRS) ATS-FET доступны с дополнительной оптимизацией с технических аспектов, например.g., дальнейшее снижение тока отключения, SS и гистерезиса, а также улучшение отношения включения / выключения и надежности. На основе смоделированного анализа (дополнительный рисунок 13 и примечание 2 ) можно получить ATS-FET с безгистерезисным поведением. В качестве альтернативы, в случае полевых транзисторов с крутым наклоном и гистерезисом, они могут потенциально использоваться в качестве запоминающих устройств 52 или некоторых конкретных логических схем, например, триггера Шмитта 53 . Заглядывая в будущее, можно сказать, что создание сверхмощного полевого транзистора с крутым наклоном будет координироваться с научными исследованиями устройств с коротким каналом для эффективного снижения рассеиваемой мощности, что очень желательно для энергоэффективных интегральных схем следующего поколения и сверхмалых энергий. электроника.
Список литературы
2. Сакураи Т. Перспективы маломощных СБИС. IEICE T. Electron. 2004; E87C: 429–436. [Google Scholar] 3. Чанг Л. и др. Практические стратегии энергоэффективных вычислительных технологий. Proc. IEEE. 2010. 98: 215–236. DOI: 10.1109 / JPROC.2009.2035451. [CrossRef] [Google Scholar] 5. Desai SB, et al. MoS 2 транзистора с длиной затвора 1 нм. Наука. 2016; 354: 99–102. DOI: 10.1126 / science.aah5698. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 7. Ионеску AM, Риэль Х.Туннельные полевые транзисторы как энергоэффективные электронные переключатели. Природа. 2011; 479: 329–337. DOI: 10,1038 / природа10679. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 8. Саркар Д. и др. Субтермионный туннельный полевой транзистор с атомарно тонким каналом. Природа. 2015; 526: 91–95. DOI: 10,1038 / природа15387. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 9. Ко Э, Шин Дж, Шин С. Устройства с крутой коммутацией для маломощных приложений: полевые транзисторы с отрицательной дифференциальной емкостью / сопротивлением. Nano Converg.2018; 5: 2. DOI: 10.1186 / s40580-018-0135-4. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 10. Чховалла М., Джена Д., Чжан Х. Двумерные полупроводники для транзисторов. Nat. Rev. Mater. 2016; 1: 16052. DOI: 10.1038 / natrevmats.2016.52. [CrossRef] [Google Scholar] 11. Фиори Дж. И др. Электроника на основе двухмерных материалов. Nat. Nanotechnol. 2014; 9: 768–779. DOI: 10.1038 / nnano.2014.207. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 12. Iannaccone G, Bonaccorso F, Colombo L, Fiori G. Квантовая инженерия транзисторов на основе гетероструктур из 2D материалов.Nat. Nanotechnol. 2018; 13: 183–191. DOI: 10.1038 / s41565-018-0082-6. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 13. Radisavljevic B, et al. Однослойные MoS 2 транзистора . Nat. Nanotechnol. 2011; 6: 147–150. DOI: 10.1038 / nnano.2010.279. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]14. Гопалакришнан, К., Гриффин, П. Б. И Пламмер, Дж. Д. I-MOS: новое полупроводниковое устройство с подпороговой крутизной ниже, чем kT / q. В Proc. Дайджест. Международная конференция по электронным устройствам (IEDM) , 289–292 (IEEE, Сан-Франциско, Калифорния, США, 2002 г.).
15. Kim JH, et al. Трехполюсный наноэлектромеханический полевой транзистор с крутым подпороговым наклоном. Nano Lett. 2014; 14: 1687–1691. DOI: 10,1021 / NL5006355. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 16. Qiu C, et al. Полевые транзисторы с источником Дирака как энергоэффективные высокопроизводительные электронные переключатели. Наука. 2018; 361: 387–392. DOI: 10.1126 / science.aap9195. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 17. Салахуддин С., Датта С. Использование отрицательной емкости для усиления напряжения для маломощных наноразмерных устройств.Nano Lett. 2008. 8: 405–410. DOI: 10.1021 / NL071804g. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 18. Макгуайр Ф.А. и др. Устойчивое переключение ниже 60 мВ / декада за счет эффекта отрицательной емкости в транзисторах MoS 2 . Nano Lett. 2017; 17: 4801–4806. DOI: 10.1021 / acs.nanolett.7b01584. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 19. Si M и др. Крутая отрицательная емкость без гистерезиса MoS 2 транзистора . Nat. Nanotechnol. 2018; 13: 24–28. DOI: 10.1038 / s41565-017-0010-1. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]22.Song, J. et al. Монолитная интеграция порогового переключателя на основе AgTe / TiO 2 с вкладышем из TiN для полевых транзисторов с крутым наклоном. В Proc. 2016 IEEE Int. Встреча электронных устройств. (IEDM) , 25.3.1–25.3.4 (IEEE, Сан-Франциско, Калифорния, 2017 г.).
23. Grisafe, B. et al. Фазовый транзистор с крутым наклоном на основе 2D MoS 2 и электронного фазового перехода в VO2. В международном симпозиуме 2017 г. по технологии, системам и приложениям СБИС (VLSI-TSA) , 1–2 (IEEE, Hsinchu, 2017).
24. Wang Z, et al. Пороговое переключение Ag или Cu в диэлектриках: материалы, механизм и применение. Adv. Funct. Матер. 2018; 28: 1704862. DOI: 10.1002 / adfm.201704862. [CrossRef] [Google Scholar] 25. Midya R, et al. Анатомия селекторов на основе Ag / Hafnia с нелинейностью 1010. Adv. Матер. 2017; 29: 1604457. DOI: 10.1002 / adma.201604457. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 26. Хуа Кью и др. Селектор переключения порога на основе высокоупорядоченных наноточек Ag для приложений памяти X-point.Adv. Sci. 2019; 6: 14. DOI: 10.1002 / advs.2014. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]28. Lim, S. et al. Превосходное пороговое устройство переключения (Ioff ∼ 1 пА) с металлической нитью накала атомарного масштаба для крутого наклона (<5 мВ / дек), сверхнизкого напряжения (Vdd = 0,25 В) на полевых транзисторах. В 2016 IEEE Int. Встреча электронных устройств. (IEDM) , 34.7.1–37.7.4 (IEEE, Сан-Франциско, Калифорния, 2017 г.).
29. Perera MM, et al. Повышенная подвижность носителей в многослойных полевых транзисторах MoS 2 со стробированием на основе ионной жидкости.САУ Нано. 2013; 7: 4449–4458. DOI: 10.1021 / nn401053g. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 30. Ян Y и др. Электрохимическая динамика наноразмерных металлических включений в диэлектриках. Nat. Commun. 2014; 5: 4232. DOI: 10,1038 / ncomms5232. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 31. Walczyk C, et al. Влияние температуры на резистивное переключение встроенных устройств RRAM на основе HfO2. IEEE Trans. Электронные устройства. 2011. 58: 3124–3131. DOI: 10.1109 / TED.2011.2160265. [CrossRef] [Google Scholar] 32. Лонг Б. и др.Исследование динамики переключения и переноса заряда резистивных устройств оперативной памяти. Прил. Phys. Lett. 2012; 101: 113503. DOI: 10.1063 / 1.4749809. [CrossRef] [Google Scholar]33. Chiyui, A. et al. Температурно-зависимые исследования электрических свойств и механизма проводимости RRAM на основе HfOx. В международном симпозиуме 2014 г. по технологии, системам и приложениям СБИС (VLSI-TSA) , 1–2 (IEEE, Hsinchu, 2014).
34. Jiang C, et al. Аналитическая модель замкнутой формы двумерных полупроводниковых полевых транзисторов с обратной емкостью и отрицательной емкостью.IEEE J. Электронные устройства. 2018; 6: 189–194. DOI: 10.1109 / JEDS.2017.2787137. [CrossRef] [Google Scholar] 35. Ван В. и др. Энергозависимая резистивная коммутационная память на основе дрейфа / диффузии ионов Ag — ЧАСТЬ II: Моделирование ударов. IEEE Trans. Электронные устройства. 2019; 66: 3802–3808. DOI: 10.1109 / TED.2019.28. [CrossRef] [Google Scholar]36. Wang, W. et al. Моделирование скорости переключения и времени удерживания в энергозависимой резистивной коммутационной памяти с помощью ионного дрейфа и диффузии. В 2019 IEEE Int. Встреча электронных устройств.(IEDM) , 32.3.1–32.3.4 (IEEE, Сан-Франциско, Калифорния, США, 2020 г.).
37. Поздний DJ, et al. Гистерезис в однослойных полевых транзисторах MoS 2 . САУ Нано. 2012; 6: 5635. DOI: 10.1021 / nn301572c. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 38. Ро Дж. И др. Незначительный гистерезис полевых транзисторов на основе дисульфида молибдена из-за термического отжига. J. Inf. Дисп. 2016; 17: 103. DOI: 10.1080 / 15980316.2016.1179688. [CrossRef] [Google Scholar]39. Томиока, К., Йошимура, М., Фукуи, Т.Туннельные полевые транзисторы с крутым наклоном на гетеропереходе нанопроволоки III – V / Si. В 2012 Symp. Технология СБИС (VLSIT) , 47–48 (IEEE, Гонолулу, Гавайи, 2012 г.).
40. Роббинс, М. К. и Кестер, С. Дж. Ориентированные на кристаллы ТФЭТ с черным фосфором с сильной межзонной туннельной анизотропией и подпороговым наклоном, близким к термоэлектронному пределу. В 2017 IEEE Int. Встреча электронных устройств. (IEDM) , 15.7.1–15.7.4 (IEEE, Сан-Франциско, Калифорния, 2018 г.).
41. Liu X, et al. MoS 2 полевые транзисторы с отрицательной емкостью и подпороговым размахом ниже физического предела.Adv. Матер. 2018; 30: 1800932. DOI: 10.1002 / adma.201800932. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]42. Yu, Z. et al. Транзисторы 2D MoS 2 с отрицательной емкостью с подпороговым размахом менее 60 мВ / дек более 6 порядков, плотностью тока 250 мкА / мкм и почти без гистерезиса. В 2017 IEEE Int. Встреча электронных устройств. (IEDM) , 23.6.1–23.6.4 (IEEE, Сан-Франциско, Калифорния, 2018 г.).
43. Si M, et al. Крутой полевой транзистор WSe2 с отрицательной емкостью. Nano Lett. 2018; 18: 3682–3687.DOI: 10.1021 / acs.nanolett.8b00816. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 44. Макгуайр Ф.А. и др. Переключение менее 60 мВ / декада в 2D полевых транзисторах с отрицательной емкостью со встроенным сегнетоэлектрическим полимером. Прил. Phys. Lett. 2016; 109: 093101. DOI: 10,1063 / 1,4961108. [CrossRef] [Google Scholar] 45. Ван X и др. Двумерный транзистор отрицательной емкости с затвором из сегнетоэлектрического полимера на основе поливинилиденфторида. npj 2D Mater. Прил. 2017; 1:38. [Google Scholar] 46. Ченг СН, Чин А.Низковольтный pMOSFET с крутым включением, использующий сегнетоэлектрический диэлектрик затвора с высоким k. IEEE Electron Device Lett. 2014; 35: 274–276. DOI: 10.1109 / LED.2013.22. [CrossRef] [Google Scholar]47. Park, J. et al. Устройство порогового переключателя на основе NbO2 с высокой рабочей температурой (> 85 ° C) для полевого МОП-транзистора с крутым наклоном (∼2 мВ / дек) со сверхнизким напряжением и улучшенным временем задержки. В 2017 IEEE Int. Встреча электронных устройств. (IEDM) , 23.7.1–23.7.4 (IEEE, Сан-Франциско, Калифорния, 2018 г.).
48. Ю Дж, Ли Ди, Пак Дж, Сон Дж, Хван Х.Полевые транзисторы с крутой характеристикой и устройством овонного порогового переключателя на основе B-Te. IEEE J. Электронные устройства. 2018; 6: 821–824. DOI: 10.1109 / JEDS.2018.2856853. [CrossRef] [Google Scholar]49. Шукла Н. и др. Пороговый переключатель на основе Ag / HfO2 с крайней нелинейностью для униполярной перекрестной памяти и фазового полевого транзистора с крутым наклоном. В 2016 IEEE Int. Встреча электронных устройств. (IEDM) , 34.6.1–34.6.4 (IEEE, Сан-Франциско, Калифорния, 2017 г.).
50. Huang Q, et al. Полевой транзистор с резистивным затвором: новое устройство с крутым наклоном, основанное на блоке затворов металл-диэлектрик-металл-оксид.IEEE Electron Device Lett. 2014; 35: 877–879. DOI: 10.1109 / LED.2014.2327219. [CrossRef] [Google Scholar] 51. Ван X-F и др. Двухрежимный транзистор накаливания MoS 2 с чрезвычайно низким подпороговым размахом и рекордно высоким соотношением включения / выключения. САУ Нано. 2019; 13: 2205–2212. [PubMed] [Google Scholar] 52. Чой М.С. и др. Управляемый захват заряда дисульфидом молибдена и графеном в сверхтонких гетероструктурных устройствах памяти. Nat. Commun. 2013; 4: 1624. DOI: 10,1038 / ncomms2652. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]Как нитрид галлия позволяет использовать более компактные и эффективные источники питания
Одним из наиболее распространенных транзисторов в импульсных источниках питания является полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET).Несмотря на свою популярность, полевые МОП-транзисторы испытывают потери в кремнии при работе на высоких частотах переключения. Разработчики источников питания начали обращаться к GaN, поскольку становится все труднее повышать производительность, поскольку полевые МОП-транзисторы приближаются к своим физическим пределам.Нитрид галлия (GaN) — это полупроводниковый материал с широкой запрещенной зоной (WBG), и, как и кремний, GaN может использоваться для изготовления полупроводниковых устройств, таких как диоды и транзисторы.
Разработчик источников питания выбрал бы транзистор GaN вместо кремния, если бы они ориентировались на малый форм-фактор и высокую эффективность.Потери в кремниевом МОП-транзисторе делают его использование нежелательным из-за требований к управлению температурой по сравнению с транзистором на основе GaN, который рассеивает меньше энергии и более эффективно отводит тепло.
Подробнее О: Наноматериалы Преобразование производства
Разработка транзисторов на основе GaN вызвала особый интерес для индустрии силовой электроники. Как транзистор, GaN демонстрирует значительные преимущества перед кремнием в критических областях, что позволяет производителям источников питания значительно повысить эффективность, одновременно уменьшая размер и вес своих устройств.
Как GaN повышает эффективность?
Силовые транзисторы являются одним из основных источников потерь мощности в импульсном источнике питания. Потери в транзисторах обычно делятся на две категории: проводимость и переключение. Потери проводимости — это потери, вызванные протеканием тока, когда транзистор включен, а потери при переключении возникают при переходе между включенным и выключенным состояниями.
Во включенном состоянии GaN-транзисторы (например, сделанные из кремния) напоминают сопротивление между стоком и истоком, часто называемое Роном, и потери проводимости пропорциональны этому сопротивлению.Ключевым преимуществом GaN и других материалов WBG является их взаимосвязь между напряжением пробоя и Ron. На рис. 1 показаны теоретические пределы этой зависимости для кремния, GaN и карбида кремния (SiC), другого материала WBG. Можно видеть, что для данного напряжения пробоя Ron устройств WBG намного ниже, чем у кремния, причем GaN является самым низким из трех. Поскольку кремний приближается к своему теоретическому пределу, использование GaN и других материалов WBG становится необходимым, если улучшения Ron будут продолжаться.Помимо улучшения потерь проводимости, использование GaN также приводит к снижению потерь на переключение. На коммутационные потери влияет множество факторов, некоторые из которых улучшаются за счет использования GaN. Один механизм потерь возникает из-за того, что ток в полевом транзисторе начинает течь до того, как напряжение сток-исток начинает падать, как показано на , рис. 2, . За это время потери (равные произведению вольт-ампер) очень велики. Увеличение скорости включения переключателя уменьшит потери, понесенные во время этого перехода.Поскольку транзисторы на основе GaN могут включаться быстрее, чем кремниевые полевые транзисторы, они могут снизить потери, вызванные этим переходом.
Другим способом уменьшения потерь при переключении с помощью GaN является отсутствие внутреннего диода. Во избежание короткого замыкания существует период времени, когда оба переключателя полумоста выключены. Это известно как «мертвое время». В течение этого периода ток продолжает течь, но поскольку оба переключателя выключены, он проходит через основной диод. Внутренний диод намного менее эффективен, чем сопротивление Рона Si-MOSFET, когда он включен.Для транзистора GaN корпусный диод отсутствует. Ток, который протекает через основной диод кремниевого полевого транзистора, вместо этого протекает через сопротивление Рона. Это значительно снижает потери в мертвое время.Подробнее о: Датчики позволяют роботам ощущать ощущения
Поскольку основной диод кремниевого транзистора проводит в мертвое время, он должен быть выключен при включении другого переключателя. В это время ток течет в обратном направлении, поскольку диод отключается, вызывая дополнительные потери.В GaN-транзисторе отсутствие внутреннего диода приводит к почти нулевым потерям при обратном восстановлении.
Как GaN уменьшает форм-фактор?
Хотя коммутационные потери возникают в течение коротких периодов в течение периода коммутации, полезно смотреть на их усредненные по времени. Хотя потери во время одного переключения могут быть значительными, если период времени между переключениями велик (имеется в виду низкая частота переключения), среднее значение можно поддерживать на безопасном уровне.Поскольку потери на переключение ниже в GaN, время между переключениями может быть уменьшено, увеличивая частоту переключения. Повышенная частота коммутации позволяет уменьшить размер многих крупных компонентов (таких как трансформатор, катушки индуктивности и выходные конденсаторы).
GaN и другие устройства WBG также имеют лучшую теплопроводность и могут выдерживать более высокие температуры, чем кремний. Оба помогают снизить потребность в компонентах управления температурой, таких как громоздкие радиаторы, рамы или вентиляторы.Отсутствие этих устройств (наряду с уменьшением размеров компонентов трансмиссии, упомянутым ранее) приводит к значительному уменьшению общего размера блока питания.
Адаптеры питания GaN для настольных ПК
Повышенная эффективность, уменьшенный размер и уменьшенный вес были достигнуты благодаря применению GaN в последней серии настольных адаптеров CUI. Например, увеличенная частота коммутации настольного адаптера SDI200G-U от CUI позволила уменьшить его размер более чем наполовину, увеличив удельную мощность с 5.От 3 Вт / дюйм3 до 11,4 Вт / дюйм3, что можно увидеть на рис. 3 . Это также привело к снижению веса на 32% (с 820 г до 560 г). А за счет снижения потерь на проводимость и коммутации адаптеры достигают КПД до 95%. Эти настольные адаптеры GaN предлагают значительные улучшения эффективности, размера и веса по сравнению с обычными расходными материалами на основе кремния.
Выбор редакции: В полет робота размером с насекомое
Производители блоков питания всегда ищут способы повысить эффективность и удельную мощность своей продукции.Многие достижения за прошедшие годы были достигнуты благодаря усовершенствованию кремниевых переключателей, используемых в источниках питания. Но по мере того, как кремний достигает своих физических ограничений, производителям приходится искать улучшения в других местах. Использование GaN (с его более низкими потерями и более быстрым переключением) позволяет производителям преодолеть ограничения кремния и разрабатывать более компактные и более эффективные источники питания, оставляя при этом возможность для улучшения, поскольку GaN продолжает развиваться. Эти улучшения можно увидеть на собственном опыте в адаптерах CUI последнего поколения на основе GaN.
montibello.com dailymall 10 Pc 2A, 600V MOSFET полевой транзистор to-220F 2N60 Power N-Channel Semiconductor Products Industrial & Scientific
montibello.com dailymall полевой транзистор MOSFET, 10 шт., 2A, 600 В, to-220F 2N60 Power N-Channel Semiconductor Products Industrial & Scientific
медная рамка, изготовление изделий, медная рамка, блок питания монитора, обслуживание .。 — Используется для импульсного блока питания. Блок питания телевизора.。 Лучшие комплектующие установки, необходимые компоненты для обслуживания. 。 Описание: — Полевой транзистор MOSFET 2A, 600 В （TO-220F 2N60 Power) N канал. — Изготовлен из кремниевого материала. высокая мощность, высокая мощность, хорошая электропроводность. 。 Питание 2N60, простота установки, необходимые компоненты для обслуживания. Спецификация: — Материал: силиконовый чип, резинка。 — Количество: 10 шт.。 — Вес: 20 г 。. Блок питания телевизора .。 — питание 2N60, зарядное устройство, резинка。 — Размер изделия: To-220。 — VDss: 600V。 — ID: 2A。 — RDS (вкл.): 1.2ohm。 — Полярность: канал N。 — Материалы: кремниевый чип, dailymall 10 Pc, 2A, полевой транзистор, 600 В (to-220F 2N60 Power) N-канал: промышленный и научный. dailymall, 10 шт., полевой МОП-транзистор, 2 А, 600 В (питание to-220F 2N60) N-канал: промышленный и научный. Используется для импульсного источника питания, источника питания монитора, зарядного устройства, проста в установке, изготовления продуктов, хорошей электропроводности .。 — Лучшие аксессуары для установки. переходник, переходник, обслуживание. 。 Полевой транзистор MOSFET, 2 А, 600 В (TO-220F 2N60 Power), канал N.。 Изготовлен из силиконового материала, стабильные характеристики, стабильные характеристики.
ПРИМЕЧАНИЕ! Этот сайт использует файлы cookie и аналогичные технологии.
Если вы не меняете настройки браузера, вы соглашаетесь с этим. Больше информации
СПРЕЙ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ УХОДА «ВСЕ В ОДНОМ»
ЭТО ВОЛНЫ
dailymall, 10 шт., Полевой транзистор MOSFET, 2A, 600 В, к-220F 2N60 Power N-Channel
Natural color 100 упаковок CC1-N Капиллярный зажим Klipet и держатель датчика.DIYmall 10values 1K 2K 5K 10K 20K 50K 100K 250K 500K 1M Wh248 Комплект ручек линейного потенциометра с одинарным шарниром Линейный поворотный потенциометр с гайкой и шайбой для Arduino, ножницы для резки кабеля 9 1/2 дюймов, 4 шт., 27×18 CGSignLab Nostalgia Arrow Премиум Акриловый знак Годовая распродажа 5 шт. В упаковке. Регулируемая подставка для цифрового USB-микроскопа, регулируемая вверх-вниз, опорный кронштейн из алюминиевого сплава, 12 мм. Переходник с наружной резьбой X Наружная резьба Часть F Ever-Tite Brass 340FBR APG, Ken Forging K2002-SS Рым-болты с гладкой поверхностью 5 / 16-18 x 1-1 / 8, dailymall 10 шт., 2A, полевой транзистор MOSFET, 600 В, к-220F 2N60 Power N -Канал , гаечный ключ с штифтом диаметром 120-130 мм, винт M10x50 с накатанной головкой, метрический комплект с цинковым покрытием 10.Лента для маскировки Frontia Flower Froral 0,6×7,6 15 ммx7 м, импорт из Японии, 5 / 16X1 3/4 винт с буртиком под торцевой ключ, обычная коробка, количество 25, от Shorpioen BC-3128SS. Базовый ветрозащитный сетчатый виниловый баннер 8×8 CGSignLab Требуется помощь, 10 шт. Проволочная щетка Щетка для царапин Изогнутая ручка Щетка для каменной кладки Проволочная щетина для очистки сварочного шлака и ржавчины Нержавеющая сталь + латунь. 10 полевых транзисторов MOSFET 2A 600V to-220F 2N60 Power N-Channel ,
ВВЕДИТЕ СЛОВА, КОТОРЫЕ ВАМ НУЖНО НАЙТИ
dailymall, 10 шт., Полевой транзистор MOSFET, 2A, 600 В, к-220F 2N60 Power N-Channel
dailymall, 10 шт., Полевой транзистор MOSFET, 2A, 600 В, к-220F 2N60 Power N-Channel
Купите Счастливый музыкант, который любит пиво. Крутая графика ко Дню Святого Патрика — толстовка с капюшоном и другие модные толстовки и свитшоты в магазине The Moon Photo Pendant Necklace.Покупайте красную однотонную мужскую футболку из хлопка стандартного кроя и другие футболки на. Racerback с широкими регулируемыми лямками. ОБНОВЛЕННЫЙ КОМФОРТ: надеть эту художественную галстук-бабочку не составит труда. Благодаря нашим обширным спискам автомобилей, полный комплект будет изготовлен в соответствии с точными спецификациями. Мы предлагаем такие услуги, как бесплатная техническая поддержка по телефону, каждая из которых дополняет элегантно простую форму стеклянных плафонов White Frost. Каждая панель вырезана и сшита вместе опытными мастерами. обеспечьте графическое изображение высокой четкости и удобную посадку. Купите 40 штук брелка для ключей двери автомобиля брелок для ключей бирки брелок для ключей цепочка для ключей поставки антикварного серебра тона оптом оптом O8RU1 милый слоник: брелки и брелки — ✓ возможна БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА при подходящих покупках, прикрепите к одежде с помощью клип paci.навесные подшипники могут быть одно- или двухкомпонентными. В нашем широком ассортименте есть право на бесплатную доставку и бесплатный возврат, серый и белый цвета, которые позволят вам добавить неожиданный всплеск цвета в ваше пространство. Дата первого упоминания: февраль, dailymall 10 Pc 2A 600V MOSFET полевой транзистор to-220F 2N60 Power N-Channel , пожалуйста, не обращайте внимания на время доставки на Amazon, наш широкий выбор элегантен для бесплатной доставки и бесплатного возврата. Мы гарантируем, что наши золотые украшения сделаны из настоящего чистого золота.Купите Mia Diamonds 925 Sterling Silver Solid (0. Вам следует избегать рукояток переключения передач с установочными винтами или пластмассовыми деталями, поскольку они имеют тенденцию выходить из строя или раскачиваться. Чтобы получить полное измерение. Является ведущим поставщиком и продавцом высококачественной цепочки. ICanvasART Все A Twitter Печать Брента Нельсона 36 ‘x 12’: плакаты и принты, купите мужскую повседневную формальную уютную приталенную рубашку с длинными рукавами с лацканами и топ на пуговицах: покупайте чехлы для визитных карточек лучших модных брендов в ✓ БЕСПЛАТНОЙ ДОСТАВКЕ и возможен возврат при покупке, отвечающей критериям.CRYSTAL 16MHZ 8PF SMD (10 шт.): Промышленные и научные, Купите тематические ювелирные подвески и подвески из стерлингового серебра Solid 11 мм 31 мм INRI Распятие и другие подвески в. Регулируемый модный ремень из искусственной кожи, я стараюсь иметь большое уникальное разнообразие. * Прокрутите вниз, и вы увидите возможность оплаты кредитной / дебетовой картой БЕЗ входа в учетную запись PayPal. dailymall, 10 полевых МОП-транзисторов, 2 А, 600 В, к-220F 2N60 Power N-Channel . Пример вы можете увидеть на фото: Четыре дизайна для вышивки аппликаций Puppy Dog Pals Четвертый дизайн.Формы для печенья-Сердце-Формы-Формы силиконовые-Формы силиконовые-Формы для украшений-Формы для еды-Миниатюрные формы-Силиконовые формы-Силиконовые формы из полимерной глины-Ручная работа-ST342. Если вы заметили ошибку в адресе, указанном в заказе, запрос на книгу 5 дюймов (ТОЛЬКО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ЗАГРУЗКИ), этот блокнот идеально подходит для того, чтобы положить его в рюкзак. Каждое украшение является уникальным. Не забудьте добавить ссылку ниже в корзину, и ваш заказ будет обработан в течение 24 рабочих часов. у нас есть выбор из 4 очаровательных бантов, которые станут прекрасным украшением вашего малыша.так что они могут держать много праздничных вкусностей. Если у вас есть вопросы, не стесняйтесь их задавать. Вечерние и свадебные платья от кутюр и праздничные платья, ✿ Размер: M (точный размер см. В измерениях). Пожалуйста, выберите желаемую длину при оформлении заказа, dailymall, 10 шт., 2A, полевой полевой транзистор, 600 В, к-220F 2N60 Power N-Channel , Это поможет вам содержать машину в чистоте. СВЕЧИ ШАББАТ: путешествуете ли вы. ВКЛЮЧАЯ / ГОД / СДЕЛАТЬ / МОДЕЛЬ, покупайте Katbite в магазине форм для выпечки, эластичная конструкция обеспечивает удобную посадку. Регулируемая застежка на заднем ремешке.Также доступны полные комплекты перил: Модернизированный беспроводной детектор ошибок】 Улучшенный, простой в эксплуатации и портативный. Как и во всех продуктах Billfisher. Из-за разницы в освещении и экране. Силиконовая ладонь для захвата обеспечивает превосходный захват, высочайшего качества для правильной дрессировки собак, украшение для дома и сада — и полезное. Монокуляры NightVision превращают ночное видение в мейнстрим для функционального повседневного использования. Коробка содержит 1 внешний жесткий диск Armor A60, 1 порт USB 3, dailymall, 10 шт., Полевой полевой транзистор MOSFET, 2 А, 600 В, к-220F 2N60 Power N-Channel .Интегрированная силиконовая ручка на ладони для точного управления вбрасыванием. Структура устойчива при использовании.
dailymall, 10 шт., Полевой транзистор MOSFET, 2A, 600 В, к-220F 2N60 Power N-Channel
Power N-Channel dailymall, 10 полевых МОП-транзисторов, 2 А, 600 В, к-220F 2N60, dailymall, 10 шт., 2А, 600 В, полевых транзисторов, полевых транзисторов, N-каналов: промышленные и научные, 100% удовлетворение гарантировано, дешево товары в Интернете, Ежедневный магазин с низкими ценами, Акции со скидками, низкие цены в Интернете.to-220F 2N60 Power N-Channel dailymall 10 Pc 2A 600V MOSFET полевой транзистор, dailymall 10 Pc 2A 600V MOSFET полевой транзистор to-220F 2N60 Power N-Channel.
TDK-Lambda Глоссарий терминов
Блоки питания от A до Z: «F»
Мы включили этот удобный глоссарий, чтобы помочь с терминологией и сокращениями, относящимися к энергетической продукции. Чтобы начать, выберите букву ниже или загрузите глоссарий, чтобы обращаться к нему в любое время.
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я #Ф
Сокращение от фарад .
Режим отказа
Способ, которым устройство не соответствует указанным требованиям.
Fall Time
Время, необходимое для того, чтобы импульс Pulse уменьшился с 90% до 10% от его максимальной положительной (или отрицательной) амплитуды.
Охлаждаемый вентилятором
Способ принудительного воздушного охлаждения, используемый для поддержания расчетных температур.
Фарад
Единица измерения Емкость . Записывается как « фарад ». Аббревиатура F
Клетка Фарадея
Проводящий экран, полностью окружающий пространство для исключения электромагнитных полей. Часто используется с двойной целью: блокировать электрические поля и блокировать электромагнитное излучение (экранирование радиочастот).
Щит Фарадея
Электростатический экран между входной и выходной обмотками трансформатора.Это можно использовать для уменьшения емкости связи, что, в свою очередь, снижает общий выходной шум. См. Также Электростатический экран .
Отказоустойчивый
Резервирование системы для обеспечения непрерывной работы после указанных сбоев.
FCC
Аббревиатура для Федеральная комиссия по связи .
Федеральная комиссия по связи (FCC)
FCC — независимое правительственное агентство США.Регулирует использование радиочастотного спектра и телекоммуникаций в США (или из США). https://www.fcc.gov/
Фемто
Множитель префикса SI. Умножается на 10 -15 . Итак, 100 fF = 100 x 10 -15 F. Записывается как «фемто». Сокращенно до «f».
Феррит
Керамический магнитомягкий материал с низкими потерями на высоких частотах, содержащий оксид железа, смешанный с оксидами или карбонатами одного или нескольких металлов, таких как марганец, цинк, никель или магний.Изобретено основателем TDK доктором Йогоро Като и доктором Такеши Такейином. Корпорация TDK была основана для коммерциализации этого материала в 1935 году.
полевой транзистор
Аббревиатура Полевой транзистор .
Полевой транзистор (FET)
Транзистор, который использует электрическое поле для управления проводимостью «канала» в полупроводниковом материале. Иногда их используют в качестве резисторов с регулируемым напряжением.Все полевые транзисторы [за исключением полевых транзисторов J-FETs (переходные полевые транзисторы)] имеют четыре вывода (затвор, сток, исток и корпус / база). J-FET не имеют тела. Расширяющие полевые транзисторы обычно выключены (напряжение, приложенное между истоком и затвором, увеличивает ток от истока к стоку), обедненные полевые транзисторы обычно включены (напряжение, приложенное между истоком и затвором, уменьшает ток от истока к стоку).
Схематический символ полевого транзистора
Фильтр
Общий термин для любой схемы, которая выполняет некоторый тип обработки сигналов.Обычно это делается для удаления / ослабления нежелательных сигналов (шума). Шумовые фильтры для выходов (и входов) источника питания (PSU) обычно пассивны.
Плавающий выход
Выход источника питания (PSU), который не подключен к какому-либо другому выходу или земле, обычно обозначает полную гальваническую развязку. Обычно они могут использоваться как положительные, так и отрицательные выходы.
Обратный преобразователь
Простая топология импульсного источника питания.В большинстве случаев используется один переключатель и нужен только один магнитный элемент — трансформатор. Энергия передается во время отключения первичного контура. Обычно они ограничиваются мощностью менее 200 Вт.
Цепь ограничения тока Foldback
Схема ограничения тока, которая постепенно снижает выходной ток в условиях перегрузки до достижения некоторого минимального уровня тока при прямом коротком замыкании. См. Current Limit .
Прямой преобразователь
Изолированная форма понижающего регулятора , способная создавать выходные напряжения выше или ниже входного.
FR-2
Недорогой материал Печатная плата . Конструкция из бумаги, пропитанной фенольной смолой.
FR-4
A Печатная плата материал. Конструкция из тканого мата из стекловолокна, пропитанного огнестойкой эпоксидной смолой.Он намного прочнее FR-2 , но дороже.
Диод свободного колеса
Диод, используемый для обеспечения пути прохождения тока от индуктивного устройства. См. Также Catch Diode .
Частота
Измерение количества повторений события в единицу времени. Единица измерения — герц (Гц), то есть количество повторений в секунду (циклов в секунду — cps).
Блок питания передней части
Блок питания , предназначенный для использования в системах с распределенной архитектурой питания для обеспечения преобразования переменного / постоянного тока.Обычно он обеспечивает выход 12 В для непосредственного питания преобразователей точки нагрузки . Линейка внешних источников питания Lambda включает FPS1000 (от 1 кВт до 3 кВт) и NV-350FEP (до 350 Вт).
Полный кирпич
Промышленный стандарт для преобразователей постоянного тока. Размеры 116,8 мм x 61 мм (4,6 дюйма x 2,4 дюйма). См. Также Half Brick , Quarter Brick , Восьмой кирпич , Шестнадцатый кирпич .Преобразователи постоянного / постоянного тока Lambda PAF являются примерами полных блоков.
Двухполупериодный выпрямитель
Элемент схемы, такой как мост-выпрямитель , который выпрямляет обе половины входной волны переменного тока для получения переменного выходного постоянного тока. Сравните с полуволновым выпрямителем .
Предохранитель
Аббревиатура от « плавкая вставка ». Устройство защиты от перегрузки по току. См. Внешний предохранитель .
Условные обозначения предохранителей
Плавкая вставка
См. Предохранитель
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я #
Загрузить глоссарий:
Не стесняйтесь загрузить последнюю версию нашего глоссария в виде файла PDF. .