วงจรมอสเฟตกําลัง

      วงจรมอสเฟตกําลัง

มอสเฟส (Mosfet Transistor)

Filed in อุปกรณ์อิเล็คทรอนิคส์ on Jul.08, 2009

• สวัสดีครับเืพื่อนๆ สำหรับในวันนี้ผมได้ทำบทความเกี่ยวกับอุปกรณ์อิเล็คทรอนิคส์ที่มีใช้อยู่ใน Parts ของโน๊ตบุ๊คครับ เป็นชิ้นอุปกรณ์เล็ก (Component) ที่มีความสำคัญชิ้นหนึ่งครับ เพื่อนๆ ที่เป็นนักอิเล็คทรอนิคส์ก็คงจะรู้จักกันดี? แต่เพื่อนๆ อีกหลายท่านที่ยังไม่รู้จัก? หากได้อ่านบทความนี้จบ? ก็คงจะได้เข้าใจดีขึ้นนะครับ

• ทรานซิสเตอร์แบบมอสเฟต( metal?oxide?semiconductor field-effect transistor MOSFET) เป็นทรานซิสเตอร์ ที่ใช้อิทธิพลสนามไฟฟ้าในการควบคุมสัญญาณไฟฟ้า โดยใช้ออกไซด์ของโลหะในการทำส่วน GATE นิยมใช้ในวงจรดิจิตอล โดยนำไปสร้างลอจิกเกตต่างๆเพราะมีขนาดเล็ก

MOSFET ประกอบด้วยสามส่วน คือ

• GATE เป็นส่วนที่ทำมาจากออกไซด์ของโลหะ โดยสร้างให้เกิดความต่างศักย์ตกคร่อมระหว่างแผ่นสองแผ่นเพื่อ สร้างสนามไฟฟ้าเพื่อควบคุมการเข้าออกของสัญญาณไฟฟ้า
• SORCE เป็นส่วนขาเข้าของสัญญาณ
• DRAIN เป็นส่วนขาออกของสัญญาณ

Mosfet ตัวถัง แบบ SOT-89

Mosfet ตัวถัง แบบ TO-220AB และ ตัวถัง TO-263

การตรวจวัด มอสเฟท แบบชาวบ้านๆ (ไม่ต้องพูดถึงทฤษฎีมากนัก)

• ใช้รูปด้านบนที่เป้นตัวสามขา เป็นชุดทดลองในครั้งนี้นะครับ

ต้องคายประจุก่อนทุกครั้ง ก่อนวัด และก่อนบัดกรี มอสเฟท

• อันดับแรกครับ การจะวัดมอสเฟท ต้องทำการ คายประจุก่อนวัดทุกครั้ง ดังนี้ครับ
• เริ่มต้นด้วยการ ตั้งมิเตอร์ไปที่ Rx1 สายสีดำจับที่ขากลาง  สายสีแดงจับที่ขาซ้าย (เราเรียกว่าเป็นการไบอัสไฟลบ เพื่อเป็นการคายประจุในตัวมอสเฟทนะครับ ) เสร็จแล้วย้ายสายสีแดงไปที่ขาขวาสุด  เข็มมิเตอร์ต้องอยู่นิ่งๆ ครับ

วิธีการวัด มอสเฟท ว่าดีหรือเสีย

• รูปที่ 1  สายมิเตอร์สีดำจับที่ขากลาง สายมิเตอร์สีแดงจับที่ขาขวา  เข็มมิเตอร์ต้องไม่ขึ้นนะครับ (เพราะเราได้ทำการคายประจุตามหัวข้อด้านบนแล้ว)
• รูปที่ 2 ให้ย้ายสายมิเตอร์สีดำมาแตะที่ขาซ้ายสุดสักพัก  แล้วย้ายสายมิเตอร์สีดำไปแตะที่ขากลางอีกครั้ง(โดยสายมิเตอร์สีแดงยังคงแตะอยู่ที่ขาขวาสุด)  เข็มมิเตอร์ต้องขึ้น ตามรูปที่ 3 ครับ ถ้าไม่ขึ้นหรือขึ้นน้อย กว่าครึ่งสเกล ก็จัดได้ว่า มอสเฟทนั้นอาจมีปัญหาในการนำกระแสครับ
  

Fet แบบ 8 ขา บนเมนบอร์ดโน๊ตบุ๊คนะครับ  สังเกตุจาก  ลักษณะขา 1 -3  เชื่อมต่อถึงกันหมด เป็นขา Sorce

ขาที่ 4 แยกอิสระ 1 ขา เป็นขา Gate (ไว้ไบอัสนั่นเองครับ)

ส่วนขาที่ 5 – 8 เชื่อมต่อถึงกันหมด เป็นขา Drain

• การสังเกตุ มอสเฟส 8  ขา บนเมนบอร์ดโน๊ตบุ๊ค

  • ให้ดูลายวงจร จะเห็นว่า ขาของตัวอุปกรณ์นั้นจะวางบนลายวงจร บนตำแหน่งเดียวกัน เป็นส่วนใหญ่  และจะมีอักษรพิมพ์ไว้เป็น Q เช่น PQ3 ตามรูป ด้านบนนะครับ? แต่ถ้าเป็นประเภท IC ขาแต่ละขาจะแยกลงบนลายวงจร เป็นแบบ 1 ต่อ 1 ครับ นั่นหมายถึง ไอซี 8 ขา ก็จะมีลายวงจร 8 ตำแหน่ง ไม่ต่อถึงกันแบบรูปของ PQ3 ตามตัวอย่างครับ อีกอย่างหนึ่งก็คือ อักษรที่พิมพ์ไว้ข้างๆ ของ IC จะเป็น U ซะมากกว่าครับ

• การวัดขามอสเฟสแบบ 8 ขา ตามตัวอย่าง (ต้องถอดออกมาวัดนะครับ)

  • คายประจุก่อนทุกครั้ง ก่อนวัด และก่อนบัดกรี มอสเฟท? (เอาปลายสายวัดมิเตอร์ ช้อตระหว่างขา 3 กับ 4 ครับ

  • ต่อจากนั้น เอาสายมิเตอร์สีแดง จับที่ ขา 1-3 ขาใดขาหนึ่ง(เพราะมันเป็นขาเดียวกัน) และเอาสายมิเตอร์สีดำจับที่ขา 5 – 8 ที่อยู่อีกฝั่งหนึ่ง เข็มมิเตอร์ไม่ควรจะขึ้นนะครับ (ถ้าขึ้น ให้ไปทำการคายประจุก่อน แล้วกลับมาทำอีกครั้ง? ถ้ายังขึ้นแสดงว่า เฟท ช้อตนะครับ)
  • ต่อจากนั้นเอาสายมิเตอร์สีดำ ไปแตะขา4 แล้วนำกลับไปแตะที่ขา 5-8 (ขาใดขาหนึ่งนะครับ) ถ้ามอสเฟตทำงานได้ เราจะเห็นเข็มมิเตอร์จะวิ่งจากซ้ายไปขวาได้แล้ว  นั่นแสดงว่าในเบื้องต้นมอสเฟทตัวนี้ ใช้งานได้ครับ? แต่ถ้าไม่ขึ้นก็แสดงว่าเสียนะครับ หรืออาจเป็นว่าเพื่อนๆกำลังวัดอุปกรณ์ชิ้นอื่นอยู่ที่ไม่ใช่มอสเฟตแบบตามตัวอย่างครับ  หรืออาจเป็นมอสเฟต ชนิดที่ผมยังไม่ได้พูดถึง นะครับ

การวัดมอสเฟต 8 ขา ดี เสีย ในขณะที่อยู่ในวงจรตามรูป

• ให้ตั้งมิเตอร์ Rx1 เอาสายมิเตอร์ดำ หรือแดงก็ได้ แตะไปที่ขาของมอสเฟตในตำแหน่ง ขา 1-3 ขาใดขาหนึ่งก็ได้  และสายมิเตอร์ที่เหลือ ก็แตะกับตัวมอสเฟท ในตำแหน่งขาที่ 5-8 ขาใดขาหนึ่งนะครับ  เข็มมิเตอร์ต้องไม่ขึ้นแบบสุดทางฝั่งขวา  โดยการวัดอีกครั้งให้กลับขั้วสาย แดง เป็น ดำ และ ดำ เป็นแดง วัดอีกครั้ง เหมือนเดิมครับ ถ้าเข็มมิเตอร์ยังคงขึ้นสุดทางฝั่งขวา ในเบื้องต้นให้สันนิษฐานไว้ก่อนว่า มอสเฟทช้อตครัับ (การวัดที่แน่นอนที่สุดคือ ถอดออกมาวัดนอกวงจรครับ)  เพราะตามหลักการมันต้องขึ้ และไม่ขึ้น หรืออาจขึ้นน้อยกว่า ถึงจะไม่ช้อต
• เป็นยังไงบ้างครับเพื่อนๆ  พอทำได้ หรือได้ความรู้บ้างไม๊ครับ? เพื่อนๆ ท่านใดมีข้อสงสัยใด ก็ comment ไว้ด้านล่างนะครับ

ข้อควรทราบ

• หากการไบอัสที่ขาเกรท เป็นการใช้สายมิเตอร์ที่เป็นสีดำ (ไฟบวก) และการทำงานเกิดขึ้นได้  นั่นหมายถึงว่า MosFet ตัวนั้น เป็นชนิด  N-Type

แต่ถ้าเป็นการไบอัสที่ขาเกรท ด้วยสายมิเตอร์สีแดง(ไฟลบ) และการทำงานเกิดขึ้นได้  นั่นหมายถึงว่า MosFet ตัวนั้น เป็นชนิด P-Type

แหล่งข้อมูลอ้างอิงอื่น
MOSFET ในทางดิจิตอลถูก มองว่าเป็นสวิตซ์ โดย nMOS จะเป็นสวิตซ์ที่เมื่อสัญญาณเข้าเป็น “1″ สวิตซ์ก็จะปิด ถ้าไม่สวิตซ์ก็ยังเปิดอยู่ (normal opened switch) ส่วน pMOS จะเป็นสวิตซ์ที่เมื่อสัญญาณเข้าเป็น “1″ สวิตซ์ก็จะเปิด ถ้าไม่สวิตซ์ก็จะปิดอยู่ (normal closed switch) และสัญลักษณ์ทั่วไปจะมีสามขา ขากลางเป็น gate ส่วนอีกสองขาคือ sorce และ drain โดยใช้ใน nMOS เป็นหลักเพื่อสื่อสัญลักษณ์เดียวกับทรานซิสเตอร์ทั่วไปคือ ไฟขา base ไหล ขา Collector จะต่อกับ Emittor ส่วน pMOS ก็จะใส่ bubble ที่ขา gate
การทำงานของ MOSFET

• nMOS เมื่อปล่อยความต่างศักย์สูง จะเกิดสนามไฟฟ้าใน ทิศลงอย่างแรง โฮลใน p-type จะถูกผลักลงมาอยู่ด้านล่าง (ตามรูปที่ประกอบข้างบน) ประกอบกับมีอิเล็กตรอนอิสระบางส่วนถูกดูดขึ้นไปด้านบน ส่งผลให้บริเวณด้านบนมีอิเล็กตรอนอิสระมากจนเป็น n-type ได้เรียกว่า channel สัญญาณไฟฟ้าก็จะไหลผ่านช่วง channel นี้ซึ่งเป็น n-type เหมือนกับ drain และ sorce ได้โดยใช้อิเล็กตรอนอิสระเป็นพาหะ
• pMOS จะทำงานกลับกับ nMOS โดยเมื่อปล่อยความต่างศักย์ต่ำ (โดยมากมักจะติดลบ) จะเกิดสนามไฟฟ้าใน ทิศขึ้นอย่างแรง อิเล็กตรอนอิสระใน n-type จะถูกผลักลงมาอยู่ด้านล่าง ประกอบกับมีโฮลบางส่วนถูกดูดขึ้นไปด้านบน ส่งผลให้บริเวณด้านบนมีโฮลมากจนเป็น p-type ได้เรียกว่า channel สัญญาณไฟฟ้าก็จะไหลผ่านช่วง channel นี้ซึ่งเป็น p-type เหมือนกับ drain และ sorce ได้โดยใช้โฮลเป็นพาหะ  

          จงตอบคำถามต่อไปนี้

1. Field  Effect  Transistor คำย่อคือข้อใด
   ก. FFT                ข. FET
   ค.TEF                 ง. ETF
 
2.Fet แบบ 8 ขา บนเมนบอร์ดโน๊ตบุ๊ค  สังเกตุจาก  ลักษณะขา ใดกับขาใดเชื่อมต่อถึงกันหมด เป็นขา Sorce
   ก. 1-3                         ข. 1-2
   ค. 2-3                         ง.3-4

3.nMOS เมื่อปล่อยความต่างศักย์สูง จะเกิดสนามไฟฟ้าใน ทิศทางแบบใด
  ก.ขึ้นอย่างแรง             ข.ปลานกลาง
  ค.เล็กน้อย                    ง.ลงอย่างแรง

4.pMOS จะทำงานกลับกับ nMOS โดยเมื่อปล่อยความต่างศักย์ จะเป็นอย่างไร
   ก.ต่ำ                             ข.ปลานกลาง
   ค.สูง                             ง.ปกติ

5.การวัดมอสเฟต 8 ขา ดี เสีย ให้ตั้งมิตเตอร์ ไปที่ใด
  ก.Rx100                         ข.Rx10
  ค.Rx1                             ง.Rx1K

6.มอสเฟส 8ขา ประเภท IC ขาแต่ละขาจะแยกลงบนลายวงจร เป็นแบบใด
   ก. 1 ต่อ 1                       ข.1 ต่อ 2
   ค. 1 ต่อ 3                       ง. 2  ต่อ 3

7.SORCE  คืออะไร
  ก.ขาออกของสัญญาณ     ข.ขากลับของสัญญาณ
  ค.ขาขึ้นของสัญญาณ        ง.ขาเข้าของสัญญาณ

8.DRAIN  คืออะไร
  ก.ขาออกของสัญญาณ     ข.ขากลับของสัญญาณ
  ค.ขาขึ้นของสัญญาณ        ง.ขาเข้าของสัญญาณ

9. GATE นิยมใช้ในวงจรใด
  ก.วงจรเรียงกระแส             ข.วงจรอนุกรม
  ค.วงจรดิจิตอล                   ง.วงจรผสม

10. ถ้าเข็มมิเตอร์ยังคงขึ้นสุดทางฝั่งขวา ในเบื้องต้นให้สันนิษฐานว่า
 ก.มอสเฟตปกติ                  ข.มอสเฟตช็อต
 ค.มอสเฟตเสีย                   ง.ถูกทุกข้อ