Ešte jeden prvok, ktorý treba pridať k nám zoznam elektronických komponentov je N-kanálový MOSFET tranzistor s názvom IRF520. Je to tranzistor, ktorý môžete nájsť v rôznych formátoch, a to ako nezávislých na pridanie do vašich obvodov, tak aj v module, ak chcete viac pohodlia.
V tomto článku uvidíme všetky podrobnosti a technické špecifikácie IRF520 a tiež príklad toho, ako by sa používal s Arduinom.
Čo je to N-kanálový MOSFET tranzistor? a ako to funguje
Un MOSFET (metal-oxid-polovodičový tranzistor s efektom poľa) Je to typ tranzistora s efektom poľa, ktorý je široko používaný v modernej elektronike. N-kanálová verzia je tá, ktorá nás v tomto prípade zaujíma, a to znamená, že väčšina nosičov náboja, ktoré vedú prúd, sú elektróny (záporné náboje).
Ako viete, MOSFET má tri terminály, ako je vidieť na obrázku vyššie, ako napr brána, odtok a zdroj. To znamená, že ovládanie otvára alebo zatvára tok prúdu, ktorý prechádza kanálom zo zdroja do odtoku, pričom zdroj je tam, kde prúd vstupuje, a odtok, kde prúd odchádza.
Prevádzka N-kanálového MOSFETu je založená na vytvorenie vodivého kanála medzi odtokom a zdrojom privedením kladného napätia na bránu. Predstavte si sendvič: vrstva polovodičového materiálu typu P (s dierami ako väčšinovými nosičmi) pôsobí ako chlieb a medzi týmito vrstvami je vrstva oxidu (izolátor) a vrstva polovodičového materiálu typu N (s elektrónmi ako nosičmi) . Keď sa na bránu privedie kladné napätie vzhľadom na zdroj, vytvorí sa elektrické pole, ktoré priťahuje voľné elektróny z materiálu typu N smerom k rozhraniu medzi oxidom a materiálom typu P.
Tento Akumulácia elektrónov v oblasti blízko brány tvorí vodivý kanál typu N. Tento kanál funguje ako most medzi odtokom a zdrojom a umožňuje prúdenie prúdu. Zmenou napätia na bráne je možné ovládať šírku kanála a tým aj množstvo prúdu tečúceho medzi odtokom a zdrojom. Ak sa napätie hradla odstráni, kanál zmizne a prúd sa preruší.
Keď na bránu nie je privedené žiadne napätie, neexistuje žiadne elektrické pole, ktoré by priťahovalo elektróny a vytváralo kanál. Preto je zariadenie v odpojenom stave a nevedie prúd. Privedením kladného napätia na bránu sa a elektrické pole, ktoré priťahuje elektróny a tvorí kanál. Čím vyššie je napätie, tým širší je kanál a tým väčší prúd môže pretekať.
Ako už viete, tieto tranzistory MOSFET sa používajú pre širokú škálu rôznych aplikácií, fungujú ako zosilňovače slabého signálu, pre spínače pre digitálne obvody, striedavé striedače alebo ako ovládače motora, čo bude príklad, ktorý uvediem neskôr. umožňuje ovládať rýchlosť a smer jednosmerného motora.
Čo je IRF520?
El IRF520 Je to unipolárny N-kanálový MOSFET tranzistor, ako som už spomenul. Je navrhnutý tak, aby zvládol relatívne vysoké prúdy a napätia. Je to veľmi obľúbený komponent v elektronike vďaka svojej všestrannosti a jednoduchosti použitia.
Pinout a technické vlastnosti IRF520
L technické vlastnosti IRF520 Mierne sa líšia v závislosti od výrobcu a verzie zariadenia, ale tu je súhrn typických špecifikácií, ktoré nájdete v ich údajovom liste:
- Napätie zdroja odtoku (Vds): Zvyčajne je to 100 V, čo znamená, že dokáže vydržať potenciálny rozdiel až 100 voltov medzi odtokom a zdrojom.
- Trvalý odberový prúd (Id): okolo 9.2 A pri 25 °C, aj keď sa to môže líšiť v závislosti od straty energie.
- odolnosť proti vznieteniu: Typicky 0.27 ohmov, toto je odpor medzi kolektorom a zdrojom, keď je MOSFET plne zapnutý. Nižší odpor znamená nižšie straty rozptylom.
- Napätie zdroja brány (Vgs): Zvyčajne je to 10 V, ale prahové napätie (minimálne napätie potrebné na zapnutie MOSFETu) je nižšie.
- Disipačná sila: okolo 60W, ale na prevádzku pri tomto výkone je potrebný vhodný chladič.
- Balenie: Zvyčajne sa dodáva ako TO-220, bežný plastový obal pre výkonové tranzistory.
- Nízka spínacia strata- IRF520 je známy svojim rýchlym spínaním, čo znamená, že dokáže veľmi rýchlo zmeniť stav (zapnúť/vypnúť), čím sa minimalizujú straty energie.
- Vysoká spoľahlivosť: Je to robustné a spoľahlivé zariadenie, ideálne pre priemyselné a spotrebiteľské aplikácie.
- ľahko ovládateľný- Dá sa ovládať pomocou nízkonapäťových digitálnych signálov, vďaka čomu je kompatibilný s mikrokontrolérmi, ako je Arduino.
Rovnako ako tranzistory má tri špendlíky alebo pinout, že hradla, zdroja a zvodu, že ak sa pozriete na tranzistor z jeho prednej strany, to znamená, ako to vyzerá na predchádzajúcej fotografii, zistíte, že kolík vľavo je 1 zodpovedajúci hradlu, centrálny kolík Je z odtoku alebo 2 a 3 zodpovedá tomu vpravo, ktorý je zdrojom.
Formáty a kde kúpiť
Okrem TO balenie o ktorých som sa už zmienil, existujú tiež moduly s IRF520 ktoré zahŕňajú väčšie možnosti pripojenia. Jeho cena je lacná a nájdete ho v mnohých obchodoch s elektronikou, aj na Amazone:
Príklad použitia IRF520 s Arduinom
Nakoniec uvedieme príklad aplikácia IRF520 s našou obľúbenou doskou, Arduino UNO. V tomto prípade sa použije modul HCMODU0083 s IRF520, ktorý funguje ako ovládač pre jednosmerné alebo jednosmerné motory. Tu je možné vykonať veľmi presné riadenie pomocou PWM impulzov ako techniky a riadením premenlivého vstupného napätia možno dosiahnuť kontrolu nad rýchlosťou motora.
Obvod na testovanie IRF520 je veľmi jednoduchý, stačí vytvoriť obvod, ktorý je na predchádzajúcom obrázku, pomocou potenciometra, 9V batérie a motora. Čo sa týka zapojenia, tak prepojíme 5V GND a VCC výstupy dosky Arduino s potenciometrom a tie tiež s príslušnými GND a VCC modulu IRF520 a tiež s analógovým pinom 3 Arduina. Čo sa týka SIG nášho modulu, ten bude pripojený priamo na pin 9 dosky Arduino pre ovládanie pomocou PWM impulzov. Okrem toho musíte v našom prípade pripojiť Vin modulu k 9V batérii, hoci by to fungovalo s akoukoľvek 5 až 24V batériou. Nakoniec sa jazýček označený Out na module s V+ a V- pripojí k dvom svorkám motora.
/*
IRF520-MOSFET Módulo controlador para motor CC
*/
#define PWM 3
int pot;
int out;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(PWM,OUTPUT);
}
void loop() {
pot=analogRead(A0);
out=map(pot,0,1023,0,255);
analogWrite(PWM,out);
}