Mosfet что это такое в магнитоле
Мосфет ( MOSFET ) — это полупроводниковый полевой транзистор с оксидом металла (metal oxide semiconductor field effect transistor). В мире ПК эти электрические компоненты находятся на материнской плате настольного компьютера или ноутбука, а также на блоке питания.
В этой небольшой статье мы попытаемся разобраться что такое мосфеты (mosfet), а также выясним где они используются.
Мосфеты на материнской плате
На ПК мосфеты образуют VRM (модуль регулятора напряжения), который контролирует, сколько напряжения получают комплектующие на материнской плате, такие как процессор или видеокарта.
П роцессоры и видеокарты, имеют строгое рабочее напряжение, и VRM не допус кает его превышения. Мосфеты важны для работы VRM и влияют на количество тепла, выделяемого VRM во время работы. Мосфеты могут довольно сильно нагреется, если вы используете мощную видеокарту. Р адиатор материнской платы охлаждает мосфеты и, следовательно, VRM. Помимо обеспечения стабильности и безопасности всей системы в целом, охлаждение мосфетов важно для любого разгона.
Как они работают
Мосфеты напоминают выключатели, которые включаются и выключаются по сигналу интегральной микросхемы (ИС), называемой ШИМ-чипом/контроллером. Мосфеты быстро включаются и выключаются, что позволяет пропускать большой ток короткими очередями. Это, наряду с другими частями VRM, управляет напряжением, посылаемым на другие комплектующие.
Для охлаждения мосфетов во время экстремальных разгонов, энтузиасты часто используют водяное охлаждение.
Мосфеты и блоки питания
Мосфеты делают то же самое и в блоках питания. Они используются в преобразователях и цепях регуляторов для коммутации в импульсных источниках питания (SMPS).
В SMPS энергия извлекается из розетки перед ее разбиением на небольшие пакеты, а мосфеты работают переключателями. Затем эти пакеты передаются через конденсаторы, индукторы и другие электрические компоненты, способные накапливать энергию. В конце концов, пакеты сливаются в один для получения стабильного электропитания.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
На сегодняшний день, среди достаточного количества разновидностей транзисторов выделяют два класса: p-n - переходные транзисторы (биполярные) и транзисторы с изолированным полупроводниковым затвором (полевые).
Другое название, которое можно встретить при описании полевых транзисторов – МОП (металл – окисел - полупроводник). Обусловлено это тем, что в качестве диэлектрического материала в основном используется окись кремния (SiO2).
Еще одно, довольно распространенное название – МДП (металл – диэлектрик - полупроводник).
Немного пояснений. Очень часто можно услышать термины MOSFET, мосфет, MOS-транзистор. Данный термин порой вводит в заблуждение новичков в электронике.
Что же это такое MOSFET ?
MOSFET – это сокращение от двух английских словосочетаний: Metal-Oxide-Semiconductor (металл – окисел – полупроводник) и Field-Effect-Transistors (транзистор, управляемый электрическим полем). Поэтому MOSFET – это не что иное, как обычный МОП-транзистор.
Думаю, теперь понятно, что термины мосфет, MOSFET, MOS, МДП, МОП обозначают одно и тоже, а именно полевой транзистор с изолированным затвором.
Внешний вид одного из широко распространённых мосфетов - IRFZ44N.
Стоит помнить, что наравне с аббревиатурой MOSFET применяется сокращение J-FET (Junction – переход). Транзистор J-FET также является полевым, но управление им осуществляется за счёт применения в нём управляющего p-n перехода. В отличие от MOSFET'а, J-FET имеет немного иную структуру.
Принцип работы полевого транзистора.
Суть работы полевого транзистора заключается в возможности управления протекающим через него током с помощью электрического поля (напряжения). Этим он выгодно отличается от транзисторов биполярного типа, где управление большим выходным током осуществляется с помощью малого входного тока.
Упрощённая модель полевого транзистора с изолированным затвором.
Взглянем на упрощённую модель полевого транзистора с изолированным затвором (см. рис.). Поскольку мосфеты бывают с разным типом проводимости (n или p), то на рисунке изображён полевой транзистор с изолированным затвором и каналом n-типа.
Упрощённая модель полевого транзистора с изолированным затвором
Основу МДП-транзистора составляет:
Подложка из кремния. Подложка может быть как из полупроводника p-типа, так и n-типа. Если подложка p-типа, то в полупроводнике в большей степени присутствуют положительно заряженные атомы в узлах кристаллической решётки кремния. Если подложка имеет тип n, то в полупроводнике в большей степени присутствуют отрицательно заряженные атомы и свободные электроны. В обоих случаях формирование полупроводника p или n типа достигается за счёт введения примесей.
Области полупроводника n+. Данные области сильно обогащены свободными электронами (поэтому "+"), что достигается введением примеси в полупроводник. К данным областям подключаются электроды истока и стока.
Диэлектрик. Он изолирует электрод затвора от кремниевой подложки. Сам диэлектрик выполняют из оксида кремния (SiO2). К поверхности диэлектрика подключен электрод затвора – управляющего электрода.
Теперь в двух словах опишем, как это всё работает.
Если между затвором и истоком приложить напряжение плюсом (+) к выводу затвора, то между металлическим выводом затвора и подложкой образуется поперечное электрическое поле. Оно в свою очередь начинает притягивать к приповерхностному слою у диэлектрика отрицательно заряженные свободные электроны, которые в небольшом количестве рассредоточены в кремниевой подложке.
В результате в приповерхностном слое скапливается достаточно большое количество электронов и формируется так называемый канал – область проводимости. На рисунке канал показан синим цветом. То, что канал типа n – это значит, что он состоит из электронов. Как видим между выводами истока и стока, и собственно, их областями n+ образуется своеобразный «мостик», который проводит электрический ток.
Между истоком и стоком начинает протекать ток. Таким образом, за счёт внешнего управляющего напряжения контролируется проводимость полевого транзистора. Если снять управляющее напряжение с затвора, то проводящий канал в приповерхностном слое исчезнет и транзистор закроется – перестанет пропускать ток. Следует отметить, что на рисунке упрощённой модели показан полевой транзистор с каналом n-типа. Также существуют полевые транзисторы с каналом p-типа.
Показанная модель является сильно упрощённой. В реальности устройство современного MOS-транзистора гораздо сложнее. Но, несмотря на это, упрощённая модель наглядно и просто показывает идею, которая была заложена в его устройство.
Кроме всего прочего полевые транзисторы с изолированным затвором бывают обеднённого и обогащённого типа. На рисунке показан как раз полевой транзистор обогащённого типа – в нём канал «обогащается» электронами. В мосфете обеднённого типа в области канала уже присутствуют электроны, поэтому он пропускает ток уже без управляющего напряжения на затворе. Вольт-амперные характеристики полевых транзисторов обеднённого и обогащённого типа существенно различаются.
О различии MOSFET'ов обогащённого и обеднённого типа можно прочесть тут. Там же показано, как различные МОП-транзисторы обозначаются на принципиальных схемах.
Нетрудно заметить, что электрод затвора и подложка вместе с диэлектриком, который находится между ними, формирует своеобразный электрический конденсатор. Обкладками служат металлический вывод затвора и область подложки, а изолятором между этими электродами – диэлектрик из оксида кремния (SiO2). Поэтому у полевого транзистора есть существенный параметр, который называется ёмкостью затвора.
Об остальных важных параметрах мосфетов я уже рассказывал на страницах сайта.
Полевые транзисторы в отличие от биполярных обладают меньшими собственными шумами на низких частотах. Поэтому их активно применяют в звукоусилительной технике. Так, например, современные микросхемы усилителей мощности низкой частоты для автомобильных CD/MP3-проигрывателей имеют в составе MOSFET'ы. На приборной панели автомобильного ресивера можно встретить надпись “Power MOSFET” или что-то похожее. Так производитель хвастается, давая понять, что он заботится не только о мощности, но и о качестве звука.
Полевой транзистор, в сравнении с транзисторами биполярного типа, обладает более высоким входным сопротивлением, которое может достигать 10 в 9-й степени Ом и более. Эта особенность позволяет рассматривать данные приборы как управляемые потенциалом или по-другому - напряжением. На сегодня это лучший вариант создания схем с достаточно низким потреблением электроэнергии в режиме статического покоя. Данное условие особенно актуально для статических схем памяти имеющих большое количество запоминающих ячеек.
Если говорить о ключевом режиме работы транзисторов, то в данном случае биполярные показывают лучшую производительность, так как падение напряжений на полевых вариантах очень значительно, что снижает общую эффективность работы всей схемы. Несмотря на это, в результате развития технологии изготовления полупроводниковых элементов, удалось избавиться и от этой проблемы. Современные образцы обладают малым сопротивлением канала и прекрасно работают на высоких частотах.
В результате поисков по улучшению характеристик мощных полевых транзисторов был изобретён гибридный электронный прибор – IGBT-транзистор, который представляет собой гибрид полевого и биполярного. Подробнее о IGBT-транзисторе можно прочесть здесь.
Качество звука один из главных параметров, на который мы ориентируемся при выборе автомобильной магнитолы. Безусловно, внешний усилитель дает значительный прирост громкости и качества, но такой вариант в силу больших дополнительных расходов подходит не всем и не всегда. Что же остается в таком случае? Конечно, использовать ресурсы самой магнитолы, которая, как правило имеет встроенный усилитель мощности. Не секрет, что параметры встроенного усилителя далеко не космос, но и они оказывается могут различаться у разных производителей магнитол.
Обычно, мы читаем в паспорте головного устройства - Мощность 4 х 50 ватт. Это максимальная мощность и она не имеет никакого отношения к реальной мощности которая идет на колонки. Значение имеет какая микросхема Усилителя Низкой Частоты (УНЧ) установлена в данном конкретном устройстве. По большому счету существует не так уж много видов УНЧ, используемых в автомобильных магнитолах. Самая простая и распространенная микросхема TDA 7388, она ставится в большинство дешевых магнитол, имеет максимальную мощность 4 х 40 ватт и номинальную 4 х 25 ватт с КНИ (коэффициент нелинейных искажений) 10%, то есть слушать на максимальной нагрузке в 25 ватт этот звук будет некомфортно.
В штатных головных устройствах Incar серии DTA и XTA используется чип, сделанный по технологии MOSFET. Эта микросхема меньше греется, у нее на одной подложке расположены транзисторы двух видов: полевой и биполярный. Что позволяет уменьшить паразитные шумы и исключить помехи высокой частоты. Чипы, которые изготавливаются по MOSFET-технологии и имеют оптимальное соотношение сигнал/шум. Заявленные 4х80 Вт при нагрузке 2 Ом, это, конечно же, маркетинг, но характеристики данные в паспорте устройства обещают 55 Вт на канал непрерывной мощности RMS, а это уже вполне серьезно. При нагрузке 4 Ом мы имеем, соответственно 4х50 Вт максимальной мощности и 4х30Вт/4Oм 14.4В, 1КГц, 10 %.
Таким образом, приобретая штатное головное устройство Incar, даже при подключении к штатной акустике, вы получаете серьезный выигрыш в качестве звука, благодаря использованию лучшего на сегодня Усилителя Низкой Частоты TDA 7850 MOSFET. Он прекрасно согласуется с 2-омными акустическими системами, имеет низкий уровень паразитных шумов, высокий показатель соотношения сигнал/шум, который соответствует классу HI-FI. Дает насыщенную звуковую картину и отличное звучание.
Представляем новинку этого лета – обновление серии головных устройств Incar DTA. Новую версию отделили от предшественника индексом "2", давайте посмотрим, что нам предлагает производитель на этот раз.
Один из наиболее популярных кроссоверов на российском рынке - Renault Kaptur – получил шикарное обновление в лице мультимедийных комплексов Incar DTA-1408m и Incar DTA-1408. Почему два и чем отличаются? Механическая и автоматическая и автоматическая коробки передач вносят свои особенности в работу головного устройства, эти особенности отражены в соответствующих буквенных индексах после номера модели. .
Новинка особенно понравится владельцам внедорожников, универсалов и хэтчбеков. Корма таких автомобилей настолько подвержена загрязнению, что задние стёкла получили свою систему очистки с щёткой и форсункой омывателя.
Звук с процессором DSP, который впечатляет в новой линейке DTA>>>
Главная / От чего зависит качетство звука
Обзор микросхем звуковых усилителей, используемых в автомагнитолах
Как правило, большинство покупателей автомагнитол часто задаются вопросом: почему при схожих характеристиках различных моделей магнитол, такая существенная разница в их стоимости? И вроде GPS есть и там, и там, и Bluetooth, и ТВ. Конечно, используемые микросхемы в этих модулях разные по качеству, характеристикам, что безусловно сказывается на стоимости. Но одна из не малых статей формирования себестоимости автомагнитолы – это именно используемый тип микросхемы Усилителя Низкой Частоты в выходном каскаде магнитолы (УНЧ). Именно эта микросхема в основном будет влиять на качество получаемого звучания. Безусловно на звук так же влияет и акустика, и проводка, и различные схематические решения интегрирования УНЧ в магнитолу, и внешний усилитель, если такой имеется, и многое другое – но если изначально использовался дешевый УНЧ, то уже никакого кардинального улучшения в звуке добиться будет нельзя. Поэтому, если Вы любитель качественного звучания, перед покупкой обязательно поинтересуйтесь, какой тип микросхемы используется в магнитоле.
Второе частое заблуждение покупателя заключается в не правильной оценке соотношения цена\качество. Если магнитола дорогая, то и звук должен быть на высоте. Кто Вам такое сказал? Например, головные устройства на ОС Android стоят не дешево, но большинство производителей не спешат устанавливать в эти магнитолы дорогие УНЧ, т.к. это еще увеличит конечную цену на и без того не дешевую модель. Поэтому автомобильные магнитолы Android часто поставляются как раз с бюджетными УНЧ. Здесь, при выборе, нельзя оперировать правилом, чем дороже, тем и лучше.
MOSFET. Можно иногда увидеть на магнитолах эту надпись. Если производитель не обманывает, то в его изделии используется микросхема УНЧ, которая изготовлена по технологии MOSFET: на одной подложке размещаются два типа транзисторов – биполярный и полевой. Не вдаваясь в подробности, скажем, что этот симбиоз дает ряд преимуществ таким УНЧ: меньший нагрев микросхемы, как следствие меньше паразитных шумов, отсутствие высокочастотных помех. Микросхемы MOSFET обладают наилучшим показателем параметра соотношение сигнал/шум.
Ниже приводятся основные типы микросхем УНЧ, используемые производителями в магнитолах. Это краткое описание поможет Вам сделать правильный выбор, исходя из потребностей к качеству звука.
2. Усилитель TDA 7850 MOSFET
Характеристики:
– мощность 4 канала x 50Вт/4Oм МАХ. (4х30Вт/4Oм 14.4В, 1КГц, 10 %)
– мощность 4 канала x 80Вт/2Oм МАХ. (4х55Вт/2Oм 14.4В, 1КГц, 10 %)
– изготовлен по технологии MOSFET
Усилитель отлично согласуется с акустикой 2Ом. Имеет низкий уровень паразитных шумов, высокий показатель соотношения сигнал/шум, который соответствует классу HI-FI. Дает насыщенную звуковую картину.
3. Усилитель TDA 7560 MOSFET
Более дешевый аналог модели УНЧ TDA7850. Имеет схожие основные характеристики, но значительно дешевле в стоимости. Разрабатывался специально для использования в автомобиле.
Характеристики:
– мощность 4 канала x 50Вт/4Oм МАХ. (4х30Вт/4Oм 14.4В, 1КГЦ, 10 %)
– мощность 4 канала x 80Вт/2Oм МАХ. (4х55Вт/2Oм 14.4В, 1КГц, 10 %)
Согласуется с акустикой 2Ом. Воспроизводит достаточно достойно, но нет ощущения «прозрачности звука». В целом зарекомендовал себя с положительной стороны.
Критерий оценки звука, конечно-же, сильно индивидуален, и если один слушатель в восторге, то не факт, что другому тоже понравится. Поэтому нужно слушать самому, ведь в конечном итоге большую часть времени в машине будете проводить именно Вы, поэтому и Вам выбирать. А мы лишь попытались немного облегчить Вам задачу.
Внешний вид и функции
Для примера возьмем автомагнитолу Pioneer DEH-5000UB. На передней панели находится большой дисплей с цифро-буквенной индикацией и кнопками управления. Он состоит из 16 символов. Изменить подсветку дисплея позволяют цветовые комбинации из 10 цветов. Основная часть дисплея отображает информацию:
На задней панели расположены USB и вспомогательный (AUX) входы. К ним подключаются внешние аудио источники.
При переключении режима воспроизведения с одного источника на другой возможны перепады громкости звука.
Для выравнивания громкости предусмотрена функция непрерывного сэмплирования. Существует много возможностей для управления встроенным проигрывателем компакт-дисков: выбор папки, выбор дорожки, ускоренная перемотка и пр.
Дополнительный линейный выход через разъем RCA позволяет соединять магнитолу с внешним усилителем или активным сабвуфером, для лучшего звучания низких частот.
Технические характеристики
Звучание звукового устройства определяется прежде всего усилителем мощности. Наша автомагнитола оснащена встроенным 4-канальным усилителем МОСФЕТ 50Wx4. При этом обеспечивается: согласование с акустикой 2 Ом., Hi-Fi класс по соотношению сигнал/шум, низкий выходной шум. Это обеспечивает чистоту и насыщенность звучания при воспроизведении музыки разных жанров.
Руководство по эксплуатации
В комплекте прилагается инструкция по применению магнитолы Pioneer MOSFET 50Wx4. Руководство содержит 5 основных пунктов:
- Перед началом эксплуатации.
- Управление устройством.
- Регулировки аудиопараметров.
- Начальные настройки.
- Другие функции.
Каждый пункт подробно описывает назначение элементов управления устройства, настройку качества звучания, работу с тюнером и внешними устройствами.
Настройка
При настройке магнитолы Пионер все действия производятся с помощью специального джойстика MULTI-CONTROL. Мануал содержит подробную инструкцию по регулировке различных параметров.
Таким же образом выбираем: FADER/BALANCE (регулировка баланса), PRESET EQUALIZER (вызов графического эквалайзера), EQ SETTING 1 (настройка графического эквалайзера), EQ SETTING 2 (точная настройка эквалайзера), LOUDNESS (тонкомпенсация), SW SETTING 1 (включение/выключение сабвуфера), SW SETTING 2 (настройка сабвуфера), HIGH PASS FILTER (фильтр верхних частот), BASS BOOST (усилитель нижних звуковых частот), SRC LV ADJUST (регулировка уровня входного сигнала). С помощью меню HIGH PASS FILTER и BASS BOOST убираем искажения звука.
Тонкомпенсация компенсирует недостаточное звуковое давление в нижнем и верхнем диапазонах звуковых частот на низкой громкости. С помощью MULTI-CONTROL выбираем LOUDNESS.
Как выключить
Чтобы выключить магнитолу Pioneer, нужно нажать и удерживать кнопку OFF, пока устройство не выключится.
Читайте также: