Utilisation typique du MOSFET d'appauvrissement
Réponses:
En effet, ils ne sont pas très largement utilisés, mais ont encore quelques raisons d'être disponibles.
En tant qu'appareils discrets:
Comme une simple source de courant constant
si vous mettez une résistance entre la source et la grille, vous créez une source de courant constant:
Si le courant augmente, il augmente la chute de tension à travers la résistance et abaisse donc la tension de grille, ce qui éteindra un peu le mosfet. Si le courant diminue, le mosfet s'allume un peu. Cela trouvera toujours l'équilibre et vous avez donc une source de courant avec seulement deux composants, dont le courant dépend uniquement de la résistance et du seuil de grille (cependant pas très précis).
Dans le cadre du circuit de démarrage des fournitures SMPS
Ces alimentations utilisent une puce de contrôleur côté primaire (220V ou 110V). La puce a besoin d'une basse tension pour fonctionner (généralement 10 V), et cette tension peut être fournie par un enroulement auxiliaire sur le transformateur afin d'être efficace (si vous alimentez la puce en baissant la haute tension sur le primaire avec un zener, vous '' ll gaspille un peu de puissance qui devient importante à faible charge). C'est bien, mais lorsque l'alimentation commence, il n'y a pas encore de tension sur l'enroulement auxiliaire, donc le contrôleur ne peut pas être alimenté et il ne démarre jamais.
Donc, d'une manière ou d'une autre, vous devez alimenter le contrôleur en baissant la haute tension, au moins pendant le démarrage. Mais, une fois qu'il a démarré et que le contrôleur peut être alimenté avec l'enroulement auxiliaire, vous souhaitez couper ce chemin de courant qui gaspille de l'énergie. Si vous le faites avec un fet d'épuisement, c'est très simple: il vous suffit de régler sa source sur la broche d'alimentation du contrôleur, la grille sur la masse du contrôleur et le drain sur la haute tension (c'est une vue simplifiée):
De cette façon, lorsque le contrôleur n'est pas alimenté, la haute tension alimente le contrôleur (pas de tension à la porte), et une fois que le contrôleur est alimenté, le chemin haute tension est interrompu (tension négative à la porte). Toutes les autres façons de le faire avec un fet en mode d'amélioration seraient moins efficaces (plus de composants, plus complexes, plus de puissance gaspillée). C'est pourquoi la plupart des fets en mode d'épuisement standard que vous pouvez trouver sont en fait des pièces à haute tension.
Comme élément de protection contre les surtensions
Cette application se limite à la protection des signaux, ou des alimentations à faible courant, car les fets d'appauvrissement ont généralement un RDSon très élevé. C'est le circuit typique:
Même si la tension du signal devient trop élevée, la grille sera maintenue à la tension zener. La sortie ne pourra donc pas dépasser le seuil Vz + VGS, car le mosfet cesserait alors de conduire. Il fonctionne en fait comme un régulateur et bloque le signal. Vous pouvez protéger les entrées IC avec cela, la seule conséquence dans le cas nominal étant le RDSon du mosfet (impédance inférieure à celle d'une simple résistance et d'un zener).
Remarquez à quoi ressemble le circuit ci-dessus comme un simple régulateur NPN. Il y a cependant une grande différence: avec le régulateur NPN, la tension de sortie est à Vz-0,6V. Avec le FET d'appauvrissement, la tension de sortie est Vz + VGSth. La sortie bloquée est supérieure à la référence.
Autre exemple d'utilisation de la protection contre les surtensions, avec un régulateur:
Le principe est le même que ci-dessus, sauf que nous utilisons la sortie du régulateur directement comme référence alimentant la porte (le zener peut être évité). C'est là que le fait que la sortie du FET soit au-dessus de la référence est utile: la référence étant le 5V régulé, vous savez que le VGSth sera autorisé pour le décrochage du régulateur.
Ainsi, comme les FETS d'appauvrissement peuvent être facilement obtenus pour des tensions nominales élevées, vous pouvez créer un régulateur capable de supporter facilement plusieurs centaines de volts (utile pour la tension du réseau). Encore une fois, gardez à l'esprit que cela ne peut être fait que pour des courants faibles (quelques dizaines de mA).
Au sein des circuits intégrés:
Ils ont également été utilisés dans des circuits intégrés logiques à la fois (début des années 80).
Fondamentalement, ils ont été utilisés comme élément de passe de haut niveau, au lieu du FET de type P maintenant utilisé dans les circuits intégrés CMOS. Il a agi principalement comme une résistance de rappel dont la valeur est devenue plus élevée lorsque la sortie était faible, pour réduire la consommation d'énergie et avoir toujours une faible impédance à l'état haut. Exemple avec un portail inverseur:
Voir l'entrée Wikipedia "depletion-load_NMOS_logic" .
Ressources supplémentaires
Plusieurs notes d'application sont disponibles pour plus d'informations:
- d' Infineon , décrivant les utilisations génériques des FET de déplétion (l'exemple de circuit de démarrage SMPS provient de ce document).
- d' IXYS , décrivant l'utilisation de nombreuses sources actuelles. (La protection contre les surtensions avec l'exemple de circuit 7805 provient de ce document).
- de Maxim , décrivant la protection contre les surtensions pour les signaux.
- d' ALD , qui donne également des informations sur la construction des transistors à effet de champ à déplétion.
Les fets en mode de déplétion sont utiles dans la récupération d'énergie où un fonctionnement à très basse tension est souhaité.Un fet en mode de déplétion typique surclassera un Si BJT et fera même mieux qu'un Ge BJT. moins indésirable que les BJT Ge .Une autre utilisation est le remplacement de valve lors de la restauration de radios Vintage .Les valves audio peuvent être facilement trouvées, mais les valves radio sont parfois discrètes.
Que diriez-vous d'un appareil qui n'est ni en amélioration ni en mode d'épuisement? Ou est ambiguë l'un ou l'autre?
De nombreux processus CMOS contiennent des transistors "natifs". Ce sont des transistors dans lesquels certains implants n'ont pas été appliqués et à cause de cela ont des tensions de seuil très faibles. Dans certains processus, ce seuil devient négatif (pour NMOS) et est donc un dispositif d'épuisement.
Ceux-ci sont présents de sorte qu'ils peuvent être utilisés dans les circuits de polarisation, les tractions / descentes qui vont aux rails et dans les amplificateurs opérationnels pour le fonctionnement Rail à Rail (RR). Bien qu'il ne soit pas nécessaire d'avoir des transistors natifs pour obtenir le fonctionnement RR.
Dans un circuit de polarisation, ils sont très pratiques pour que vous puissiez avoir un contrôle actif pendant la mise sous tension (ces circuits prennent vie en premier) et aussi pour augmenter la plage de fonctionnement, par exemple un miroir de courant classique ne fonctionne pas près des rails (en dessous de Vth) . Vous pouvez utiliser un périphérique actif pour contrôler un périphérique normal dans sa région de fonctionnement inférieure au seuil.
Donc, même dans le monde d'aujourd'hui, ces appareils sont beaucoup plus courants qu'on ne le pense.
À noter, l'entrée Wikipedia sur ces appareils a tort de déclarer qu'il existe des implants supplémentaires. Bien que cela puisse être vrai dans certains cas, dans environ 5 fonderies différentes à ma connaissance, ces appareils ont des étapes de processus supprimées .