MOSFET (metal-oxide-semiconductor alan etkili transistör) ile karşılaştınız ama ne olduğunu ve Arduino ile nasıl kullanılacağını anlamakta zorlanıyor musunuz? Endişelenmeyin, bugünkü kılavuzda MOSFET’in Temellerini, çalışma prensibini ve bunu bir Arduino kartı ile nasıl kullanabileceğinizi inceleyeceğiz!
Bu kılavuzun MOSFET’i mümkün olan en basit şekilde açıklamayı amaçladığını unutmayın! MOSFET hakkında daha kapsamlı bir giriş için lütfen bu sayfayı ziyaret edin!
MOSFET nedir ve nasıl çalışır?
Kısacası, MOSFET, devrelerde voltajları anahtarlamak veya yükseltmek için kullanılan bir metal oksit yarı iletken alan etkili transistördür. Alan etkili transistör ailesinin bir parçası olarak, 3 terminal ile inşa edilmiş bir akım kontrollü cihazdır;
- Kaynak
- Artış
- Boşaltma
MOSFET transistörünün amacı esasen kaynak ile boşaltma arasındaki voltaj/akım akışını kontrol etmektir. Çalışma prensibi, MOSFET’in türüne göre değişir.
MOSFET’in Çalışma Prensibi
MOSFET transistörlerinin nasıl çalıştığını anlamak için tipik bir devre şemasına bakalım:
- p-tipi yarı iletkenin bir alt tabakası olarak bilinen bir blok, MOSFET için temel işlevi görür
- Bu p-tipi alt tabakanın iki tarafı, n-tipi safsızlık ile yüksek oranda doplanmıştır (n+ olarak işaretlenmiştir)
- Boşaltma terminalleri (Kaynak ve Boşaltma) bu iki uç bölgeden çıkarılır
- Alt tabakanın tamamı silisyum dioksit tabakası ile kaplanmıştır
- Silisyum dioksit yalıtım görevi görür
- Silisyum dioksitin üzerine ince bir yalıtımlı metal plaka yerleştirilir ve bu plaka bir kapasitör plakasını temsil eder
- Kapı terminali ince metal plakadan çıkarılır
- Bu iki n-tipi bölge arasında bir voltaj kaynağı bağlanarak bir DC devresi oluşturulur (kırmızı ile işaretlenmiştir)
Kapıya voltaj uygulandığında, elektronların akışının olduğu kanal bölgesinin genişliğini değiştiren bir elektrik alanı oluşturur. Kanal bölgesi ne kadar genişse, cihazın iletkenliği o kadar iyi olur.
MOSFET Türleri ve Fonksiyonları
İki tür MOSFET vardır; Azaltma Modu ve Geliştirme Modu. Her bir sınıf, n-kanal veya p-kanal olarak mevcuttur ve toplamda dört tür MOSFET’e ulaşır!
Azaltma Modu:
- Azaltma modu genellikle normalde kapalı bir anahtar olarak adlandırılır
- Kapıya voltaj uygulanmadığında, kanal iletkenliği maksimum seviyededir
- Kapıya voltaj uygulandığında, cihazın iletkenliği azalır
Geliştirme Modu:
- Geliştirme modu genellikle normalde açık bir anahtar olarak adlandırılır, burada iletkenlik için voltajın geçmesi gerekir
- Kapıya voltaj uygulanmadığında, iletkenlik yoktur
- Kapıya voltaj uygulandığında, cihazın iletkenliği artar
N-Kanal MOSFET:
- Boşaltma ve kaynak n+ safsızlık ile doplanırken, alt tabaka p-tipi olarak kalır
- Akım P-kanal MOSFET üzerinden akar
- Kapıya pozitif voltaj uygulandığında, n+ kaynak ve boşaltma bölgesinden elektronlar ona doğru çekilir ve elektron açısından zengin bir kanal oluşturur
P-Kanal MOSFET:
- N-kanaldan farklı olarak, boşaltma ve kaynak p+ safsızlık ile doplanırken, alt tabaka n-tipi olarak kalır
- Akım P-kanal MOSFET üzerinden akar
- Kapıya negatif voltaj uygulandığında, kükürt oksidin altındaki elektronlar akım akışına yanıt verir ve alt tabakaya doğru itilerek aşağıya doğru hareket ederler
Daha önce bahsettiğim konuları özetlemek gerekirse, işte ilgili MOSFET transistör sembollerinin ve çalışma prensiplerinin bir illüstrasyonu:
MOSFET ne için kullanılır?
Daha önce MOSFET’in devrelerde voltajları anahtarlamak veya yükseltmek için kullanıldığını biliyoruz, ancak bazı gerçek yaşam uygulamaları nelerdir?
- Otomatik yoğunluk sokak ışığı kontrolü
- Saat darbeleri aracılığıyla ışıkları otomatik olarak kontrol eden bir sistem oluşturmak için mikrodenetleyici ile eşleştirme
- Botlar, helikopterler ve dronlar gibi radyo kontrollü uygulamalar
- Motor torku ve hız kontrolü
- Endüstriyel kontrol ortamları ve robotik
Esasen, MOSFET uygulamaları, günümüzde mikrodenetleyici ile kolayca inşa edilebilen çeşitli elektriksel ve elektronik projelerde bulunabilir.
MOSFET vs BJT
Artık MOSFET’in temellerini ve çalışma prensibini anladığınıza göre, normal bir transistör (aynı zamanda BJT olarak bilinen bipolar bağlantı transistörü) ile arasındaki fark nedir?
Aşağıda, farklarını bir tabloda özetliyoruz:
| MOSFET | BJT | |
|---|---|---|
| Nedir | Metal oksit yarı iletken alan etkili transistör | Bipolar Bağlantı Transistörü |
| Donanım Yapısı | 3 terminal: Kapı, kaynak, boşaltma ile daha yüksek yapı karmaşıklığı | 3 terminal: Emiter, taban ve toplayıcı |
| Çalışma Prensibi | MOSFET’in çalışması, oksit yalıtımlı kapı elektrodundaki voltaja bağlıdır | BJT’lerin çalışması, taban terminalindeki akıma bağlıdır |
| Kullanım Uygunluğu | Yüksek güç, akım kontrol uygulamaları Analog ve dijital devreler |
Düşük akım uygulamaları |
Hangi transistörü seçmelisiniz?
MOSFET’in voltaj kontrolü gibi BJT’ye göre avantajları olsa da, seçim uygulama amaçlarınıza bağlıdır. İşte her bir transistörün uygun olduğu alanlar:
- Eğer dar darbelerde yüksek akım akışını düzenlemek veya herhangi bir yüksek güç uygulaması arıyorsanız, MOSFET doğru seçimdir
- Ortak elektrik devresi kullanımları veya evde düşük akım uygulamaları için, BJT’ler işin üstesinden gelmekte yeterli olabilir
MOSFET’i Arduino ile Kullanma
Daha önce MOSFET’in FET ailesinin bir parçası olduğunu ve büyük akım akış kontrolü için harika bir seçenek olduğunu belirttik. Ancak, bunun geniş bir kullanım yelpazesi için miniaturize edilebilen ilk kompakt transistör olduğunu biliyor muydunuz?
Evet! Elektronik teknolojisindeki devrimle birlikte, yavaş yavaş mikrodenetleyici kullanımları için miniaturize modüllere girdi (Örneğin: Arduino)
Aşağıda, bu tür kullanım için mükemmel bir MOSFET transistör önerisi var!
Grove – MOSFET
Adından da anlaşılacağı gibi, Grove – MOSFET, Arduino kartınızla yüksek voltajlı bir projeyi kolayca kontrol etmenize yardımcı olan miniaturize bir MOSFET transistörüdür!
Özellikleri:
- Bir dış güç kaynağı için bir, kontrol etmek istediğiniz cihaz için diğer olmak üzere iki vida terminali
- 5V – 15V voltaj kontrolü
Ayrıca Grove sistemimiz sayesinde, Grove kablolarımız aracılığıyla tak ve çalıştır deneyimi yaşayabilir, bu transistörü elektronik projenize kolayca ekleyebilir veya çıkarabilirsiniz!
Grove – MOSFET hakkında daha fazla bilgi edinmek ister misiniz? Veri sayfası, şeması ve daha fazlası için ürün sayfasını buradan ziyaret edebilirsiniz!
MOSFET Transistör Arduino Eğitimi
Artık kendi MOSFET transistör modülümüzü tanıttığımıza göre, bunu Arduino kartınızla nasıl kullanabileceğinizi gösterebiliriz!
Bugünkü eğitimimizde, Grove – MOSFET kullanarak bir motoru nasıl kontrol edebileceğinizi göstereceğiz. Güç, harici bir güç kaynağı aracılığıyla sağlanmaktadır. Ancak, kontrol edilen cihazınız 300mA’den daha az bir akıma ihtiyaç duyuyorsa, ekstra güç olmadan Seeeduino desteklenmektedir!
Gerekli donanım bileşenleri:
- Seeeduino, Seeed’in kendi Arduino kartıdır ve orijinaline göre bazı avantajlarla inşa edilmiştir
- Eğer bir Seeeduino satın almak istemiyorsanız, bu eğitim aşağıdaki Arduino kartları için de geçerlidir: Arduino UNO, Arduino Mega, Arduino Leonardo, Arduino 101, Arduino Due
Donanım montajı:
- Adım 1: Grove – MOSFET’i Grove – Base Shield’in D6 portuna bağlayın
- Adım 2: Grove – Base Shield’i Seeeduino’ya takın
- Adım 3: Seeeduino’yu bir USB kablosu aracılığıyla PC’ye bağlayın
Yukarıdaki adımlardan sonra şöyle görünmelidir:
Aktüatörleri bağlamayı planlıyorsanız, aşağıdaki pin düzenini takip edin. Bu modül 5V – 15V güç (2A’den az akım) kabul etmektedir.
- Aktüatörleri Vout’a bağlayın
Yazılım yapılandırmaları ve Arduino kodu
- Adım 1: Aşağıdaki kodu Arduino IDE’ye kopyalayın ve yükleyin
- Kodu nasıl yükleyeceğinizden emin değilseniz, rehberimize buradan göz atabilirsiniz
// Grove - MOSFET demosu
// motoru kontrol etmek için pwm pin 6 kullanın
int motorPin = 6;
void setup()
{
Serial.begin(38400);
pinMode(motorPin, OUTPUT);
Serial.println("Grove - MOSFET Test Demo!");
}
void loop()
{
motorOnThenOffWithSpeed();
motorAcceleration();
}
void motorOnThenOffWithSpeed()
{
int onSpeed = 200; // 0 (durdurulmuş) ile 255 (tam hız) arasında bir sayı
int onTime = 2500;
int offSpeed = 50; // 0 (durdurulmuş) ile 255 (tam hız) arasında bir sayı
int offTime = 1000;
analogWrite(motorPin, onSpeed);
delay(onTime);
analogWrite(motorPin, offSpeed);
delay(offTime);
}
void motorAcceleration()
{
int delayTime = 50;
for(int i=0; i<256; i++)
{
analogWrite(motorPin, i);
delay(delayTime);
}
for(int i=255; i>=0; i--)
{
analogWrite(motorPin, i);
delay(delayTime);
}
}- Adım 2: Şimdi motorun durumunu gözlemleyin
Özet
Bugünkü MOSFET ve Arduino kullanımı rehberimiz bu kadar. Umarım bu sayede MOSFET’in ne olduğu, nasıl çalıştığı, normal transistörlerle karşılaştırması ve Arduino kullanımı hakkında temel bir anlayışa sahip olursunuz!
Eğer MOSFET ile kolay Arduino arayüzü arıyorsanız, Grove – MOSFET! ürünümüze göz atmayı düşünebilirsiniz.