Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 132

 Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 132

 Szacowane Ilorazy Inteligencji wybitnych odkrywców i przedsiębiorców są bardzo wysokie. Garnitur genetyczny uzupełniony jest o socjalizacje czyli przemożny wpływ środowiska dziecka i młodej osoby. Nastolatek z pasją poznawczą może podnieść swój IQ o kilkanaście punktów !
Obecnie rozwój i PKB wypracowują w ogromnej większości dorośli wychowani w tradycyjnej, normalnej rodzinie.

 Jest wiele powodów spadku dzietności w Europie. Najważniejszym jest ogromny koszt wychowania dziecka ( w tym dom ) na dobrego pracownika. Artykuł z którego wzięto wykres pokazuje, że gdy weźmie się pod uwagę transfery publiczne i prywatne ( m.in. czas na pracę domową i opiekę nad dziećmi) to rodzice wkładają do systemu publicznego około 2.5 raza więcej zasobów, niż bezdzietni.
Oczywistym jest że bezdzietni emeryci powinni dostawać bardzo małe ( 30% tego co rodzice ) emerytury.
"Osoba kupuje 55 metrowe mieszkanie dwupokojowe w Warszawie za 750 000 zł na 30 letni kredyt ze stałym oprocentowaniem. Całkowita kwota do spłaty wynosi 1 950 000 zł, w tym 750 000 zł kapitału i 1 200 000 zł odsetek"
"Zakup 55-metrowego mieszkania. Widać, jak spadła siła nabywcza Polaków"

 Stany Zjednoczone stworzyli emigranci z Europy. Płynący za ocean nie zamierzali wracać do Europy. Chcieli jak najszybciej stać się Amerykanami. Uczyli się języka i szybko byli nie do odróżnienia. Oni stopili się w wielkim tyglu narodów – chcieli tego bo kraj im się podobał.  Zawsze były to osoby aktywne i chętne do pracy. Od razu włączali się do życia kraju. Oficerowie imigracyjni chwilę po zejściu ze statku zawracali osoby niepożądane. Działała więc selekcja pozytywna.
Imigranci wdzierający się do Europy są zaprzeczeniem selekcji pozytywnej.
Imigranci z selekcji pozytywnej polepszą sytuację Polski a z selekcji negatywnej, jak w Europie Zachodniej, pogrążą Polskę.  Państwo demokratyczne jest emanacją kolektywnej woli społecznej. Polacy chcą wysokiej jakości imigrantów i nie chcą dziczy nierobów, bandytów  i gwałcicieli.

 Polacy mają opinię dość zdyscyplinowanych pracowników zagranicznych firm. Są też producentami  dość prostych półproduktów i komponentów na zagraniczne zamówienie. Ale ich innowacyjność, kreatywność i samodzielność to dno !
Spośród stu największych firm Europy  28 ma siedzibę w Niemczech, 23 we Francji, 10  w UK, po 9  w Szwajcarii i w Hiszpanii, po 4  w Holandii i Włoszech. W Polsce jest tylko jedna  taka firma – w dodatku niskiej technologii.
Cenionych marek wśród Made in Poland brak.

 Stworzony w latach II Wojny Światowej wskaźnik PKB był użyteczny w ocenie rozwoju gospodarki. Ale od circa 30 lat służy on do dezinformacji i ogłupiania społeczeństw.
Największym nonsensem PKB jest liczenie go w cenach brutto. Im więcej ceł, podatków VAT, akcyza... opłat, niegospodarności i korupcji tym większy PKB !
 Słusznie od PKB odejmuje się import. Ale PKB nie jest powiązany z zadłużeniem zagranicznym !
Polska za pożyczone od światowej lichwy dolary kupuje ropę naftową. Za 70 dolarów ($=3.9 zł ) kupujemy baryłkę ropy czyli 159 litrów. Niech z niej powstanie 159 litrów paliw albo podobnych w finalnej cenie wyrobów po 7 zł /l. Zatem z odpisanego od PKB importu 70 x 3.9 = 273 zł pożyczonych walut powstało w sprzedaży 159 x 7 = 1113 zł  czyli 1113 – 273 = 840 zł PKB.
Zatem od PKB należy odejmować nowe zadłużenie zagraniczne  pomnożone przez 3-5 razy a nawet więcej!
Gdy rząd się zadłuży i wyda dług na pasożytniczy socjal, to gospodarka mierzona poprzez PKB urośnie a  realnie może się zwijać !  Mistrzem w konfabulacji o PKB jest hegemon.
Zagraniczny dług to roszczenie do towarów i czasem usług produkowanych przez dłużnika.. ale za wyjątkiem USA !
Najwięcej długu nominowanego w dolarze generuje USA. Tempo „drukowania” przez USA dolara zbliża się do 10 mld dziennie !
Kraje produktowe mające nadwyżki handlowe ze światem widzą że lokowanie nadwyżek w dolara jest totalnie pozbawione sensu, bo USA rozwadnia im oszczędności „dolewając wody do zupy”.
Gdy faktyczna inflacja jest większa od płaconych lichwiarzom procentów, spłacenie długu w dolarze jest niekorzystne.  Gdy tempo druku dolara będzie rosło eksponencjalnie ich realny dług będzie malał.  Bilans handlowy USA jest tragiczny i muszą on dalej dolara drukować.
Według naiwnych wartość dolara mają determinować prawne zaklęcia związane z obligacjami i innymi zobowiązaniami  hegemona. Ale realnie wartość jest determinowana przez  bilanse przepływów towarów i usług !
Realna siła sprawcza „hegemona” mocno spadła bowiem nakłada on na Rosję tysiącami sankcje a Chiny, Indie, Turcja... realnie gwiżdżą na nie. A przecież Turcja jest członkiem NATO !
Hegemon zamroził aktywa dolarowe Rosji i to samo może zrobić z pieniędzmi krajów BRICS ale też Arabii Saudyjskiej czy ZEA. Państwa sukcesywnie redukują więc udział dolara.
Mimo iż Anglia w czasie I Wojny stała się dłużnikiem to funt był nadal walutą rezerw światowych.
Funt jako waluta rezerwowa nie został porzucony  z dnia na dzień i tak samo jest z dolarem !

 Dolar był użyteczny w handlu światowym. Niestety w świecie dziko narasta protekcjonizm co zredukuje rolę dolara. Dotychczasowe doświadczenia świata z protekcjonizmem są złe ale relatywnie do PKB  za duży handel międzynarodowy też nie jest dobry. Być może szalejąca drożyna i spadająca konsumpcja przyhamują polityków. Państwa walczą o swoje miejsce w świecie i protekcjonizmem bronią swoich rynków. Polscy Irokezi od razu oddali polski rynek za darmo. Polska gospodarka zastała przedwcześnie zglobalizowana tak jak żadna inna.

 Europa nakłada cła na chińskie samochody elektryczne EV. Jednocześnie nie ma Chinom niczego do zaoferowania poza mięsem, mlekiem w proszku, napojami alkoholowymi... To efekt rozwoju Chin i stagnacji Europy.

 W kryzysowym 2008 roku stało się jasne że USA są niestety bankrutem. Konsekwencje tego faktu są bardzo poważne. USA w obronie swojej hegemoni wszczynały i będą wszczynały wojny ! Jedną z konsekwencji jest wojna USA-NATO z Rosją na Ukrainie.
Wartość dolara topnieje w oczach a jako waluta rezerwowa został on zmilitaryzowany i stracił wiarygodność.

 Zadaniem systemu gospodarczego jest wytworzenie poszukiwanych towarów dla nabywców. Zestaw nabywanych towarów zmienia się w ciągu życia każdego człowieka. Zawsze jedna potrzeba schronienia czyli mieszkania, żywności, odzieży i energii. Dziecku i nierzadko staruszkowi potrzeba pieluch.
Ubóstwo energetyczne to sytuacja w której gospodarstwo domowe nie może sobie pozwolić na energię lub usługi energetyczne, w celu zapewnienia podstawowych, codziennych potrzeb: ogrzewanie, mycie, gotowanie posiłków, oświetlenie. Ubóstwo energetyczne jest dotkliwe w skutkach i w istocie oznacza ubóstwo.
Ubóstwo energetyczne dotykało w 2023 roku  6.4 mln Polaków czyli aż 17% populacji !
Wyglądamy marnie na tle krajów sąsiednich. W Niemczech odsetek osób dotkniętych ubóstwem energetycznym wynosi 5 %, w Czechach i na Słowacji 6 %.
Już nie trzeba nic dodawać w temacie rozwoju gospodarczego Polski.

EU Commission's Joint Research Centre (JRC) opublikował badania efektów dystrybucyjnych i budżetowych przyszłego hipotetycznego podatku ETS od emisji CO2 i innych gazów cieplarnianych dla wszystkich krajów UE. Polski przypadek byłby  jednym z najbardziej regresywnych dystrybucyjnych efektów takiego podatku. To zaprzeczenie sensu istnienia podatków i sensu istnienia państwa wspierającego nierówności !

Zbliża się koniec świata jaki znamy. Demografia pogrąża już m.in Japonię.
Według “Nature” kontynuacja  historycznego trendu wydłużania się życia kobiet utrzyma się jeszcze przez kilkadziesiąt i kobiety urodzone w połowie lat siedemdziesiątych  w najlepszych pod tym względem krajach (Australia, Francja, Hong Kong, Włochy, Japonia, Korea, Hiszpania, Szwecja, Szwajcaria, USA) dożyją przeciętnie 100 lat ! Przy możliwym spowolnieniu  trendu  będzie to 92-95 lat. Przy wieku emerytalnym 60 lat kobiety będą dłużej na emeryturze niż pracowały.
Żaden system  zabezpieczenia społecznego i ochrony zdrowia tego nie wytrzyma. „Nature” jest poważnym źródłem ale ekstrapolacje historycznych danych dla obecnej cywilizacji poza 2030 rok raczej nie mają większego sensu.

“Inżynierowie i lekarze” z krajów III Świata skutecznie skrócą życie staruszków Europy.
 W Niemczech Afgańczycy są sprawcami zbiorowych gwałtów 70 x częściej niż Niemcy, a Afrykanie 40 x częściej niż Niemcy.

 Staruszkowie potrzebują opieki i lekarstw. Farmacja jest w świecie dobrze rokującym i wysoko rentownym sektorem.
Europa jest zależna od zagranicznych dostawców substancji aktywnych leków API, głównie z Chin i Indii, które odpowiadają za ponad 80 % importu substancji czynnych wykorzystywanych w europejskich lekach. Ogłaszany z rozmachem wielki projekt wytwarzania w Europie  substancji czynnych, czyli najważniejszego składnika leku, runął jak domek z kart.
W Polsce korupcja jak zawsze. Firma Molecure, zarządzana przez Marcina Szumowskiego, brata byłego ministra zdrowia, ma dostać kolejne 32 mln zł dotacji w ramach programu "Szybka ścieżka" Polskiej Agencji Rozwoju Przedsiębiorczości. "To  jeden z "bezczelnych geszeftów", które PiS rozdaje po przegranych wyborach."

 Automatyzacja prac biurowych może zwolnić biurokratów. No ale z czego mają się utrzymać szajki luksusowo pasożytujące na państwie  ?
Ale wielu prac na razie nie da się zautomatyzować.

Stanisław Lem, "Dialogi": "Na koniec ludzie skarleją do wymiaru bezmózgich sług żelaznych geniuszy i, być może, poczną dodawać im cześć boską…"

Waymo, jednostka autonomicznej jazdy Alphabet, spółki macierzystej Google, rozszerzy swoją flotę robotaxi o pojazdy elektryczne Hyundai Motor produkowane w USA.
Ale GEICO, drugi co do wielkości ubezpieczyciel w USA, zdecydował, że nie będzie już ubezpieczał ciężarówki Tesli Cybertrucks.  Bardzo duże są koszty napraw i czas oczekiwania na naprawę Cybertrucka nawet po drobnym incydencie.


Archiwum. EnergoPat
MOSFET
 Tranzystor Mosfet odkryto w Bell Laboratories w 1959 roku. W BL odkryto też wcześniej tranzystor bipolarny.  Ale w BL nie doceniono Mosfeta i użytek z niego zrobiły inne firmy.
Tranzystor Mosfet pracuje tylko z nośnikami większościowymi i może być z tego powodu bardzo szybkim kluczem mocy.
 W modelu do częstotliwości UHF za dynamikę tranzystora MOS odpowiadają jego nieliniowe pojemności, rezystancje i indukcyjności wyprowadzeń.
 
 Lider technologii Hitachi w 1969 roku wprowadził  do produkcji "Vertical power MOSFET" znane jako VMOS, także komplementarne. Za nim poszły inne japońskie koncerny.  Sony, Toshiba, Yamaha, JVC, Pioneer od 1974 roku produkowały udane wzmacniacze mocy Audio z takimi komplementarnymi tranzystorami. Wadą tranzystorów VMOS jest nietypowa i trudna technologia oraz mały uzysk produkcyjny. Poza Japonią nie zyskały one popularności a obecnie ich produkcja jest już mniejsza niż standardowych Mosfetów.

 Na chipie Power Mosfeta połączonych jest równolegle ( kształt HEX, patent 1977 ) wiele małych tranzystorków MOS.
 International Rectifier (IRF) power MOSFET-a  o parametrach od razu 25 A, 400 V wprowadził w 1978. Pod oznaczeniami  IRF licencyjnie tranzystory Mosfet były produkowane w USA i Europie zanim koncerny nie zastosowały swoich opracowań i oznaczeń. Ale Siemens od razu zastosował swoje oznaczenia. Początkowo Philips stosował oznaczenia Siemensa.
Mała część tranzystorów Mosfet (około 20 ) jest oznaczana w standardzie amerykańskim 2NXXXX.
International Rectifier część Mosfetów w obudowie TO220 znakuje według następującego trzycyfrowego kodu. Pierwsza cyfra oznacza napięcie (może być zmniejszone ostatnią cyfrą ) Uds: 5-100V, 6-200V, 7-400V i 8-500 V.   
Druga cyfra oznacza wielkość Chipa kolejno 1,2,3,4
Zero jako ostatnia cyfra oznacza model podstawowy a 1,2,3,4 oznaczają model słabszy (i oczywiście tańszy ) od podstawowego w Rdson i Uds. Zatem IRF540 oznacza napięcie Uds=100 V i największy chip o najlepszym Rdson.
   
  Najprostsza ze wszystkich w produkcji mikroelektroniki była praktycznie porzucona już ( w Polsce dalej stosowana ) technologia monolityczna PMOS. Już w 1964 roku wykonano układ scalony PMOS mający aż 120 tranzystorów. Układy scalone wykonane jednak w prymitywnej technologi PMOS mimo swojej gęstości wymagały wysokiego napięcia zasilania i były wolne ale na koniec ich kariery scalono dużą ilość tranzystorów (więcej niż w technologii NMOS) we względnie tanich, ale złożonych układach jak na przykład syntezer mowy.
Tranzystor PMOS wykonany tą samą technologią co NMOS jest w przybliżeniu 3 razy wolniejszy ale technologia CMOS stosująca jednocześnie tranzystory N i P ma mnóstwa zalet. Można w niej wykonać szybki procesor ale też układ analogowy i układ mieszany jak na przykład wydajny mikrokontroler z rozbudowanymi peryferiami a w tym 10 bitowych przetwornikiem A/D !     

 Od 1978 roku komercyjne tranzystory Power Mosfet  produkowane są na liniach na których wcześniej produkowano procesory, układy peryferyjne i pamięci w technologiach NMOS i CMOS. Ponieważ konkurencyjna rozdzielczość technologi ciągle rośnie, zwalniana z chipów moc produkcyjna dla Power Mosfetów będzie będzie szybko rosła a ich cena z pewnością mocno spadnie. Wraz z rosnącą rozdzielczością będzie malała Rdson ale tylko w przypadku Mosfetów na mniejsze napięcia.
O ile tranzystor Mosfet  pracuje tylko z nośnikami większościowymi i stąd jego znakomita szybkość, to kłopot sprawia monolityczna pasożytnicza „dioda” antyrównoległa.
Tranzystory Mosfet w odróżnieniu od bipolarnych mają bardzo szeroki obszar bezpiecznej pracy SOA i znakomicie nadają się też do liniowych wzmacniaczy w klasie A lub AB.  
Strona katalogu dotyczy charakterystyk przykładowego tranzystora BUZ21 – 100V, 19A, TO220.
 

 Transkonduktancja Mosfeta rośnie z prądem drenu ale jednocześnie rośnie też nieliniowa  pojemność wejściowa. Rozumiejąc Ft jako częstotliwość przy której wzmocnienie prądowe tranzystora wynosi 1, częstotliwość ta dla power Mosfetów optymalnie jest w przedziale circa 10 - 500 MHz. Typowe nie nadają się one jednak do wzmacniaczy RF z racji dużej pojemności zwrotnej Cgd. Także szeregowa oporność bramki jest dość duża.
Z racji dużej Ft równolegle połączone Mosfety z łatwością mogą stać się symetrycznym generatorem RF pracującym w zakresie od fal krótkich do niskiego UHF. Rolę indukcyjności generatora spełniają indukcyjności wyprowadzeń obudowy Mosfeta i ścieżki płyty drukowanej. Z tego względu konieczne jest zastosowanie rezystorów w szereg z bramkami.
Zmodyfikowaną technologią produkowane są Mosfety o bardzo małej pojemności zwrotnej. Tranzystor 2SK317 Hitachi zapewnia przy częstotliwości VHF 175 MHz moc wyjściową 120 W.
Hitachi szczegółowo omawia zastosowanie Mosfetów we wzmacniaczach liniowych małej częstotliwości, we wzmacniaczach klasy D małej częstotliwości,  w SMPS o mocy do 400W. W SMPS zaletą Mosfeta w stosunku do BJT jest możliwość  pracy z dużą częstotliwością ale... ograniczają ją ferryty na rdzenie transformatora.
Dalej omówiono zastosowanie we wzmacniaczu na fale średnie o mocy 1200 W, na fale krótkie 600W, na VHF do 300 W ( schemat poniżej, zwraca uwagę zastosowanie odcinków linii współosiowej co staje się normą w układach przeciwsobnych  ), na 900 MHz mocy 8 W (układ hybrydowy do mobilnego telefonu, schemat poniżej ) i zdawkowo w trójfazowych inverterach PWM do zasilania silników od razu ostrzegając przed fatalną antyrównoległą diodą  !
Z racji tej diody Mosfety jako klucze mocy HV się nie nadają !

Schemat SMPS Forward 500W, 200 KHz stosującego tranzystory Mosfet jest względnie prosty. Układ z tranzystorami bipolarnymi jest podobny ale pracuje z częstotliwością do 50 KHz.

„Moc przełącznika” z tranzystora Mosfet o stałym rozmiarze chipa rozumiana jako iloczyn maksymalnego napięcia i prądu rośnie do napięcia Uds ca 500 V i dalej spada i to coraz szybciej ! Moc Mosfeta o nominalnym napięciu 1000 V jest około 5 razy mniejsza niż BJT o tym samym rozmiarze chipa. Jest on też znacznie trudniejszy technologicznie od BJT a przez to i jednostkowo na cm2 powierzchni droższy.   
W Mosfetach o nominalnym napięciu Uds=50 V a czasem 100 V pasożytnicza „dioda” antyrównoległa może być ( ale nie zawsze jest !) jeszcze na tyle szybka i niepodatna na zniszczenie że tranzystor może być użyty w szybkim półmostku invertera ale i tak zawsze powinna być on bocznikowana małą rezystancją Rdson załączonego bramką Mosfeta. Przy wyższym napięciu nominalnym Uds konieczne jest w inverterze włączenia szeregowo z Mosfetem dyskretnej diody zapobiegającej aktywacji pasożytniczej diody antyrównoległej i zastosowanie diody antyrównoległej Ultra Fast co czyni to rozwiązanie nonsensem ekonomicznym.
Mosfety niskonapięciowe i do napięcia 600 V znakomicie nadają się do konverterów. Już obecnie BJT poniżej napięcia 50V nie są dla nich żadną konkurencją !
Moc pobierana przez drivery bramki Mosfetów jest niewielka i górne drivery półmostka mogą zasilać tanie układy Bootstrap choć wymaga to odpowiedniej sterującej sekwencji startowej dla invertera lub wstępnego naładowania kondensatorów buforowych zasilaczy dodatkowym prostym systemem.
Skuteczność Snubberów dv/dt w redukcji energii wyłączania  Eoff Mosfetów jest bardzo dobra i  najlepsza ze wszystkich przełączników. Odwrotnie niż w BJT Snubber skraca czas wyłączania Tf ! Czas Tf może być krótki i sens snubbera dv/dt w układach niskonapięciowych może być wątpliwy.

 Energia tolerowana przez Mosfeta przy niepowtarzalnym rozłączeniu obwodu indukcyjnego bez zewnętrznego ograniczenia napięcia ( Unclamped Inductive Switch ) jest nawet większa niż dla tranzystora bipolarnego o takiej samej powierzchni chipa. Temperatura chipa Mosfeta przy jednorazowym impulsie UIS jest dużo większa ( do 320 C) niż temperatura trwale dopuszczalna i ilość awaryjnych incydentów jest w życiu Mosfeta mocno ograniczona. Robocze impulsy powtarzalne mają dopuszczalną energie UIS kilkadziesiąt razy mniejszą niż jednorazowy impuls.
Sytuacje UIS mamy w elektronicznym zapłonie samochodowym gdy awaryjnie nie nastąpi przeskok iskry na świecy z pełną energią zmagazynowaną w cewce zapłonowej. Mosfet IR o Uds=400 V tolerują tą sytuacje a pozornie mocniejszy typ Siemensa nie toleruje i ulega uszkodzeniu.
Napięcie można ograniczyć dając odpowiednią diodę Zenera między D i G Mosfeta. Energie absorbuje wówczas Mosfet a nie „dioda” czyli tranzystor NPN.
Bramka tranzystora Mosfet 2N7002 , 60V, 300 mA w obudowie TO92 może być wprost sterowana układem logicznym CMOS zasilanym z napięcia 5V. Tranzystor może sterować przekaźnik czy silniczek. Z racji UIS dioda antyrównoległa jest zbędna. Oprócz prostoty ( z tranzystorem bipolarnym konieczne rezystory i dioda ) plusem jest bardzo szybkie odpuszczenie przekaźnika.
Ze sterowaniem Ugs=5V oporność Rdson jest jednak o ca 30% większa niż z napięciem 10V.     

 Pasożytnicza antyrównoległa „dioda” power Mosfeta to tranzystor NPN z małą rezystancja B-E. Czynione są zabiegi do zwarcia B-E. Dioda sprawia kłopoty przy szybkim jej wymuszonym  wyłączeniu ( NPN przewodził inwersyjnie ) w półmostku dużym ujemnym prądem drugim kluczem. Tranzystor NPN może przy dużym dv/dt przy szybkim wyłączeniu prądu przez własnego Mosfeta przewodzić wzbudzony prądem pojemności Cbc. W jednym i w drugim wypadku trajektoria może wyjść poza obszar SOA tranzystora NPN !
 Bez indukcyjności obudowy Mosfeta 400V-10A tranzystor mogły wyłączyć pełny prąd w czasie poniżej 6 ns !     

 Producenci podają maksymalne napięcie bramki Ugs. Izolacja bramki ma swoją specyfikę. Przy za dużym napięciu przebicie bramki nie następuje od razu. Występuje efekt podobny do zmęczenia.
Potrzeba dodatkowej ochrony bramki jest bardzo rzadka.

 Pojemność Cgd są silnie nieliniowe. Aby załączany tranzystor w półmostku nie spowodował aktywacji przez Cgd drugiego tranzystora prądy sterowania bramek Ig- i Ig+ muszą być mocno asymetryczne. Rezystancja drivera Rg+ jest typowo 3-5 razy większa od Rg-. Iloraz ten zależy od napięcia zasilania drivera odniesionego do Ugsth.

 Napięcie +5V z logiki CMOS jest za małe do pełnego załączenia typowego Mosfeta. Nowością są tranzystory „Logic” o mniejszym Ugsoff, które przy napięciu 5V są w pełni załączone.  

Oporność załączonego Mosfeta Rdson szybko rośnie z temperaturą i dodatkowo trochę rośnie przy dużych prądach. Zatem napięcie Uds załączonego Mosfeta jest bardzo dobrym sygnałem dla układu zabezpieczenia nadprądowego klucza. Zbędne są rezystory mocy którymi płynie mierzony prąd.
Zarazem czynniki te sprawiają że nie opłaca się za mocno klucza MOS obciążać. Powyżej pewnego prądu gwałtownie rosną straty mocy w kluczu !

 Bardzo obiecująca jest technologia DMOS. Układ scalony w tej technologii może mieć kilka tranzystorów mocy Mosfet ale tylko typu N. Sumaryczna moc tych przełączników może być znacznie większa niż przełączników w układzie bipolarnym tej samej powierzchni. Poziom napięcia w rozwijanej technologi DMOS jest sprawą otwartą ale pasożytnicza dioda antyrównoległa niestety istnieje i dla invertera napięcie nie przekroczy 50-100 V.
W układach bipolarnych wzmacniaczy i regulatorów napięcia scalone tranzystory mocy stosowane są dawna.
Można w DMOS scalić system kontrolny i inverter do niewielkiego silnika BLDC i silnika krokowego ale także zasilacz impulsowy.
Z racji szerokiego obszaru SOA tranzystorów mocy DMOS znakomicie nadają się one też do liniowych scalonych wzmacniaczy mocy.

 O ile napięcie sterujące Ugs=10V całkowicie załączające Mosfeta jest wystarczające to IGBT potrzebuje sterującego napięcia 15 V. To jedyna różnica prostego drivera.
 

Patent 105. Układy i algorytmy startowe dla driverów bramek kluczy Mosfet i IGBT z zasilaczykami Bootstrap.
Energoelektroniczne klucze mocy Mosfet i IGBT są tylko typu N. W układach energoelektronicznych mostków bramki górnych kluczy muszą mieć pływający – izolowany driver. Przy typowej „niewielkiej” częstotliwości modulacji PWM pobór mocy z zasilaczy driverów jest niewielki i można jako pływające zasilaczyki  zastosować układy Bootstrap składające się tylko z kondensatora i diody.
 Ale naładowanie kondensatorów wymaga pewnego czasu załączenia  dolnych kluczy mostka. Start bez naładowanych kondensatorów jest bardzo ryzykowny. W przypadku gdy inverter jest sterowany przez mikrokontroler czasem można zastosować odpowiedni algorytm startowy ale niestety nie zawsze.   
Omówiono 4 proste i tanie rozwiązania ładujące wstępnie kondensatory Bootstrap zasilaczy górnych driverów.  

Patent 106. Układy driverów bramek kluczy Mosfet i IGBT. Część z układami przekazywania informacji do górnych driverów mostka.
Podano 11 rozwiązań szybkich driverów o dużej wydajności prądowej z  tranzystorów bipolarnych, JFet (tylko jako źródło prądowe ) i CMOS oraz funktorów logicznych CMOS. Część nadaje się do monolitycznego scalenia nawet starą, prymitywną technologią z szybkimi tylko tranzystorami NPN. Drivery zasymulowano programem Microcap i sprawdzono praktycznie.
Jako tranzystory N i P użyto tranzystorów  z układu CMOS 4007 oraz dyskretnych BSS89 i BSS92.  
Użyto też typowych funktorów CMOS. Tam gdzie tranzystory pracują bez nasycenia użyto jako końcowych tanich BC327 i BC328 o Ic=800 mA. Tam gdzie  nasycenie jest szkodliwe  użyto tranzystorów przełącznikowych BSXP87 i BSXP59 lub diod przeciwnasyceniowych.   

Patent 107. Transmisja sygnału sterującego do górnego w półmostku drivera Mosfeta lub IGBT przez miniaturowy transformatorek.
Transformatorek może być być na miniaturowym rdzeniku toroidalnym bądź uzwojenia są gęsto dwustronnie drukowane na  izolującej folii lub na cieńkiej (<0.5 mm) PCB. Elektronika po stronie klucza jest bardzo prosta i nie wymaga zasilania ale do sterowania transformatorka potrzebny jest mostek o chwilowym ( <200 ns ) wydatku prądu 300-1000 mA. Potrzebny monolityczny mostek CMOS lub bipolarny  jest prosty.

Patent 108.Driver w technologi CMOS z autonomicznym zabezpieczeniem nadprądowym Mosfeta /IGBT.
Mosfet jest tu elementem przerzutnika RS załączanego na circa 200 ns zróżniczkowanym  sygnałem sterującym i wyłączanym tym sygnałem. Gdy napięcie Uds skutkiem za dużego prądu klucza będzie za wysokie przerzutnik RS się wyłączy. Dodatkowa bramka lub przerzutnik może sygnalizować wystąpienie zadziałanie zabezpieczenia.    

Patent 109. Dokument (127 stron) „Wzmacniacze mocy Audio z modulacją PWM i kluczami Mosfet i bipolarnymi”
Stała częstotliwość klasycznej modulacji PWM wynosi około 400 KHz. Taka też jest spoczynkowa częstotliwość pracy układów samooscylujących, która spada wraz z wysterowaniem. Ocena odsłuchowa jest bardzo dobra  ale z braku selektywnego super-filtru ( dopiero powstaje ) obecność wielkich intermodulacji wysokiej częstotliwości uniemożliwia przyrządem pomiar THD.
Z braku odpowiednich szybkich OPA i komparatorów innowacyjnie zrealizowano je na tranzystorach dyskretnych.
Nawet przy bardzo głośnym odtwarzaniu wykonawcze tranzystory Mosfet w obudowie TO220 są praktycznie zimne.
Szybkie przełącznikowe tranzystory bipolarne w obudowach TO92 połączono równolegle.
 


IGBT
 Jeśli w tranzystorze Mosfet dodamy od strony D warstwę P+ to otrzymamy tranzystor IGBT ( Insulated Gate Bipolar Transistor ) czyli w przybliżeniu Mosfeta z dodanym tranzystorem PNP w układzie komplementarnego „Darlingtona” czyli w układzie Sziklai. Tranzystor bipolarny oznacza znacznie większa gęstość prądu ale też nośniki mniejszościowe czyli dziury i wolne wyłączanie.
Gęstość prądu w szybkich IGBT jest taka jak tranzystorze bipolarnym a w wolnych znacznie większa.
 Pierwsze IGBT wykonano technologią DMOS która  raczej niespecjalnie nadaje się do tego celu. W tranzystorach IGBT przy nadmiernym przewodzonym prądzie występuje zjawisko zatrzaśnięcia się równoległego pasożytniczego tyrystora co redukuje atrakcyjność tego klucza – czasem do zera.  
W 1971 roku znane były wszystkie tranzystory jakie teraz znamy  ale przeoczono IGBT. Zostały one opracowane w Japonii i tam podjęto pierwszą ich produkcje. Pierwsze handlowe IGBT sprzedawał jednak General Electric w 1983 roku (chipy z Japonii ) ale w katalogu są on jako wyrób „z półki” w 1985 roku.
Ich zaletą jest szeroki obszar SOA i łatwość sterowania bramką tak jak Mosfeta. Wadą IGBT  jest powolne wyłączanie i przeciąganie prądu jako że B-E tranzystora PNP nie jest nawet zbocznikowana rezystorem ja w Asymetrycznym GTO.
Podobnie jak z tranzystorami Darlingtona są dwa rodzaje IGBT. Wolne o mniejszym spadku  napięcia Uce i szybsze o większym spadku tego napięcia
Z racji przeciągania prądu kolektora  skuteczność Snubbera dv/dt jest niewielka ale już przy średniej częstotliwości modulacji PWM snubber jest konieczny.    
Z powodu zjawiska przeciągania prądu w GTO i IGBT nawet z obciążeniem rezystancyjnym faktyczna energia Eoff jest dużo większa niż wynika to z czasu wyłączania Tf a czas finalnego przeciągania malejącego prądu <10% może przekroczyć 10 x Tf ! Co prawda malejący prąd jest niewielki ale napięcie na kluczu jest bardzo duże !  
W energii strat  jednego wyłączenia Eoff w GTO i IGBT dominują straty wynikające z przeciągania prądu. W ich przypadku czas Tf wprowadza w  błąd i GE podaje już straty energii Eoff na wyłączenie!

 Przy napięciu wstecznym Uce<0 IGBT nie przewodzi. Dopuszczalne napięcie przekracza 15 V. W obudowie IGBT może być zamontowana antyrównoległa dioda Fast albo Ultra Fast.

O ile napięcie Ugs=10V załączające Mosfeta jest wystarczające to IGBT potrzebuje sterującego napięcia 15 V. Identycznie jak z tranzystorem Mosfet dla uniknięcia załączania drugiego klucza półmostka  pojemnością zwrotną driver musi być asymetryczny i Rg+ / Rg- musi być> 3 razy.  

Karta katalogowa dotyczy szybkiego tranzystora GE  IGBT 20A, 500 V. Dane dotyczące załączania i wyłączania są niespójne ale klucz jest mocno stratny.
Zwraca uwagę mała pojemność zwrotna Cres.