MOSFET (metal-oxide-semiconductor FET) je ena vrsta poljskih tranzistorjev z izoliranimi vrati, ki se večinoma uporablja za ojačanje ali preklapljanje signalov. Zdaj se v analognih in digitalnih vezjih MOSFET-ji uporabljajo pogosteje v primerjavi z BJT-ji . MOSFET-ji se v glavnem uporabljajo v ojačevalnikih zaradi svoje neskončne vhodne impedance, tako da ojačevalniku omogoča, da zajame skoraj ves vhodni signal. Glavna korist od MOSFET v primerjavi z BJT je, da ne potrebuje skoraj nobenega vhodnega toka za nadzor bremenskega toka. MOSFET-ji so razvrščeni v dve vrsti MOSFET za izboljšanje in MOSFET za izčrpavanje. Ta članek torej ponuja kratke informacije o izboljšava MOSFET – delo z aplikacijami.
Kaj je MOSFET tipa izboljšave?
MOSFET, ki deluje v načinu za izboljšanje, je znan kot E-MOSFET ali MOSFET za izboljšanje. Način izboljšave pomeni, da se bo tokovni tok od odtoka do vira, dokler ne doseže najvišje ravni, vedno, ko se poveča napetost proti terminalu vrat tega MOSFET-a, povečal. Ta MOSFET je napetostno krmiljena naprava s tremi sponkami, kjer so sponke izvor, vrata in odtok.
Značilnosti teh MOSFET-ov so nizka disipacija moči, preprosta izdelava in majhna geometrija. Zaradi teh lastnosti se bodo torej uporabljali v integriranih vezjih. Med odvodom (D) in izvorom (S) tega MOSFET-a ni nobene poti, ko med priključkoma vrat in izvora ni napetosti. Torej bo uporaba napetosti na vratih do vira izboljšala kanal, zaradi česar bo sposoben prevajati tok. Ta lastnost je glavni razlog, da to napravo imenujemo MOSFET v načinu izboljšave.
Simbol MOSFET za izboljšavo
Spodaj so prikazani izboljšani MOSFET simboli za P-kanal in N-kanal. V spodnjih simbolih lahko opazimo, da je prekinjena črta preprosto povezana od vira do terminala substrata, kar označuje vrsto načina izboljšave.
Prevodnost v EMOSFET-ih se poveča s povečanjem oksidne plasti, ki doda nosilce naboja proti kanalu. Običajno je ta plast znana kot inverzijska plast.
Kanal v tem MOSFET-u je oblikovan med D (odtok) in S (vir). Pri N-kanalnem tipu se uporablja substrat P-tipa, medtem ko se pri P-kanalnem tipu uporablja substrat N-tipa. Tu je prevodnost kanala zaradi nosilcev naboja v glavnem odvisna od kanalov tipa P ali N.
Načelo delovanja Mosfet za izboljšanje
Izboljšanje tipa MOSFET so običajno izklopljeni, kar pomeni, da ko je priključen MOSFET izboljšanega tipa, ne bo pretoka toka od odvoda terminala (D) do izvora (S), če na njegov priključek vrat ni napetosti. To je razlog, da ta tranzistor imenujemo a običajno izklopljena naprava .
Podobno, če je napetost podana na priključek vrat tega MOSFET-a, bo kanal odtok-izvir postal zelo manj uporoven. Ko se napetost od vrat do izvornega priključka poveča, se bo povečal tudi tok od odvodnega do izvornega priključka, dokler se ne dovaja največji tok od odvodnega terminala do vira.
Gradnja
The konstrukcija izboljšave MOSFET je prikazano spodaj. Ta MOSFET vključuje tri plasti vrata, odtoka in izvora. Telo MOSFET-a je znano kot substrat, ki je notranje povezan z virom. V MOSFET-u je terminal kovinskih vrat od polprevodniške plasti izoliran s plastjo silicijevega dioksida, ki je drugače dielektrična plast.
Ta EMOSFET je izdelan iz dveh materialov, kot sta polprevodnika P-tipa in N-tipa. Substrat nudi fizično podporo napravi. Tanka plast SiO in izjemen električni izolator preprosto pokrivata območje med priključkoma izvora in odvoda. Na oksidni plasti kovinska plast tvori zaporno elektrodo.
V tej konstrukciji sta dve regiji N ločeni na razdalji nekaj mikrometrov preko rahlo dopiranega substrata p-tipa. Ti dve N-regiji sta izvedeni kot izvorni in odvodni terminal. Na površini se razvije tanka izolacijska plast, ki je znana kot silicijev dioksid. Nosilci naboja, kot so luknje, narejene na tej plasti, bodo vzpostavili aluminijaste kontakte tako za izvor kot za odvodne priključke.
Ta prevodna plast deluje kot končna vrata, ki so položena na SiO2, kot tudi celotno območje kanala. Vendar pa za prevodnost ne vsebuje nobenega fizičnega kanala. Pri tej vrsti izboljšanega MOSFET-a je substrat p-tipa razširjen na celotno plast SiO2.
Delo
EMOSFET deluje, ko je VGS 0 V, potem ni kanala, ki bi povezal izvor in odtok. Substrat tipa p ima le majhno število termično proizvedenih manjšinskih nosilcev naboja, kot so prosti elektroni, zato je odvodni tok enak nič. Zaradi tega razloga bo ta MOSFET običajno IZKLOPLJEN.
Ko so vrata (G) pozitivna (+ve), pritegnejo manjšinske nosilce naboja, kot so elektroni iz p–substrata, kjer se ti nosilci naboja združijo skozi luknje pod plastjo SiO2. Nadaljnji VGS se poveča, takrat bodo imeli elektroni dovolj potenciala, da presežejo in vežejo in več nosilcev naboja, tj. elektronov, se odloži v kanal.
Tukaj se dielektrik uporablja za preprečevanje gibanja elektronov po plasti silicijevega dioksida. To kopičenje bo povzročilo nastanek n-kanalov med priključkoma odvoda in izvora. Tako lahko to privede do ustvarjenega toka odvodnega toka skozi kanal. Ta odvodni tok je preprosto sorazmeren z uporom kanala, ki je nadalje odvisen od nosilcev naboja, ki jih privlači +ve terminal vrat.
Vrste izboljšav Vrsta MOSFET
Na voljo so v dveh vrstah N MOSFET za izboljšanje kanalov in P MOSFET za izboljšanje kanalov .
Pri vrsti izboljšave kanala N se uporablja rahlo dopiran p-substrat, dve močno dopirani regiji n-tipa pa bosta tvorili izvorni in odvodni terminal. V tem tipu E-MOSFET je večina nosilcev naboja elektronov. Prosimo, glejte to povezavo, če želite izvedeti več o – N-kanalni MOSFET.
V vrsti kanala P se uporablja rahlo dopiran N-substrat, dve močno dopirani regiji p-tipa pa bosta tvorili izvorni in odvodni terminal. V tej vrsti E-MOSFET je večina nosilcev naboja lukenj. Prosimo, glejte to povezavo, če želite izvedeti več o – P-kanalni MOSFET .
Značilnosti
Spodaj so obravnavane lastnosti VI in odtoka MOSFET-a za izboljšanje n-kanala in izboljšanja p-kanala.
Značilnosti odtoka
The Značilnosti odvoda mosfet za izboljšanje kanala N so prikazani spodaj. V teh značilnostih lahko opazimo značilnosti odtoka, ki so narisane med Id in Vds za različne vrednosti Vgs, kot je prikazano na diagramu. Kot lahko vidite, ko se vrednost Vgs poveča, se poveča tudi trenutni 'Id'.
Parabolična krivulja na karakteristikah bo pokazala mesto VDS, kjer bo Id (odvodni tok) postal nasičen. V tem grafu je prikazano linearno ali ohmsko območje. V tem območju lahko MOSFET deluje kot napetostno krmiljen upor. Torej, za fiksno vrednost Vds, ko spremenimo vrednost napetosti Vgs, se bo širina kanala spremenila ali pa lahko rečemo, da se bo spremenil upor kanala.
Ohmsko območje je območje, kjer trenutni 'IDS' narašča s povečanjem vrednosti VDS. Ko so MOSFET-ji zasnovani za delovanje v ohmskem območju, jih je mogoče uporabiti kot ojačevalnike .
Napetost vrat, pri kateri se tranzistor vklopi in začne teči tok skozi kanal, je znana kot napetost praga (VT ali VTH). Za N-kanal se ta vrednost mejne napetosti giblje med 0,5 V in 0,7 V, medtem ko je za naprave s P-kanalom v razponu od -0,5 V do -0,8 V.
Kadarkoli je Vds
V območju izklopa, ko je napetost Vgs Kadarkoli se mosfet upravlja na desni strani lokusa, lahko rečemo, da deluje v območje nasičenosti . Torej, matematično, kadar koli je napetost Vgs > ali = Vgs-Vt, deluje v območju nasičenosti. To je torej vse o značilnostih odtoka v različnih regijah izboljšanega mosfeta. The prenosne značilnosti MOSFET-a za izboljšanje kanala N so prikazani spodaj. Karakteristike prenosa kažejo razmerje med vhodno napetostjo 'Vgs' in izhodnim odtočnim tokom 'Id'. Te značilnosti v bistvu kažejo, kako se spremeni 'Id', ko se spremenijo vrednosti Vgs. Torej iz teh značilnosti lahko opazimo, da je odvodni tok 'Id' enak nič do mejne napetosti. Po tem, ko povečamo vrednost Vgs, se bo 'Id' povečal. Razmerje med trenutnim 'Id' in Vgs je mogoče podati kot Id = k(Vgs-Vt)^2. Tukaj je 'K' konstanta naprave, ki je odvisna od fizičnih parametrov naprave. Torej z uporabo tega izraza lahko ugotovimo vrednost odtočnega toka za fiksno vrednost Vgs. The Izboljšanje odvodnih lastnosti mosfet kanala P so prikazani spodaj. Tu bosta Vds in Vgs negativna. Odvodni tok 'Id' se bo napajal od vira do odvodnega terminala. Kot lahko opazimo na tem grafu, ko postane Vgs bolj negativen, se poveča tudi odvodni tok 'Id'. Ko je Vgs >VT, bo ta MOSFET deloval v mejni regiji. Podobno, če opazujete značilnosti prenosa tega MOSFET-a, bo to zrcalna slika N-kanala. Na splošno je izboljšani MOSFET (E-MOSFET) pristranski bodisi s pristranskostjo delilnika napetosti, sicer pa pristranskostjo odvodne povratne informacije. Toda E-MOSFET ne more biti pristranski s samopristranskostjo in ničelno pristranskostjo. Pristranskost delilnika napetosti za N-kanalni E-MOSFET je prikazana spodaj. Pristranskost delilnika napetosti je podobna vezju delilnika z uporabo BJT. Pravzaprav N-kanalni MOSFET za izboljšanje potrebuje terminal vrat, ki je višji od svojega vira, tako kot NPN BJT potrebuje osnovno napetost, ki je višja v primerjavi z njegovim oddajnikom. V tem vezju se upori, kot sta R1 in R2, uporabljajo za izdelavo delilnega vezja za vzpostavitev napetosti vrat. Ko je vir E-MOSFET neposredno povezan z GND, je VGS = VG. Torej mora biti potencial čez upor R2 nastavljen nad VGS(th) za pravilno delovanje z karakteristično enačbo E-MOSFET, kot je I D = K (V GS -IN GS (th))^2. S poznavanjem vrednosti VG se karakteristična enačba E-MOSFET uporabi za določitev odvodnega toka. Toda konstanta naprave 'K' je edini manjkajoči faktor, ki ga je mogoče izračunati za katero koli napravo, odvisno od koordinatnega para VGS (vklopljen) in ID (vklopljen). Konstanta 'K' izhaja iz karakteristične enačbe E-MOSFET, kot je K = I D /(IN GS -IN GS (th))^2. K = jaz D /(IN GS -IN GS (th))^2. Torej se ta vrednost uporablja za druge točke odstopanja. To prednapetje uporablja 'vklopljeno' delovno točko na zgoraj omenjeni značilni krivulji. Ideja je vzpostaviti odvodni tok z ustrezno izbiro napajalnega in odvodnega upora. Spodaj je prikazan prototip odvodnega povratnega vezja. To je precej preprosto vezje, ki uporablja nekaj osnovnih komponent. To operacijo razumemo z uporabo KVL. IN DD = V RD + V RG + V GS IN DD = jaz D R D + jaz G R G + V GS Tukaj je tok vrat nepomemben, zato bo zgornja enačba postala IN DD =jaz D R D +V GS in tudi V DS = IN GS torej IN GS =V DS = V DD − Jaz D R D To enačbo lahko uporabimo kot osnovo za zasnovo prednapetostnega vezja. Razlika med izboljševalnim in izčrpanim mosfetom vključuje naslednje. Izboljšanje MOSFET Izčrpani MOSFET Prosimo, glejte to povezavo, če želite izvedeti več o – Način izčrpavanja MOSFET . The aplikacije za izboljšanje MOSFET vključujejo naslednje. Tako gre tukaj le za pregled nadgradnje MOSFET – deluje z aplikacijami. E-MOSFET je na voljo v različicah z visoko in nizko porabo, ki delujeta samo v načinu izboljšave. Tukaj je vprašanje za vas, kaj je depletion MOSFET? Značilnosti prenosa
P MOSFET za izboljšanje kanalov
Aplikacije
Prednapetost izboljšavnega MOSFET-a
Pristranskost delilnika napetosti
Pristranskost odtočne povratne informacije
Izboljšanje MOSFET proti izčrpanemu MOSFET-u
Izboljševalni MOSFET je znan tudi kot E-MOSFET.
Izčrpani MOSFET je znan tudi kot D-MOSFET.
V načinu izboljšave kanal sprva ne obstaja in ga tvori napetost, ki se uporablja na priključku vrat.
V načinu izčrpavanja je kanal trajno izdelan v času izdelave tranzistorja.
Običajno je naprava IZKLOPLJENA pri ničelni napetosti vrat (G) do vira (S).
Običajno je naprava VKLOPLJENA pri ničelni napetosti vrat (G) do vira (S).
Ta MOSFET ne more prevajati toka v stanju IZKLOP.
Ta MOSFET lahko prevaja tok v stanju IZKLOP.
Za vklop tega MOSFET-a je potrebna pozitivna napetost vrat.
Za vklop tega MOSFET-a je potrebna negativna napetost vrat.
Ta MOSFET ima difuzijski in uhajajoči tok.
Ta MOSFET nima difuzijskega in uhajalnega toka.
Nima stalnega kanala.
Ima stalni kanal.
Napetost na priključku vrat je neposredno sorazmerna s tokom na priključku odtoka.
Napetost na vratih je obratno sorazmerna s tokom na odvodu.
