Polprevodniški tranzistor kovin-oksid-polprevodnik oz MOSFET je napetostno krmiljena naprava, ki je izdelana s terminali, kot so izvor, odvod, vrata in telo, za ojačanje ali preklapljanje napetosti v tokokrogih in se v veliki meri uporablja tudi v IC-jih za digitalne aplikacije. Uporabljajo se tudi v analognih vezjih, kot so ojačevalniki in filtri. MOSFET-ji so v glavnem zasnovani za premagovanje pomanjkljivosti DEJSTVA na primer visok odvodni upor, zmerna vhodna impedanca in počasno delovanje. MOSFET-ji so dve vrsti načina izboljšave in načina izčrpavanja. Ta članek obravnava eno od vrst MOSFET-ov in sicer način izčrpavanja MOSFET – vrste, delo z aplikacijami.
Kaj je Depletion Mode MOSFET?
MOSFET, ki se običajno vklopi brez uporabe kakršne koli napetosti vrat, ko se priključite, je znan kot MOSFET v načinu izčrpavanja. V tem MOSFET-u teče tok od odvodnega terminala do izvora. Ta vrsta MOSFET-a je znana tudi kot običajna na napravi.
Ko je na priključku vrat MOSFET dovedena napetost, bo odtok v izvorni kanal postal bolj uporoven. Ko se napetost vrat-izvor poveča, se tok toka od odtoka do vira zmanjša, dokler se tok od odtoka do vira ne ustavi.
Za več informacij obiščite to povezavo MOSFET kot stikalo
Simbol MOSFET načina izčrpavanja
Spodaj so prikazani simboli MOSFET načina izčrpavanja za p-kanal in n-kanal. V teh MOSFET-ih puščični simboli predstavljajo vrsto MOSFET-a, kot je P-tip ali N-tip. Če je simbol puščice v notranji smeri, je to n-kanalni in če je simbol puščice zunaj, potem je to p-kanalni.
Kako deluje MOSFET v načinu izčrpavanja?
Izčrpni MOSFET je privzeto aktiviran. Tukaj so izvorni in odvodni terminali fizično povezani. Da bi razumeli delovanje MOSFET-a, poglejmo vrste izčrpanih MOSFET-ov.
Vrste MOSFET načina izčrpavanja
The Struktura MOSFET v načinu izčrpavanja razlikuje glede na vrsto. MOSFET-ji so dve vrsti: p-kanalni izčrpani način in n-kanalni izčrpani način. Spodaj je torej obravnavana vsaka vrsta strukture MOSFET z načinom izčrpavanja in njeno delovanje.
N-Channel Depletion MOSFET
Struktura N-Channel Depletion MOSFET je prikazana spodaj. Pri tej vrsti izčrpanega MOSFET-a sta izvor in odvod povezana z majhnim trakom polprevodnika tipa N. Substrat, uporabljen v tem MOSFET-u, je polprevodnik tipa P in elektroni so glavni nosilci naboja v tem tipu MOSFET-a. Tukaj sta izvor in odtok močno dopirana.
Konstrukcija MOSFET-a z N-kanalnim načinom osiromašenja je enaka kot v primerjavi z n-kanalnim MOSFET-om v načinu izboljšave, le da je njegovo delovanje drugačno. Vrzel med izvorom in odvodom je sestavljena iz nečistoč tipa n.
Ko uporabimo potencialno razliko med obema terminaloma, kot sta izvor in odvod, tok teče skozi celotno n-območje substrata. Ko se na priključku vrat tega MOSFET uporabi negativna napetost, se bodo nosilci naboja, kot so elektroni, odbili in premaknili navzdol znotraj n-območja pod dielektrično plastjo. Torej bo prišlo do izčrpavanja nosilca naboja znotraj kanala.
Tako se splošna prevodnost kanala zmanjša. Pri tem pogoju se bo odvodni tok zmanjšal, ko se na priključku GATE uporabi enaka napetost. Ko se negativna napetost še poveča, doseže način odščipnitve .
Tukaj je odvodni tok se nadzoruje s spreminjanjem izčrpanosti nosilcev naboja znotraj kanala, tako da se temu reče izčrpanost MOSFET . Tu je odvodni terminal v potencialu +ve, priključek vrat je v potencialu -ve in vir je pri potencialu '0'. Tako je variacija napetosti med odvodom in vrati velika v primerjavi od vira do vrat, tako da je širina izčrpanega sloja velika za odtok v primerjavi z izvornim priključkom.
P-Channel Depletion MOSFET
V MOSFET-u z osiromašenim kanalom P majhen trak polprevodnika tipa P povezuje izvor in odvod. Izvor in odtok sta iz polprevodnika tipa P, substrat pa iz polprevodnika tipa N. Večina nosilcev naboja je lukenj.
Konstrukcija MOSFET z osiromašenim kanalom p je povsem nasprotna MOSFET z načinom izčrpanega kanala n. Ta MOSFET vključuje kanal, ki je narejen med območje vira in odtoka ki je močno dopiran z nečistoče p-tipa. Torej je v tem MOSFET uporabljen substrat tipa n, kanal pa je tipa p, kot je prikazano na diagramu.
Ko uporabimo +ve napetost na terminalu vrat MOSFET, se bodo manjšinski nosilci naboja, kot so elektroni v območju p-tipa, zaradi elektrostatičnega delovanja pritegnili in tvorili fiksne negativne ione nečistoč. Tako se bo v kanalu oblikovalo osiromašeno območje in posledično se bo prevodnost kanala zmanjšala. Na ta način se odvodni tok krmili z uporabo +ve napetosti na priključku vrat.
Ko uporabimo +ve napetost na terminalu vrat MOSFET, se bodo manjšinski nosilci naboja, kot so elektroni v območju p-tipa, zaradi elektrostatičnega delovanja pritegnili in tvorili fiksne negativne ione nečistoč. Tako se bo v kanalu oblikovalo osiromašeno območje in posledično se bo prevodnost kanala zmanjšala. Na ta način se odvodni tok krmili z uporabo +ve napetosti na priključku vrat.
Za aktiviranje te vrste izčrpanega tipa MOSFET mora biti napetost vrat 0 V in vrednost odtočnega toka velika, tako da bo tranzistor v aktivnem območju. Torej, še enkrat za vklop tega MOSFET-a, +ve napetost je podana na izvornem terminalu. Torej z dovolj pozitivne napetosti in brez napetosti na osnovnem terminalu bo ta MOSFET maksimalno deloval in imel visok tok.
Če želite deaktivirati P-kanalni depletion MOSFET, obstajata dva načina, kako lahko prekinete prednapetostno pozitivno napetost, ki napaja odtok, sicer pa lahko na priključek vrat uporabite napetost -ve. Ko je na priključku vrat zagotovljena -ve napetost, se bo tok zmanjšal. Ko napetost na vratih postane bolj negativna, se tok zmanjša do izklopa, nato pa bo MOSFET v stanju 'IZKLOP'. Torej, to zaustavi velik vir, da odvaja tok.
Torej, ko je na priključku vrat tega MOSFET-a zagotovljena večja napetost, potem bo ta MOSFET prevajal manj in manj toka bo na priključku izvor-odvod. Ko napetost na vratih doseže določen prag napetosti –ve, izklopi tranzistor. Torej -ve napetost izklopi tranzistor.
Značilnosti
The značilnosti odvodnega MOSFET-a so obravnavani spodaj.
Značilnosti odtoka MOSFET-a z osiromašenim kanalom N
Spodaj so prikazane odtočne lastnosti n-kanalnega MOSFET-ja z osiromašenim kanalom. Te značilnosti so narisane med VDS in IDSS. Ko še naprej povečujemo vrednost VDS, se bo ID povečal. Po določeni napetosti bo odvodni tok ID postal konstanten. Vrednost toka nasičenja za Vgs = 0 se imenuje IDSS.
Kadarkoli je uporabljena napetost negativna, bo ta napetost na priključku vrat potisnila nosilce naboja kot elektrone na substrat. Ti elektroni bodo privlačili tudi luknje znotraj tega p-tipa substrata. Torej bodo zaradi te napetosti elektroni v kanalu rekombinirani z luknjami. Hitrost rekombinacije bo odvisna od uporabljene negativne napetosti.
Ko povečamo to negativno napetost, se bo povečala tudi stopnja rekombinacije, kar bo zmanjšalo št. elektronov, ki so na voljo v tem kanalu, in bo učinkovito zmanjšal tok.
ko opazujemo zgornje značilnosti, vidimo, da ko bo vrednost VGS postala bolj negativna, se bo odvodni tok zmanjšal. Pri določeni napetosti bo ta negativna napetost postala nič. Ta napetost je znana kot napetost izklopa.
Ta MOSFET deluje tudi za pozitivno napetost, tako da, ko uporabimo pozitivno napetost na priključku vrat, bodo elektroni pritegnjeni v N-kanal. Torej št. elektronov znotraj tega kanala se bo povečalo. Tako se bo tok znotraj tega kanala povečal. Torej bo za pozitivno vrednost Vgs ID celo večji od IDSS.
Prenosne značilnosti MOSFET-a z osiromašenim kanalom N
Spodaj so prikazane značilnosti prenosa MOSFET z izčrpanim kanalom N, ki je podoben JFET. Te značilnosti določajo glavno razmerje med ID-jem in VGS za fiksno vrednost VDS. Za pozitivne vrednosti VGS lahko dobimo tudi vrednost ID.
Zaradi tega se bo krivulja v karakteristikah razširila na desno stran. Kadarkoli je vrednost VGS pozitivna, št. elektronov v kanalu se bo povečalo. Ko je VGS pozitiven, je ta regija izboljšana regija. Podobno, ko je VGS negativen, je to območje znano kot območje izčrpavanja.
Glavno razmerje med ID-jem in Vgs je mogoče izraziti z ID = IDSS (1-VGS/VP)^2. Z uporabo tega izraza lahko najdemo vrednost ID za Vgs.
Značilnosti odtoka MOSFET-a z osiromašenim kanalom P
Spodaj so prikazane značilnosti odtoka MOSFET-a z osiromašenim kanalom P. Tukaj je napetost VDS negativna, napetost Vgs pa pozitivna. Ko bomo še naprej povečevali Vgs, se bo Id (odvodni tok) zmanjšal. Pri napetosti izklopa bo ta Id (odvodni tok) postal nič. Ko je VGS negativen, bo vrednost ID celo višja od IDSS.
Prenosne značilnosti MOSFET-a z osiromašenim kanalom P
Spodaj so prikazane značilnosti prenosa MOSFET z osiromašenim kanalom P, ki je zrcalna slika prenosnih karakteristik MOSFET z izčrpanim kanalom n. Tukaj lahko opazimo, da se odvodni tok povečuje v pozitivni regiji VGS od mejne točke do IDSS, nato pa še naprej narašča, ko se poveča negativna vrednost VGS.
Aplikacije
Aplikacije za izčrpavanje MOSFET vključujejo naslednje.
- Ta izčrpani MOSFET se lahko uporablja v viru stalnega toka in linearnih regulatorjih kot a prehodni tranzistor .
- Te se v veliki meri uporabljajo v zagonskem pomožnem napajalnem krogu.
- Običajno so ti MOSFET-ji vklopljeni, ko ni napetosti, kar pomeni, da lahko prevajajo tok v normalnih pogojih. Tako se to uporablja v digitalnih logičnih vezjih kot obremenitveni upor.
- Ti se uporabljajo za povratna vezja znotraj PWM IC.
- Uporabljajo se v telekomunikacijskih stikalih, polprevodniških relejih in mnogih drugih.
- Ta MOSFET se uporablja v tokokrogih za pometanje napetosti, tokokrogih za spremljanje toka, gonilnih vezjih led array itd.
To je torej pregled načina izčrpavanja MOSFET – deluje z aplikacijami. Tukaj je vprašanje za vas, kaj je MOSFET v načinu izboljšave?
