Principiul de funcționare al MOSFET se bazează în principal pe proprietățile sale structurale unice și pe efectele câmpului electric. Mai jos este o explicație detaliată a modului în care funcționează MOSFET-urile:
I. Structura de bază a MOSFET
Un MOSFET constă în principal dintr-o poartă (G), o sursă (S), un dren (D) și un substrat (B, uneori conectat la sursă pentru a forma un dispozitiv cu trei terminale). În MOSFET-urile de îmbunătățire a canalului N, substratul este de obicei un material de siliciu de tip P cu dopat scăzut pe care sunt fabricate două regiuni de tip N puternic dopate pentru a servi drept sursă și, respectiv, dren. Suprafața substratului de tip P este acoperită cu o peliculă de oxid foarte subțire (dioxid de siliciu) ca strat izolator, iar un electrod este desenat ca poartă. Această structură face poarta izolată de substratul semiconductor de tip P, dren și sursă și, prin urmare, este numită și tub cu efect de câmp de poartă izolată.
II. Principiul de funcționare
MOSFET-urile funcționează folosind tensiunea sursă de poartă (VGS) pentru a controla curentul de scurgere (ID). Mai exact, atunci când tensiunea sursei porții pozitive aplicată, VGS, este mai mare decât zero, un câmp electric pozitiv superior și negativ inferior vor apărea pe stratul de oxid de sub poartă. Acest câmp electric atrage electroni liberi în regiunea P, determinându-i să se acumuleze sub stratul de oxid, respingând în același timp găurile din regiunea P. Pe măsură ce VGS crește, puterea câmpului electric crește și concentrația de electroni liberi atrași crește. Când VGS atinge o anumită tensiune de prag (VT), concentrația de electroni liberi adunați în regiune este suficient de mare pentru a forma o nouă regiune de tip N (canal N), care acționează ca o punte care conectează drenul și sursa. În acest moment, dacă există o anumită tensiune de antrenare (VDS) între dren și sursă, ID-ul curentului de scurgere începe să curgă.
III. Formarea și schimbarea canalului conducător
Formarea canalului conductor este cheia funcționării MOSFET-ului. Când VGS este mai mare decât VT, canalul conductor este stabilit și ID-ul curentului de scurgere este afectat atât de VGS, cât și de VDS. Este important de reținut că, dacă canalul conducător nu este stabilit (adică, VGS este mai mic decât VT), atunci chiar dacă este prezent VDS, ID-ul curentului de drenaj nu apare.
IV. Caracteristicile MOSFET-urilor
impedanță mare de intrare:Impedanța de intrare a MOSFET este foarte mare, aproape de infinit, deoarece există un strat izolator între poartă și regiunea sursă-dren și doar un curent slab de poartă.
impedanță scăzută de ieșire:MOSFET-urile sunt dispozitive controlate de tensiune în care curentul sursă de scurgere se poate modifica cu tensiunea de intrare, astfel încât impedanța lor de ieșire este mică.
Debit constant:Când funcționează în regiunea de saturație, curentul MOSFET este practic neafectat de modificările tensiunii sursă-dren, oferind un curent constant excelent.
Stabilitate bună la temperatură:MOSFET-urile au o gamă largă de temperatură de funcționare de la -55°C până la aproximativ +150°C.
V. Aplicaţii şi clasificări
MOSFET-urile sunt utilizate pe scară largă în circuite digitale, circuite analogice, circuite de putere și alte domenii. În funcție de tipul de operare, MOSFET-urile pot fi clasificate în tipuri de îmbunătățire și epuizare; în funcție de tipul de canal conducător, ele pot fi clasificate în canal N și canal P. Aceste tipuri diferite de MOSFET-uri au propriile lor avantaje în diferite scenarii de aplicare.
În rezumat, principiul de funcționare al MOSFET este de a controla formarea și schimbarea canalului conductor prin tensiunea sursei de poartă, care la rândul său controlează fluxul de curent de scurgere. Impedanța mare de intrare, impedanța scăzută de ieșire, curentul constant și stabilitatea temperaturii fac ca MOSFET-urile să fie o componentă importantă în circuitele electronice.
Ora postării: 25-sept-2024
