Tranzistorul cu efect de câmp de oxid de metal și semiconductor (MOSFET, MOS-FET sau MOS FET) este un tip de tranzistor cu efect de câmp (FET), cel mai frecvent fabricat prin oxidarea controlată a siliciului. Are o poartă izolată, a cărei tensiune determină conductivitatea dispozitivului.
Caracteristica sa principală este că există un strat izolator de dioxid de siliciu între poarta metalică și canal, deci are o rezistență mare de intrare (până la 1015Ω). De asemenea, este împărțit în tub cu canal N și tub cu canal P. De obicei, substratul (substratul) și sursa S sunt conectate împreună.
În funcție de diferite moduri de conducere, MOSFET-urile sunt împărțite în tip de îmbunătățire și tip de epuizare.
Așa-numitul tip de îmbunătățire înseamnă: când VGS=0, tubul este într-o stare de tăiere. După adăugarea VGS-ului corect, majoritatea purtătorilor sunt atrași de poartă, astfel „îmbunătățind” purtătorii din această zonă și formând un canal conductor. .
Modul de epuizare înseamnă că atunci când VGS=0, se formează un canal. Când se adaugă VGS-ul corect, majoritatea purtătorilor pot curge din canal, „epuizând” purtătorii și oprind tubul.
Distingeți motivul: rezistența de intrare a JFET este mai mare de 100 MΩ, iar transconductanța este foarte mare, atunci când poarta este condusă, câmpul magnetic al spațiului interior este foarte ușor de detectat semnalul de date de tensiune de lucru pe poartă, astfel încât conducta tinde să să fie până la, sau tinde să fie on-off. Dacă tensiunea de inducție a corpului este adăugată imediat la poartă, deoarece interferența electromagnetică cheie este puternică, situația de mai sus va fi mai semnificativă. Dacă acul contorului se deviază brusc spre stânga, înseamnă că conducta tinde să fie până la, rezistența sursă de scurgere RDS se extinde, iar cantitatea de curent sursă de scurgere scade IDS. În schimb, acul contorului se deviază brusc spre dreapta, indicând faptul că conducta tinde să fie pornit-oprit, RDS coboară și IDS urcă. Cu toate acestea, direcția exactă în care acul contorului este deviat ar trebui să depindă de polii pozitivi și negativi ai tensiunii induse (tensiunea de lucru în direcția pozitivă sau tensiunea de lucru în sens invers) și de punctul mijlociu de lucru al conductei.
MOSFET WINSOK DFN3x3
Luând ca exemplu canalul N, acesta este realizat pe un substrat de siliciu de tip P cu două regiuni de difuziune sursă puternic dopate N+ și regiuni de difuzie de drenaj N+, iar apoi electrodul sursă S și respectiv electrodul de drenaj D sunt scoși afară. Sursa și substratul sunt conectate intern și mențin întotdeauna același potențial. Când drenajul este conectat la borna pozitivă a sursei de alimentare și sursa este conectată la borna negativă a sursei de alimentare și VGS=0, curentul canalului (adică curentul de scurgere) ID=0. Pe măsură ce VGS crește treptat, atras de tensiunea porții pozitive, purtătorii minoritari încărcați negativ sunt induși între cele două regiuni de difuzie, formând un canal de tip N de la dren la sursă. Când VGS este mai mare decât tensiunea de pornire VTN a tubului (în general, aproximativ +2V), tubul cu canal N începe să conducă, formând un curent de scurgere ID.
VMOSFET (VMOSFET), numele său complet este V-groove MOSFET. Este un dispozitiv nou dezvoltat, de înaltă eficiență, de comutare a puterii după MOSFET. Nu numai că moștenește impedanța mare de intrare a MOSFET (≥108W), ci și curentul mic de conducere (aproximativ 0,1μA). De asemenea, are caracteristici excelente, cum ar fi tensiune mare de rezistență (până la 1200 V), curent mare de funcționare (1,5 A ~ 100 A), putere mare de ieșire (1 ~ 250 W), liniaritate bună a transconductanței și viteză rapidă de comutare. Tocmai pentru că combină avantajele tuburilor vid și ale tranzistorilor de putere, este utilizat pe scară largă în amplificatoare de tensiune (amplificarea tensiunii poate ajunge de mii de ori), amplificatoare de putere, surse de alimentare în comutație și invertoare.
După cum știm cu toții, poarta, sursa și scurgerea unui MOSFET tradițional sunt aproximativ pe același plan orizontal pe cip, iar curentul său de funcționare curge practic în direcția orizontală. Tubul VMOS este diferit. Are două caracteristici structurale majore: în primul rând, poarta metalică adoptă o structură cu caneluri în formă de V; în al doilea rând, are conductivitate verticală. Deoarece scurgerea este trasă din spatele cipului, ID-ul nu curge orizontal de-a lungul cipului, ci pornește din regiunea N+ puternic dopată (sursa S) și curge în regiunea de deriva N ușor dopată prin canalul P. În cele din urmă, ajunge vertical în jos până la scurgerea D. Deoarece aria secțiunii transversale a curgerii crește, pot trece curenți mari. Deoarece există un strat izolator de dioxid de siliciu între poartă și cip, acesta este încă un MOSFET de poartă izolată.
Avantajele utilizării:
MOSFET este un element controlat de tensiune, în timp ce tranzistorul este un element controlat de curent.
MOSFET-urile ar trebui utilizate atunci când numai o cantitate mică de curent este permisă să fie extrasă de la sursa de semnal; tranzistoarele ar trebui să fie utilizate atunci când tensiunea semnalului este scăzută și se permite să se tragă mai mult curent de la sursa de semnal. MOSFET folosește purtători majoritari pentru a conduce electricitatea, deci este numit un dispozitiv unipolar, în timp ce tranzistoarele folosesc atât purtători majoritari, cât și purtători minoritari pentru a conduce electricitatea, deci se numește dispozitiv bipolar.
Sursa și scurgerea unor MOSFET-uri pot fi folosite interschimbabil, iar tensiunea de poartă poate fi pozitivă sau negativă, făcându-le mai flexibile decât triodele.
MOSFET poate funcționa în condiții de curent foarte mic și tensiune foarte joasă, iar procesul său de fabricație poate integra cu ușurință multe MOSFET-uri pe un cip de siliciu. Prin urmare, MOSFET a fost utilizat pe scară largă în circuitele integrate la scară largă.
MOSFET Olueky SOT-23N
Caracteristicile aplicației respective ale MOSFET și tranzistor
1. Sursa s, poarta g și drenajul d ale MOSFET-ului corespund emițătorului e, baza b și, respectiv, colectorului c al tranzistorului. Funcțiile lor sunt similare.
2. MOSFET este un dispozitiv de curent controlat de tensiune, iD este controlat de vGS, iar coeficientul său de amplificare gm este în general mic, astfel încât capacitatea de amplificare a MOSFET este slabă; tranzistorul este un dispozitiv de curent controlat de curent, iar iC este controlat de iB (sau iE).
3. Poarta MOSFET nu consumă aproape niciun curent (ig»0); în timp ce baza tranzistorului atrage întotdeauna un anumit curent atunci când tranzistorul funcționează. Prin urmare, rezistența de intrare a porții a MOSFET este mai mare decât rezistența de intrare a tranzistorului.
4. MOSFET este compus din multipurtători implicați în conducere; tranzistoarele au două purtătoare, purtătoare multiple și purtătoare minoritare, implicate în conducție. Concentrația purtătorilor minoritari este foarte afectată de factori precum temperatura și radiațiile. Prin urmare, MOSFET-urile au o stabilitate mai bună la temperatură și o rezistență mai puternică la radiații decât tranzistoarele. MOSFET-urile ar trebui utilizate acolo unde condițiile de mediu (temperatura, etc.) variază foarte mult.
5. Când metalul sursă și substratul MOSFET sunt conectate împreună, sursa și scurgerea pot fi folosite interschimbabil, iar caracteristicile se schimbă puțin; în timp ce atunci când colectorul și emițătorul triodei sunt folosite în mod interschimbabil, caracteristicile sunt foarte diferite. Valoarea β va fi redusă mult.
6. Coeficientul de zgomot al MOSFET este foarte mic. MOSFET-ul trebuie utilizat cât mai mult posibil în etapa de intrare a circuitelor amplificatoare cu zgomot redus și a circuitelor care necesită un raport semnal-zgomot ridicat.
7. Atât MOSFET, cât și tranzistorul pot forma diverse circuite de amplificare și circuite de comutare, dar primul are un proces de fabricație simplu și are avantajele unui consum redus de energie, o bună stabilitate termică și o gamă largă de tensiune de alimentare de operare. Prin urmare, este utilizat pe scară largă în circuite integrate la scară mare și la scară foarte mare.
8. Tranzistorul are o rezistență mare la pornire, în timp ce MOSFET-ul are o rezistență la pornire mică, doar câteva sute de mΩ. În dispozitivele electrice curente, MOSFET-urile sunt în general folosite ca întrerupătoare, iar eficiența lor este relativ ridicată.
MOSFET de încapsulare WINSOK SOT-323
MOSFET vs tranzistor bipolar
MOSFET este un dispozitiv controlat de tensiune, iar poarta practic nu ia curent, în timp ce un tranzistor este un dispozitiv controlat de curent, iar baza trebuie să ia un anumit curent. Prin urmare, atunci când curentul nominal al sursei de semnal este extrem de mic, trebuie utilizat MOSFET.
MOSFET este un conductor multipurtător, în timp ce ambii purtători ai unui tranzistor participă la conducere. Deoarece concentrația purtătorilor minoritari este foarte sensibilă la condițiile externe, cum ar fi temperatura și radiațiile, MOSFET este mai potrivit pentru situațiile în care mediul se schimbă foarte mult.
Pe lângă faptul că sunt folosite ca dispozitive de amplificare și comutatoare controlabile, cum ar fi tranzistoarele, MOSFET-urile pot fi utilizate și ca rezistențe liniare variabile controlate de tensiune.
Sursa și scurgerea MOSFET sunt simetrice ca structură și pot fi folosite interschimbabil. Tensiunea poartă-sursă a MOSFET-ului în modul de epuizare poate fi pozitivă sau negativă. Prin urmare, utilizarea MOSFET-urilor este mai flexibilă decât tranzistoarele.
Ora postării: 13-oct-2023
