De ce sunt controlate tensiunea MOSFET-urilor?

MOSFET-urile (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Tranzistors) sunt numite dispozitive controlate de tensiune în principal deoarece principiul lor de funcționare se bazează în principal pe controlul tensiunii porții (Vgs) peste curentul de drenaj (Id), mai degrabă decât pe curent pentru a-l controla, deoarece este cazul tranzistoarelor bipolare (cum ar fi BJT-urile). Mai jos este o explicație detaliată a MOSFET ca dispozitiv controlat de tensiune:

Principiul de lucru

Controlul tensiunii la poartă:Inima unui MOSFET se află în structura dintre poarta, sursă și scurgere și un strat izolator (de obicei dioxid de siliciu) de sub poartă. Când se aplică o tensiune pe poartă, se creează un câmp electric sub stratul izolator, iar acest câmp modifică conductivitatea zonei dintre sursă și scurgere.

Formarea canalului conductiv:Pentru MOSFET-urile cu canal N, când tensiunea de poartă Vgs este suficient de mare (peste o valoare specifică numită tensiune de prag Vt), electronii din substratul de tip P de sub poartă sunt atrași de partea inferioară a stratului izolator, formând un N- tip canal conductiv care permite conductivitatea între sursă și scurgere. În schimb, dacă Vgs este mai mic decât Vt, canalul conductor nu este format și MOSFET-ul este la cutoff.

Controlul curentului de scurgere:mărimea curentului de scurgere Id este controlată în principal de tensiunea de poartă Vgs. Cu cât Vgs este mai mare, cu atât canalul conducător este mai larg și cu atât curentul de scurgere Id este mai mare. Această relație permite MOSFET-ului să acționeze ca un dispozitiv de curent controlat de tensiune.

Avantajele Caracterizării Piezo

Impedanta mare de intrare:Impedanța de intrare a MOSFET este foarte mare datorită izolării porții și a regiunii sursă-dren de către un strat izolator, iar curentul de poartă este aproape zero, ceea ce îl face util în circuitele în care este necesară o impedanță mare de intrare.

Zgomot redus:MOSFET-urile generează zgomot relativ scăzut în timpul funcționării, în mare parte datorită impedanței lor mari de intrare și a mecanismului de conducere unipolar a purtătorului.

Viteză de comutare rapidă:Deoarece MOSFET-urile sunt dispozitive controlate de tensiune, viteza lor de comutare este de obicei mai mare decât cea a tranzistoarelor bipolare, care trebuie să treacă prin procesul de stocare și eliberare a încărcăturii în timpul comutării.

Consum redus de energie:În starea de pornire, rezistența sursei de scurgere (RDS(on)) a MOSFET-ului este relativ scăzută, ceea ce ajută la reducerea consumului de energie. De asemenea, în starea de întrerupere, consumul de energie statică este foarte scăzut deoarece curentul de poartă este aproape zero.

Pe scurt, MOSFET-urile sunt numite dispozitive controlate de tensiune deoarece principiul lor de funcționare se bazează în mare măsură pe controlul curentului de scurgere de către tensiunea de poartă. Această caracteristică controlată de tensiune face ca MOSFET-urile să fie promițătoare pentru o gamă largă de aplicații în circuite electronice, în special acolo unde sunt necesare impedanță mare de intrare, zgomot redus, viteză de comutare rapidă și consum redus de energie.