MOSFET (metal-oxide-semiconductor FET) jedna je vrsta tranzistora s efektom polja s izoliranim vratima koji se uglavnom koristi za pojačavanje ili prebacivanje signala. Sada se u analognim i digitalnim krugovima MOSFET-ovi koriste češće u usporedbi s BJTs . MOSFET-ovi se uglavnom koriste u pojačalima zbog njihove beskonačne ulazne impedancije, što omogućuje pojačalu da uhvati gotovo sav dolazni signal. Glavna korist od MOSFET u usporedbi s BJT-om je da ne zahtijeva gotovo nikakvu ulaznu struju za kontrolu struje opterećenja. MOSFET-ovi se klasificiraju u dvije vrste MOSFET-a za poboljšanje i MOSFET-a za smanjenje. Stoga ovaj članak pruža kratke informacije o poboljšanje MOSFET-a – rad s aplikacijama.
Što je MOSFET tipa poboljšanja?
MOSFET koji radi u modu poboljšanja poznat je kao E-MOSFET ili MOSFET za poboljšanje. Način poboljšanja znači da kad god se napon prema izlaznom terminalu ovog MOSFET-a poveća, tada će strujni tok biti povećan više od odvoda do izvora dok ne dosegne najvišu razinu. Ovaj MOSFET je naponski kontrolirani uređaj s tri terminala gdje su terminali izvor, vrata i odvod.
Značajke ovih MOSFET-a su mala disipacija snage, jednostavna proizvodnja i mala geometrija. Zbog ovih će se značajki koristiti unutar integriranih krugova. Ne postoji put između odvoda (D) i izvora (S) ovog MOSFET-a kada nema napona između terminala vrata i izvora. Dakle, primjenom napona na izlazu-izvoru poboljšat će se kanal, čineći ga sposobnim za provođenje struje. Ovo je svojstvo glavni razlog da ovaj uređaj nazovemo MOSFET-om poboljšanog načina rada.
Poboljšani MOSFET simbol
Dolje su prikazani poboljšani MOSFET simboli za P-kanal i N-kanal. U donjim simbolima možemo primijetiti da je isprekidana linija jednostavno povezana od izvora do terminala supstrata, što označava vrstu načina poboljšanja.
Vodljivost u EMOSFET-ovima se povećava povećanjem oksidnog sloja, koji dodaje nositelje naboja prema kanalu. Obično je ovaj sloj poznat kao inverzijski sloj.
Kanal u ovom MOSFET-u formiran je između D (odvod) i S (izvor). U N-kanalnom tipu koristi se supstrat P-tipa, dok se u P-kanalnom tipu koristi supstrat N-tipa. Ovdje vodljivost kanala zbog nositelja naboja uglavnom ovisi o kanalima P-tipa ili N-tipa.
Princip rada Mosfeta za poboljšanje
Poboljšanje tipa MOSFET-a obično su isključeni, što znači da kada je spojen MOSFET poboljšanog tipa, neće biti protoka struje od terminalnog odvoda (D) do izvora (S) kada napon nije doveden na njegov izlazni terminal. To je razlog da ovaj tranzistor nazovemo a normalno isključen uređaj .
Slično, ako se napon dovede na izlazni terminal ovog MOSFET-a, tada će kanal odvod-izvor postati vrlo manje otporan. Kada se napon od vrata do terminala izvora poveća, tada će se tok struje od odvoda do terminala izvora također povećati sve dok se najveća struja ne dovodi od terminala odvoda do izvora.
Izgradnja
The konstrukcija poboljšanja MOSFET-a prikazan je u nastavku. Ovaj MOSFET uključuje troslojna vrata, odvod i izvor. Tijelo MOSFET-a poznato je kao supstrat koji je interno spojen na izvor. U MOSFET-u, terminal metalnih vrata od poluvodičkog sloja izoliran je slojem silicijevog dioksida, inače dielektričnim slojem.
Ovaj EMOSFET je konstruiran od dva materijala kao što su P-tip i N-tip poluvodiča. Podloga daje fizičku potporu uređaju. Tanak SiO sloj i izvanredan električni izolator jednostavno pokrivaju područje između terminala izvora i odvoda. Na oksidnom sloju, metalni sloj tvori elektrodu vrata.
U ovoj konstrukciji, dvije N regije su odvojene na nekoliko mikrometara preko lagano dopirane podloge p-tipa. Ove dvije N-područja izvedene su kao terminali izvora i odvoda. Na površini se razvija tanki izolacijski sloj koji je poznat kao silicijev dioksid. Nosači naboja poput rupa napravljenih na ovom sloju uspostavit će aluminijske kontakte za terminale izvora i odvoda.
Ovaj vodljivi sloj djeluje kao terminalna vrata koja su položena na SiO2 kao i na cijelo područje kanala. Međutim za vodljivost, ne sadrži nikakav fizički kanal. U ovoj vrsti poboljšanog MOSFET-a, supstrat p-tipa proširen je na cijeli sloj SiO2.
radim
Rad EMOSFET-a je kada je VGS 0V, tada ne postoji kanal koji će spojiti izvor i odvod. Supstrat p-tipa ima samo mali broj toplinski proizvedenih manjinskih nositelja naboja poput slobodnih elektrona pa je struja odvoda nula. Zbog toga će MOSFET normalno biti ISKLJUČEN.
Jednom kada su vrata (G) pozitivna (+ve), tada privlače manjinske nositelje naboja poput elektrona iz p–supstrata gdje će se ti nositelji naboja kombinirati kroz rupe ispod sloja SiO2. Daljnji VGS se povećava tada će elektroni imati dovoljno potencijala da prevladaju i vežu se i više nositelja naboja, tj. elektrona se taloži u kanalu.
Ovdje se dielektrik koristi za sprječavanje kretanja elektrona preko sloja silicijeva dioksida. Ova akumulacija će rezultirati stvaranjem n-kanala između terminala odvoda i izvora. Dakle, to može dovesti do generiranog toka odvodne struje kroz cijeli kanal. Ova odvodna struja jednostavno je proporcionalna otporu kanala koji dodatno ovisi o nositeljima naboja privučenim na +ve terminal vrata.
Vrste poboljšanja Vrsta MOSFET-a
Dostupni su u dvije vrste N MOSFET za poboljšanje kanala i P MOSFET za poboljšanje kanala .
U tipu poboljšanja N kanala, koristi se slabo dopirana p-supstrat, a dva jako dopirana područja n-tipa činit će terminale izvora i odvoda. U ovoj vrsti E-MOSFET-a, većina nositelja naboja su elektroni. Pogledajte ovu poveznicu kako biste saznali više o – N-kanalni MOSFET.
U tipu P kanala, koristi se lagano dopirana N-supstrat, a dvije jako dopirane regije p-tipa činit će terminale izvora i odvoda. U ovoj vrsti E-MOSFET-a, većina nositelja naboja su rupe. Pogledajte ovu poveznicu kako biste saznali više o – P-kanalni MOSFET .
Karakteristike
Karakteristike VI i odvoda MOSFET-a za poboljšanje n kanala i poboljšanja p kanala raspravlja se u nastavku.
Karakteristike odvoda
The Karakteristike mosfet odvoda za poboljšanje N kanala prikazani su u nastavku. U ovim karakteristikama možemo promatrati karakteristike odvoda iscrtane između Id i Vds za različite Vgs vrijednosti kao što je prikazano na dijagramu, kao što možete vidjeti da kada se Vgs vrijednost poveća, tada će se povećati i trenutni 'Id'.
Parabolična krivulja na karakteristikama pokazat će lokus VDS gdje će Id (struja odvoda) postati zasićena. Na ovom grafikonu prikazano je linearno ili omsko područje. U ovom području MOSFET može funkcionirati kao naponski kontrolirani otpornik. Dakle, za fiksnu vrijednost Vds, nakon što promijenimo vrijednost napona Vgs, širina kanala će se promijeniti ili možemo reći da će se otpor kanala promijeniti.
Ohmičko područje je područje u kojem trenutni 'IDS' raste s povećanjem VDS vrijednosti. Jednom kad su MOSFET-ovi dizajnirani za rad u omskom području, tada se mogu koristiti kao pojačala .
Napon vrata u kojem se tranzistor uključuje i počinje teći struja kroz kanal poznat je kao napon praga (VT ili VTH). Za N-kanal, ova vrijednost napona praga kreće se od 0,5 V – 0,7 V, dok se za P-kanalne uređaje kreće od -0,5 V do -0,8 V.
Kad god je Vds
U području prekida, kada je napon Vgs Kad god se mosfetom upravlja na desnoj strani lokusa, tada možemo reći da radi u područje zasićenja . Dakle, matematički, kad god je Vgs napon > ili = Vgs-Vt tada radi u području zasićenja. Dakle, ovo je sve o karakteristikama odvoda u različitim regijama poboljšanog mosfeta. The prijenosne karakteristike MOSFET-a za poboljšanje N kanala prikazani su u nastavku. Karakteristike prijenosa pokazuju odnos između ulaznog napona 'Vgs' i izlazne struje odvoda 'Id'. Ove karakteristike u osnovi pokazuju kako se 'Id' mijenja kada se Vgs vrijednosti mijenjaju. Dakle, iz ovih karakteristika, možemo primijetiti da je struja odvoda 'Id' nula do napona praga. Nakon toga, kada povećamo Vgs vrijednost, tada će se povećati 'Id'. Odnos između trenutnog 'Id' i Vgs može se dati kao Id = k(Vgs-Vt)^2. Ovdje je 'K' konstanta uređaja koja ovisi o fizičkim parametrima uređaja. Dakle, koristeći ovaj izraz, možemo saznati vrijednost struje odvoda za fiksnu Vgs vrijednost. The Karakteristike mosfet odvoda za poboljšanje P kanala prikazani su u nastavku. Ovdje će Vds i Vgs biti negativni. Odvodna struja 'Id' dovodit će se od izvora do odvodnog terminala. Kao što možemo primijetiti na ovom grafikonu, kada Vgs postane negativniji tada će se povećati i struja odvoda 'Id'. Kada je Vgs >VT, tada će ovaj MOSFET raditi u graničnom području. Slično, ako promatrate karakteristike prijenosa ovog MOSFET-a, tada će to biti zrcalna slika N-kanala. Općenito, poboljšani MOSFET (E-MOSFET) ima pristranost ili s pristranošću razdjelnika napona, inače je pristranost povratne veze odvoda. Ali E-MOSFET ne može biti pristran sa vlastitom pristranošću i nultom pristranošću. Bias razdjelnika napona za N kanalni E-MOSFET prikazan je dolje. Prednapon razdjelnika napona sličan je krugu razdjelnika koji koristi BJT. U stvari, MOSFET za poboljšanje N-kanala treba terminal vrata koji je viši od svog izvora baš kao što NPN BJT treba bazni napon koji je viši u usporedbi s njegovim emiterom. U ovom krugu, otpornici poput R1 i R2 koriste se za izradu kruga razdjelnika za uspostavljanje napona vrata. Kada je izvor E-MOSFET-a izravno spojen na GND tada je VGS = VG. Dakle, potencijal preko otpornika R2 treba postaviti iznad VGS(th) za pravilan rad s E-MOSFET karakterističnom jednadžbom kao što je I D = K (V GS -U GS (th))^2. Poznavanjem vrijednosti VG, karakteristična jednadžba E-MOSFET-a koristi se za određivanje struje odvoda. Ali konstanta uređaja 'K' jedini je faktor koji nedostaje i koji se može izračunati za bilo koji određeni uređaj ovisno o paru koordinata VGS (on) i ID (on). Konstanta 'K' izvedena je iz karakteristične jednadžbe E-MOSFET-a kao što je K = I D /(U GS -U GS (th))^2. K = ja D /(U GS -U GS (th))^2. Dakle, ova se vrijednost koristi za druge točke prednaprezanja. Ovo prednaprezanje koristi radnu točku 'uključeno' na gore spomenutoj karakterističnoj krivulji. Ideja je postaviti struju odvoda putem odgovarajućeg odabira otpornika napajanja i odvoda. Prototip povratnog kruga odvoda prikazan je dolje. Ovo je prilično jednostavan sklop koji koristi neke osnovne komponente. Ova se operacija podrazumijeva primjenom KVL-a. U dd = V RD + V RG + V GS U dd = ja D R D + ja G R G + V GS Ovdje je struja vrata beznačajna pa će gornja jednadžba postati takva U dd = ja D R D +V GS a također i V DS = U GS Tako, U GS =V DS = V dd − ja D R D Ova se jednadžba može koristiti kao osnova za dizajn prednaponskog kruga. Razlika između MOSFET-a za poboljšanje i MOSFET-a za iscrpljivanje uključuje sljedeće. Poboljšani MOSFET Iscrpljeni MOSFET Pogledajte ovu poveznicu kako biste saznali više o – Depletion Mode MOSFET . The primjene MOSFET-a za poboljšanje uključuju sljedeće. Dakle, ovo je sve o pregledu poboljšanja MOSFET – radi s aplikacijama. E-MOSFET je dostupan u verzijama velike i niske snage koje rade samo u modu poboljšanja. Ovdje je pitanje za vas, što je depletion MOSFET? Prijenosne karakteristike
P MOSFET za poboljšanje kanala
Prijave
Prednapon MOSFET-a za poboljšanje
Bias razdjelnika napona
Pristranost povratne veze odvoda
MOSFET poboljšanja u odnosu na MOSFET iscrpljenosti
MOSFET za poboljšanje poznat je i kao E-MOSFET.
Depletion MOSFET također je poznat kao D-MOSFET.
U modu poboljšanja, kanal u početku ne postoji i formiran je naponom koji se primjenjuje na izlazni terminal.
U modusu iscrpljivanja, kanal se trajno proizvodi u vrijeme izgradnje tranzistora.
Obično je uređaj isključen na nultom naponu vrata (G) prema izvoru (S).
Obično je UKLJUČEN uređaj na nultom naponu vrata (G) prema izvoru (S).
Ovaj MOSFET ne može provoditi struju u isključenom stanju.
Ovaj MOSFET može provoditi struju u isključenom stanju.
Za uključivanje ovog MOSFET-a potreban mu je pozitivan napon vrata.
Za uključivanje ovog MOSFET-a potreban je negativni napon vrata.
Ovaj MOSFET ima difuzijsku struju i struju curenja.
Ovaj MOSFET nema difuziju i struju curenja.
Nema stalni kanal.
Ima stalni kanal.
Napon na terminalu vrata izravno je proporcionalan struji na terminalu odvoda.
Napon na gejtu je obrnuto proporcionalan struji na odvodu.
