N kanalni MOSFET: krug, rad, razlike i njegove primjene

MOSFET je vrsta tranzistora i također se naziva IGFET (tranzistor s efektom polja s izoliranim vratima) ili MIFET (tranzistor s efektom polja s metalnim izolatorom). U MOSFET , kanal i vrata su odvojeni tankim slojem SiO2 i tvore kapacitet koji se mijenja s naponom vrata. Dakle, MOSFET radi kao MOS kondenzator koji se kontrolira kroz ulazna vrata do izvora napona. Stoga se MOSFET također može koristiti kao naponski kontrolirani kondenzator. Struktura MOSFET-a slična je MOS kondenzatoru jer je silicijska baza u ovom kondenzatoru p-tipa.

Klasificiraju se u četiri tipa: poboljšanje p kanala, poboljšanje n kanala, smanjenje p kanala i smanjenje n kanala. Ovaj članak govori o jednoj od vrsta poput MOSFET-a N kanalni MOSFET – rad s aplikacijama.

Što je N Channel MOSFET?

Tip MOSFET-a u kojem je MOSFET kanal sastavljen od većine nositelja naboja kao nositelja struje poput elektrona poznat je kao N kanalni MOSFET. Jednom kada je ovaj MOSFET uključen, tada će se većina nositelja naboja kretati po kanalu. Ovaj MOSFET je kontrast P-kanalnom MOSFET-u.

Ovaj MOSFET uključuje N- područje kanala koje se nalazi u sredini terminala izvora i odvoda. To je uređaj s tri terminala gdje su terminali G (vrata), D (odvod) i S (izvor). U ovom tranzistoru, izvor i odvod je jako dopirano n+ područje, a tijelo ili supstrat je P-tipa.

radim

Ovaj MOSFET uključuje područje N-kanala koje se nalazi u sredini terminala izvora i odvoda. To je uređaj s tri terminala gdje su terminali G (vrata), D (odvod) i S (izvor). U ovom FET-u, izvor i odvod je jako dopirano n+ područje, a tijelo ili supstrat je P-tipa.

Ovdje se kanal stvara dolaskom elektrona. Napon +ve također privlači elektrone iz n+ područja izvora i odvoda u kanal. Nakon što se napon primijeni između odvoda i izvora, struja slobodno teče između izvora i odvoda, a napon na vratima jednostavno kontrolira elektrone nositelja naboja unutar kanala. Slično, ako primijenimo -ve napon na izlazu vrata tada se ispod oksidnog sloja formira kanal rupe.

N kanalni MOSFET simbol

N kanalni MOSFET simbol je prikazan ispod. Ovaj MOSFET uključuje tri terminala kao što su izvor, odvod i vrata. Za n-kanalni MOSFET, smjer simbola strelice je prema unutra. Dakle, simbol strelice specificira vrstu kanala poput P-kanala ili N-kanala.

N kanalni MOSFET krug

The dijagram strujnog kruga za upravljanje istosmjernim ventilatorom bez četkica pomoću N kanalnog mosfeta i Arduino Uno rev3 prikazan je u nastavku. Ovaj krug se može napraviti s Arduino Uno rev3 pločom, n kanalnim mosfetom, istosmjernim ventilatorom bez četkica i spojnim žicama.

MOSFET koji se koristi u ovom krugu je 2N7000 N-kanalni MOSFET i poboljšanog je tipa, stoga bismo trebali postaviti izlazni pin Arduina na visoku vrijednost za napajanje ventilatora.

Veze ovog kruga slijede kao;

• Spojite izvorni pin MOSFET-a na GND
• Pin gejta MOSFET-a spojen je na pin 2 Arduina.
• Odvodna igla MOSFET-a na žicu crne boje ventilatora.
• Crvena žica istosmjernog ventilatora bez četkica povezana je s pozitivnom tračnicom matične ploče.
• Potrebno je osigurati dodatnu vezu od Arduino 5V pina do pozitivne tračnice matične ploče.

Općenito, MOSFET se koristi za prebacivanje i pojačavanje signala. U ovom primjeru, ovaj mosfet se koristi kao prekidač koji uključuje tri terminala kao što su vrata, izvor i odvod. n-kanalni MOSFET je jedna vrsta naponski kontroliranog uređaja i ti MOSFET-ovi su dostupni u dvije vrste poboljšanog mosfeta i osiromašenog mosfeta.

Općenito, poboljšani MOSFET je isključen kada je Vgs (napon vrata-izvora) 0 V, stoga treba osigurati napon na terminalu vrata tako da struja teče kroz kanal odvod-izvor. Dok se iscrpljeni MOSFET općenito uključuje kada je Vgs (napon vrata-izvora) 0 V tako da struja teče kroz odvod do kanala izvora sve dok se na terminalu vrata ne pojavi napon +ve.

Kodirati

void setup() {
// stavite svoj kod za postavljanje ovdje, da se pokrene jednom:
pinMode(2, IZLAZ);

}

void loop() {
// stavite svoj glavni kod ovdje, da se ponavlja:
digitalWrite(2, HIGH);
kašnjenje (5000);
digitalWrite(2, LOW);
kašnjenje (5000);
}

Dakle, kada se napajanje od 5 V dovede do izlaznog terminala mosfeta, istosmjerni ventilator bez četkica bit će uključen. Slično, kada se 0v dodijeli izlaznom terminalu mosfeta, ventilator će se isključiti.

Vrste N kanalnih MOSFET-a

N-kanalni MOSFET je naponski kontrolirani uređaj koji je klasificiran u dvije vrste tipa poboljšanja i tipa osiromašenja.

N MOSFET za poboljšanje kanala

N-kanalni MOSFET tipa poboljšanja općenito se isključuje nakon što je napon od vrata do izvora nula volti, stoga treba osigurati napon do terminala vrata tako da struja prolazi kroz kanal odvod-izvor.

Rad poboljšanog MOSFET-a s n kanalom isti je kao MOSFET s poboljšanim p kanalom, osim konstrukcije i rada. U ovom tipu MOSFET-a, supstrat p-tipa koji je lagano dopiran može oblikovati tijelo uređaja. Područja izvora i odvoda jako su dopirana nečistoćama n-tipa.

Ovdje su izvor i tijelo obično spojeni na terminal za uzemljenje. Jednom kada primijenimo pozitivan napon na terminal vrata tada će se manjinski nositelji naboja supstrata p-tipa privući prema terminalu vrata zbog pozitivnosti vrata i ekvivalentnog kapacitivnog učinka.

Većinski nositelji naboja kao što su elektroni i manjinski nositelji naboja supstrata p-tipa bit će privučeni prema terminalu vrata tako da formira sloj negativnih nepokrivenih iona ispod dielektričnog sloja rekombiniranjem elektrona s rupama.

Ako kontinuirano povećavamo pozitivni napon vrata, proces rekombinacije će postati zasićen nakon razine napona praga, tada će se nositelji naboja poput elektrona početi nakupljati na tom mjestu kako bi formirali provodljivi kanal slobodnih elektrona. Ovi slobodni elektroni također će doći iz jako dopiranog izvora i iscrpiti područje n-tipa.

Ako primijenimo +ve napon na odvodnom terminalu tada će struja teći kroz cijeli kanal. Dakle, otpor kanala ovisit će o slobodnim nositeljima naboja kao što su elektroni unutar kanala i opet će ti elektroni ovisiti o potencijalu vrata uređaja unutar kanala. Kada koncentracija slobodnih elektrona formira kanal i tok struje kroz kanal će se pojačati zbog povećanja napona vrata.

N MOSFET s osiromašenim kanalom

Općenito, ovaj MOSFET se aktivira kad god je napon na vratima prema sorsu 0 V, stoga se struja dovodi od odvoda do kanala izvora sve dok se na terminalu vrata (G) ne primijeni pozitivan napon. Rad MOSFET-a s osiromašenim N kanalom drugačiji je u usporedbi s MOSFET-om s poboljšanjem n kanala. U ovom MOSFET-u, supstrat koji se koristi je p-tip poluvodiča.

U ovom MOSFET-u, i područje izvora i odvoda su jako dopirani n-tip poluvodiča. Jaz između područja izvora i odvoda difuzira kroz nečistoće n-tipa.

Nakon što primijenimo razliku potencijala između terminala izvora i odvoda, struja teče kroz n područje supstrata. Kada primijenimo -ve napon na terminal vrata, tada će se nositelji naboja poput elektrona poništiti i pomaknuti prema dolje u n-području točno ispod dielektričnog sloja silicij dioksida.

Posljedično, postojat će slojevi pozitivnih nepokrivenih iona ispod sloja dielektrika SiO2. Dakle, na ovaj način će doći do iscrpljivanja nositelja naboja unutar kanala. Stoga će se ukupna vodljivost kanala smanjiti.

U ovom stanju, kada se isti napon primijeni na terminalu odvoda, struja na odvodu će se smanjiti. Ovdje smo uočili da se struja odvoda može kontrolirati promjenom osiromašenja nositelja naboja unutar kanala, tako da je poznato kao depletion MOSFET.

Ovdje su vrata na -ve potencijalu, odvod je na +ve potencijalu, a izvor je na '0' potencijalu. Kao rezultat toga, razlika napona je veća između odvoda i vrata nego izvora i vrata, stoga je širina osiromašenog sloja više usmjerena prema odvodu nego prema izvoru.

Razlika između N kanala MOSFET i P kanala MOSFET

Razlika između n-kanalnog i p-kanalnog MOSFET-a uključuje sljedeće.

Kako testirati N kanalni MOSFET

Koraci uključeni u testiranje N kanalnog MOSFET-a razmatraju se u nastavku.

• Za testiranje n-kanalnog MOSFET-a koristi se analogni multimetar. Za to moramo postaviti gumb u raspon od 10K.
• Za testiranje ovog MOSFET-a, prvo postavite crnu sondu na odvodnu iglu MOSFET-a i crvenu sondu na iglu vrata kako biste ispraznili unutarnji kapacitet unutar MOSFET-a.
• Nakon toga pomaknite sondu crvene boje na izvornu iglu dok je crna sonda još na odvodnoj igli
• Upotrijebite desni prst kako biste dodirnuli i zasun i odvodnu iglu tako da možemo vidjeti da će se kazaljka analognog multimetra okrenuti u stranu prema središnjem rasponu skale mjerača.
• Uklonite crvenu sondu multimetra i također desni prst s izvorne igle MOSFET-a, zatim ponovno stavite prst na crvenu sondu i izvornu iglu, pokazivač će i dalje ostati u središtu skale multimetra.
• Da bismo ga ispraznili, moramo ukloniti crvenu sondu i samo jednom dodirnuti iglu vrata. Konačno, ovo će ponovno isprazniti unutarnji kapacitet.
• Sada se crvena sonda mora ponovno upotrijebiti da bi se dodirnuo izvorni pin, tada se kazaljka multimetra neće uopće skrenuti jer ste ga prethodno ispraznili jednostavnim dodirivanjem ulaznog igla.

Karakteristike

N kanalni MOSFET ima dvije karakteristike kao što su karakteristike odvoda i karakteristike prijenosa.

Karakteristike odvoda

Karakteristike odvoda N-kanalnog mosfeta uključuju sljedeće.

• Karakteristike odvoda n-kanalnog MOSFET-a ucrtane su između izlazne struje i VDS-a koji je poznat kao VDS napona odvoda prema izvoru.
• Kao što možemo vidjeti na dijagramu, za različite Vgs vrijednosti, crtamo trenutne vrijednosti. Dakle, možemo vidjeti različite dijagrame struje odvoda na dijagramu kao što su najniža Vgs vrijednost, maksimalne Vgs vrijednosti itd.
• U gornjim karakteristikama, struja će ostati konstantna nakon nekog odvodnog napona. Stoga je za rad MOSFET-a potreban minimalni napon između odvoda i sorsa.
• Dakle, kada povećamo 'Vgs', tada će se širina kanala povećati i što rezultira većim ID-om (struja odvoda).

Prijenosne karakteristike

Prijenosne karakteristike N-kanalnog MOSFET-a uključuju sljedeće.

• Karakteristike prijenosa također su poznate kao krivulja transkonduktivnosti koja se ucrtava između ulaznog napona (Vgs) i izlazne struje (ID).
• U početku, kad god nema ulaza u napon izvora (Vgs), tada će teći vrlo manje struje kao kod mikro ampera.
• Nakon što je napon od vrata do izvora pozitivan, struja odvoda postupno se povećava.
• Nakon toga dolazi do brzog povećanja unutar struje odvoda što je ekvivalentno povećanju vgs.
• Struja odvoda može se postići preko Id= K (Vgsq- Vtn)^2.

Prijave

The primjene n kanalnog mosfe t uključuju sljedeće.

• Ovi MOSFET-ovi se često koriste u aplikacijama niskonaponskih uređaja poput punog mosta i B6-mostnog rasporeda koji koristi motor i istosmjerni izvor.
• Ovi MOSFET-ovi su korisni u prebacivanju negativnog napajanja motora u obrnuti smjer.
• N-kanalni MOSFET radi u područjima zasićenja i prekida. tada djeluje kao sklopni krug.
• Ovi MOSFET-ovi se koriste za uključivanje/isključivanje LAMPE ili LED-a.
• Oni su poželjni u primjenama visoke struje.

Dakle, ovo je sve o pregledu n kanala mosfet – radi s aplikacijama. Ovdje je pitanje za vas, što je p kanalni mosfet?