МОСФЕТ је једна од најосновнијих компоненти у индустрији полупроводника. У електронским колима, МОСФЕТ се генерално користи у круговима појачавача снаге или прекидачким круговима напајања и широко се користи. испод,ОЛУКЕИће вам дати детаљно објашњење принципа рада МОСФЕТ-а и анализирати унутрашњу структуру МОСФЕТ-а.
Шта јеМОСФЕТ
МОСФЕТ, транзистор са ефектом метал-оксидног полупроводника (МОСФЕТ). То је транзистор са ефектом поља који се може широко користити у аналогним и дигиталним колима. Према разлици поларитета његовог "канала" (радног носача), може се поделити на два типа: "Н-тип" и "П-тип", који се често називају НМОС и ПМОС.
Принцип рада МОСФЕТ-а
МОСФЕТ се може поделити на тип побољшања и тип исцрпљивања према начину рада. Тип побољшања се односи на МОСФЕТ када се не примењује преднапон и нема кондуктивни канал. Тип исцрпљивања се односи на МОСФЕТ када се не примењује преднапон. Појавиће се проводни канал.
У стварним апликацијама, постоје само МОСФЕТ-ови типа побољшања Н-канала и типа побољшања П-канала. Пошто НМОСФЕТ-ови имају малу отпорност на укључено стање и лаки су за производњу, НМОС је чешћи од ПМОС-а у стварним апликацијама.
Режим побољшања МОСФЕТ
Постоје два бацк-то-бацк ПН споја између дрена Д и извора С МОСФЕТ-а у моду побољшања. Када је напон гејт-извор ВГС=0, чак и ако се дода напон дрејн-извор ВДС, увек постоји ПН спој у реверзно-пристрасном стању и нема проводног канала између дрена и извора (не тече струја ). Према томе, струја одвода ИД=0 у овом тренутку.
У овом тренутку, ако се напон унапред дода између капије и извора. То јест, ВГС>0, тада ће се у изолационом слоју СиО2 између електроде гејта и силицијумске подлоге генерисати електрично поље са гејтом поравнатим са силицијумским супстратом П-типа. Пошто је оксидни слој изолациони, напон ВГС примењен на капију не може да произведе струју. Кондензатор се генерише на обе стране оксидног слоја, а ВГС еквивалентно коло пуни овај кондензатор (кондензатор). И генерисати електрично поље, док ВГС полако расте, привучен позитивним напоном капије. Велики број електрона се акумулира на другој страни овог кондензатора (кондензатора) и ствара проводни канал Н-типа од одвода до извора. Када ВГС премаши напон укључивања ВТ цеви (углавном око 2В), Н-канална цев само почиње да спроводи, генеришући ИД струје одвода. Ми зовемо гејт-извор напон када канал први пут почне да генерише напон укључивања. Уопштено изражено као ВТ.
Контролисањем величине напона гејта ВГС мења се јачина или слабост електричног поља и може се постићи ефекат контроле величине ИД струје одвода. Ово је такође важна карактеристика МОСФЕТ-а који користе електрична поља за контролу струје, па се називају и транзистори са ефектом поља.
МОСФЕТ унутрашња структура
На силиконском супстрату П-типа са ниском концентрацијом нечистоћа, направљена су два Н+ региона са високом концентрацијом нечистоћа, а две електроде су извучене из металног алуминијума да служе као одвод д и извор с. Затим је површина полупроводника прекривена изузетно танким изолационим слојем од силицијум диоксида (СиО2), а на изолациони слој између дрена и извора постављена је алуминијумска електрода која служи као капија г. Електрода Б је такође извучена на подлогу, формирајући МОСФЕТ у моду побољшања Н-канала. Исто важи и за унутрашње формирање МОСФЕТ-ова типа побољшања П-канала.
Н-канални МОСФЕТ и П-канални МОСФЕТ симболи кола
Слика изнад приказује симбол кола МОСФЕТ-а. На слици, Д је одвод, С је извор, Г је капија, а стрелица у средини представља супстрат. Ако стрелица показује ка унутра, то означава Н-канални МОСФЕТ, а ако стрелица показује напоље, означава П-канални МОСФЕТ.
Двоструки Н-канални МОСФЕТ, двојни П-канални МОСФЕТ и Н+П-канални МОСФЕТ симболи кола
У ствари, током процеса производње МОСФЕТ-а, супстрат је повезан са извором пре него што изађе из фабрике. Стога, у правилима симбологије, симбол стрелице који представља супстрат такође мора бити повезан са извором да би се разликовали одвод и извор. Поларитет напона који користи МОСФЕТ је сличан нашем традиционалном транзистору. Н-канал је сличан НПН транзистору. Одвод Д је повезан са позитивном електродом, а извор С је повезан са негативном електродом. Када капија Г има позитиван напон, формира се проводни канал и Н-канални МОСФЕТ почиње да ради. Слично, П-канал је сличан ПНП транзистору. Одвод Д је повезан са негативном електродом, извор С је повезан са позитивном електродом, а када гејт Г има негативан напон, формира се проводни канал и МОСФЕТ П-канала почиње да ради.
Принцип преклопног губитка МОСФЕТ-а
Било да је у питању НМОС или ПМОС, постоји унутрашњи отпор проводљивости који се генерише након што се укључи, тако да ће струја трошити енергију на овом унутрашњем отпору. Овај део потрошене енергије назива се потрошња проводљивости. Избор МОСФЕТ-а са малим унутрашњим отпором проводљивости ће ефикасно смањити потрошњу проводљивости. Тренутни унутрашњи отпор МОСФЕТ-а мале снаге је углавном око десетина милиома, а постоји и неколико милиома.
Када је МОС укључен и прекинут, не сме се реализовати у трену. Напон на обе стране МОС-а ће се ефективно смањити, а струја која тече кроз њега ће се повећати. Током овог периода, губитак МОСФЕТ-а је производ напона и струје, што је прекидачки губитак. Уопштено говорећи, губици при пребацивању су много већи од губитака у проводљивости, и што је фреквенција пребацивања бржа, губици су већи.
Производ напона и струје у тренутку проводљивости је веома велики, што резултира веома великим губицима. Губици при пребацивању могу се смањити на два начина. Један је да се смањи време укључивања, што може ефикасно смањити губитак током сваког укључивања; други је смањење фреквенције пребацивања, што може смањити број прекидача по јединици времена.
Горе наведено је детаљно објашњење дијаграма принципа рада МОСФЕТ-а и анализа унутрашње структуре МОСФЕТ-а. Да бисте сазнали више о МОСФЕТ-у, добродошли сте да консултујете ОЛУКЕИ да вам пружи МОСФЕТ техничку подршку!
Време поста: 16.12.2023
