MOSFET (metalo-oksido-puslaidininkinis FET) yra vienos rūšies lauko tranzistorius su izoliuotais užtaisais, daugiausia naudojamas signalams stiprinti arba perjungti. Dabar analoginėse ir skaitmeninėse grandinėse MOSFET naudojami dažniau, palyginti su BJT . MOSFET dažniausiai naudojami stiprintuvuose dėl begalinės įėjimo varžos, todėl stiprintuvas gali užfiksuoti beveik visą įeinantį signalą. Pagrindinė nauda iš MOSFET Palyginti su BJT, apkrovos srovei valdyti beveik nereikia įvesties srovės. MOSFET skirstomi į du tipus: patobulinimo MOSFET ir išeikvojimo MOSFET. Taigi šiame straipsnyje pateikiama trumpa informacija apie patobulinimas MOSFET – darbas su programomis.
Kas yra patobulinimo tipas MOSFET?
MOSFET, kuris veikia patobulinimo režimu, yra žinomas kaip E-MOSFET arba patobulinimo MOSFET. Patobulinimo režimas reiškia, kad padidėjus įtampai šio MOSFET gnybtų link, srovės srautas bus labiau padidintas nuo nutekėjimo iki šaltinio, kol pasieks aukščiausią lygį. Šis MOSFET yra trijų gnybtų įtampos valdomas įrenginys, kurio gnybtai yra šaltinis, vartai ir nutekėjimas.
Šių MOSFET ypatybės yra mažas energijos išsklaidymas, paprasta gamyba ir maža geometrija. Taigi šios funkcijos leis jas naudoti integriniuose grandynuose. Tarp šio MOSFET nutekėjimo (D) ir šaltinio (S) nėra kelio, kai tarp užtvaro ir šaltinio gnybtų nėra tiekiama įtampa. Taigi, pritaikius įtampą nuo vartų iki šaltinio, kanalas bus sustiprintas, todėl jis galės praleisti srovę. Ši savybė yra pagrindinė priežastis vadinti šį įrenginį patobulinimo režimo MOSFET.
Patobulinimo MOSFET simbolis
P-kanalo ir N kanalo patobulinimo MOSFET simboliai parodyti žemiau. Toliau pateiktuose simboliuose galime pastebėti, kad trūkinė linija yra tiesiog prijungta nuo šaltinio prie pagrindo terminalo, o tai reiškia patobulinimo režimo tipą.
EMOSFET laidumas padidėja padidinus oksido sluoksnį, kuris prideda krūvininkų link kanalo. Paprastai šis sluoksnis yra žinomas kaip inversijos sluoksnis.
Šio MOSFET kanalas yra suformuotas tarp D (nutekėjimo) ir S (šaltinis). N kanalo tipo atveju naudojamas P tipo substratas, o P kanalo tipo naudojamas N tipo substratas. Čia kanalo laidumas dėl krūvininkų daugiausia priklauso nuo P tipo arba N tipo kanalų.
„Mosfet“ patobulinimo veikimo principas
Patobulinimas tipo MOSFET paprastai yra išjungti, o tai reiškia, kad prijungus patobulinto tipo MOSFET, srovė netekės iš gnybtų nutekėjimo (D) į šaltinį (S), kai jo užtvaro gnybtui neteikiama įtampa. Dėl šios priežasties šis tranzistorius vadinamas a paprastai išjungtas įrenginys .
Panašiai, jei įtampa suteikiama šio MOSFET vartų gnybtui, nutekėjimo šaltinio kanalas taps labai mažiau atsparus. Padidėjus įtampai nuo vartų iki šaltinio gnybto, srovės srautas iš kanalizacijos į šaltinio gnybtą taip pat padidės, kol iš išleidimo gnybto į šaltinį bus tiekiama didžiausia srovė.
Statyba
The patobulinimo MOSFET konstrukcija parodyta žemiau. Šis MOSFET apima trijų sluoksnių vartus, kanalizaciją ir šaltinį. MOSFET korpusas yra žinomas kaip substratas, kuris viduje yra prijungtas prie šaltinio. MOSFET metalinio užtvaro gnybtas iš puslaidininkio sluoksnio yra izoliuotas per silicio dioksido sluoksnį, kitaip - dielektrinį sluoksnį.
Šis EMOSFET yra pagamintas iš dviejų medžiagų, tokių kaip P tipo ir N tipo puslaidininkiai. Substratas suteikia įrenginiui fizinę paramą. Plonas SiO sluoksnis ir puikus elektros izoliatorius tiesiog padengia sritį tarp šaltinio ir nutekėjimo gnybtų. Ant oksido sluoksnio metalinis sluoksnis sudaro vartų elektrodą.
Šioje konstrukcijoje dvi N sritys yra atskirtos tam tikru mikrometrų atstumu ant lengvai legiruoto p tipo substrato. Šie du N regionai atliekami kaip šaltinio ir nutekėjimo gnybtai. Ant paviršiaus susidaro plonas izoliacinis sluoksnis, žinomas kaip silicio dioksidas. Ant šio sluoksnio padarytos įkrovos laikikliai, kaip skylės, sukurs aliuminio kontaktus tiek šaltinio, tiek išleidimo gnybtams.
Šis laidumo sluoksnis veikia kaip galiniai užtvarai, kurie yra ant SiO2, taip pat visas kanalo plotas. Tačiau laidumui jame nėra jokio fizinio kanalo. Tokio tipo patobulinimo MOSFET atveju p tipo substratas išplečiamas visame SiO2 sluoksnyje.
Darbas
EMOSFET veikia, kai VGS yra 0 V, tada nėra kanalo, kuris prijungtų šaltinį ir nutekėjimą. P tipo substratas turi tik nedaug termiškai pagamintų mažumos krūvininkų, tokių kaip laisvieji elektronai, todėl nutekėjimo srovė yra lygi nuliui. Dėl šios priežasties šis MOSFET paprastai bus IŠJUNGTAS.
Kai vartai (G) yra teigiami (+ve), tada jie pritraukia mažumos krūvininkus, pavyzdžiui, elektronus iš p-substrato, kur šie krūvininkai susijungs per skylutes po SiO2 sluoksniu. Toliau didinamas VGS, tada elektronai turės pakankamai potencialo pereiti ir susieti, ir daugiau krūvininkų, t. y. elektronų nusėda kanale.
Čia dielektrikas naudojamas siekiant užkirsti kelią elektronų judėjimui per silicio dioksido sluoksnį. Dėl šio kaupimo tarp išleidimo ir šaltinio gnybtų susidarys n kanalai. Taigi tai gali sukelti generuojamos nutekėjimo srovės srautą visame kanale. Ši nutekėjimo srovė yra tiesiog proporcinga kanalo varžai, kuri toliau priklauso nuo krūvininkų, pritraukiamų prie +ve vartų gnybto.
MOSFET tipo patobulinimų tipai
Jie yra dviejų tipų N kanalo tobulinimo MOSFET ir P kanalo tobulinimo MOSFET .
N kanalo patobulinimo tipo atveju naudojamas mažai legiruotas p substratas, o dvi stipriai legiruotos n tipo sritys sudarys šaltinio ir išleidimo gnybtus. Šio tipo E-MOSFET didžioji dalis krūvininkų yra elektronai. Norėdami sužinoti daugiau apie tai, žr. šią nuorodą - N kanalo MOSFET.
P kanalo tipo atveju naudojamas mažai legiruotas N substratas, o dvi stipriai legiruotos p tipo sritys sudarys šaltinio ir išleidimo gnybtus. Šio tipo E-MOSFET didžioji dalis krūvininkų yra skylės. Norėdami sužinoti daugiau apie tai, žr. šią nuorodą - P kanalo MOSFET .
Charakteristikos
Toliau aptariamos n kanalo patobulinimo MOSFET ir p kanalo patobulinimo VI ir nutekėjimo charakteristikos.
Drenažo charakteristikos
The N kanalo patobulinimo MOSFET nutekėjimo charakteristikos parodytos žemiau. Šiose charakteristikose galime stebėti nutekėjimo charakteristikas, nubrėžtas tarp Id ir Vds skirtingoms Vgs reikšmėms, kaip parodyta diagramoje. Kaip matote, padidinus Vgs vertę, dabartinė „Id“ taip pat bus padidinta.
Parabolinė charakteristikų kreivė parodys VDS vietą, kurioje Id (nuleidimo srovė) bus prisotintas. Šiame grafike parodyta tiesinė arba ominė sritis. Šiame regione MOSFET gali veikti kaip įtampos valdomas rezistorius. Taigi, fiksuotai Vds vertei, pakeitus Vgs įtampos reikšmę, bus pakeistas kanalo plotis arba galima sakyti, kad pasikeis kanalo varža.
Ominė sritis yra sritis, kurioje dabartinė „IDS“ didėja didėjant VDS reikšmei. Kai MOSFET yra suprojektuoti veikti ominėje srityje, jie gali būti naudojami kaip stiprintuvai .
Vartų įtampa, kurioje tranzistorius įsijungia ir pradeda tekėti visame kanale, yra žinoma kaip slenkstinė įtampa (VT arba VTH). N kanalo atveju ši slenkstinė įtampos vertė svyruoja nuo 0,5 V iki 0,7 V, o P kanalo įrenginiams ji svyruoja nuo -0,5 V iki -0,8 V.
Kai Vds
Atjungimo srityje, kai įtampa Vgs Kai MOSFET yra valdomas dešinėje lokuso pusėje, galime sakyti, kad jis veikia prisotinimo sritis . Taigi, matematiškai, kai Vgs įtampa yra > arba = Vgs-Vt, tada ji veikia soties srityje. Taigi tai viskas apie nutekėjimo charakteristikas skirtinguose patobulinimo MOSFET regionuose. The N kanalo patobulinimo MOSFET perdavimo charakteristikos parodytos žemiau. Perdavimo charakteristikos rodo ryšį tarp įvesties įtampos „Vgs“ ir išėjimo nutekėjimo srovės „Id“. Šios charakteristikos iš esmės parodo, kaip keičiasi „Id“, kai keičiasi Vgs reikšmės. Taigi iš šių charakteristikų galime pastebėti, kad išleidimo srovė „Id“ yra lygi nuliui iki slenkstinės įtampos. Po to, kai padidinsime Vgs reikšmę, „Id“ padidės. Ryšys tarp dabartinės ‘Id’ ir Vgs gali būti pateiktas kaip Id = k(Vgs-Vt)^2. Čia „K“ yra įrenginio konstanta, kuri priklauso nuo fizinių įrenginio parametrų. Taigi, naudodami šią išraišką, galime sužinoti fiksuotos Vgs vertės nutekėjimo srovės vertę. The P kanalo patobulinimo MOSFET nutekėjimo charakteristikos parodytos žemiau. Čia Vds ir Vgs bus neigiami. Išleidimo srovė „Id“ bus tiekiama iš šaltinio į išleidimo gnybtą. Kaip matome iš šio grafiko, kai Vgs tampa neigiamesnis, tada ištekėjimo srovė „Id“ taip pat padidės. Kai Vgs > VT, tada šis MOSFET veiks ribinėje srityje. Panašiai, jei stebėsite šio MOSFET perdavimo charakteristikas, tai bus veidrodinis N kanalo vaizdas. Paprastai patobulinimo MOSFET (E-MOSFET) yra pakreiptas arba su įtampos daliklio poslinkiu, kitaip nutekėjimo grįžtamasis ryšys. Tačiau E-MOSFET negali būti šališkas ir nulinis šališkumas. N kanalo E-MOSFET įtampos daliklio poslinkis parodytas žemiau. Įtampos daliklio poslinkis yra panašus į skirstytuvo grandinę naudojant BJT. Tiesą sakant, N kanalo patobulinimo MOSFET reikia vartų gnybto, kuris yra aukštesnis už jo šaltinį, kaip ir NPN BJT reikia didesnės bazinės įtampos, palyginti su jo emitteriu. Šioje grandinėje rezistoriai, tokie kaip R1 ir R2, naudojami skirstytuvo grandinei sukurti vartų įtampai nustatyti. Kai E-MOSFET šaltinis yra tiesiogiai prijungtas prie GND, tada VGS = VG. Taigi, rezistoriaus R2 potencialas turi būti nustatytas aukščiau VGS(th), kad tinkamai veiktų naudojant E-MOSFET charakteristikų lygtį, pvz., I. D = K (V GS -IN GS (th))^2. Žinant VG reikšmę, E-MOSFET charakteristikos lygtis naudojama nutekėjimo srovei nustatyti. Tačiau įrenginio konstanta „K“ yra vienintelis trūkstamas koeficientas, kurį galima apskaičiuoti bet kuriam konkrečiam įrenginiui, atsižvelgiant į VGS (įjungta) ir ID (įjungta) koordinačių porą. Konstanta „K“ gaunama iš būdingos E-MOSFET lygties, pvz., K = I D /(IN GS -IN GS (th))^2. K = I D /(IN GS -IN GS (th))^2. Taigi ši vertė naudojama kitiems poslinkio taškams. Šis poslinkis naudoja „įjungtą“ veikimo tašką aukščiau paminėtoje charakteristikų kreivėje. Idėja yra nustatyti nutekėjimo srovę tinkamai parinkus maitinimo šaltinį ir išleidimo rezistorių. Žemiau parodytas kanalizacijos grįžtamojo ryšio grandinės prototipas. Tai gana paprasta grandinė, kurioje naudojami kai kurie pagrindiniai komponentai. Ši operacija suprantama taikant KVL. IN DD = V RD + V RG + V GS IN DD = aš D R D + aš G R G + V GS Čia vartų srovė yra nereikšminga, todėl aukščiau pateikta lygtis taps IN DD = aš D R D +V GS ir taip pat V DS = IN GS Taigi, IN GS =V DS = V DD − aš D R D Ši lygtis gali būti naudojama kaip šališkumo grandinės projektavimo pagrindas. Skirtumas tarp patobulinimo mosfeto ir išeikvojimo mosfeto yra toks. MOSFET patobulinimas MOSFET išeikvojimas Norėdami sužinoti daugiau apie tai, žr. šią nuorodą - Išeikvojimo režimas MOSFET . The „Enhancement MOSFET“ programos įtraukti toliau nurodytus dalykus. Taigi, visa tai yra patobulinimo apžvalga MOSFET – veikiantis su programomis. E-MOSFET galima įsigyti tiek didelės, tiek mažos galios versijose, kurios veikia tik patobulinimo režimu. Štai jums klausimas, kas yra išeikvojimas MOSFET? Perdavimo charakteristikos
P kanalo tobulinimo MOSFET
Programos
Patobulinimo MOSFET šališkumas
Įtampos skirstytuvo poslinkis
Nutekėjimo grįžtamojo ryšio šališkumas
MOSFET patobulinimas prieš išeikvojimą MOSFET
Enhancement MOSFET taip pat žinomas kaip E-MOSFET.
MOSFET išeikvojimas taip pat žinomas kaip D-MOSFET.
Patobulinimo režimu kanalas iš pradžių neegzistuoja ir yra suformuotas dėl įtampos, tiekiamos į vartų gnybtą.
Išeikvojimo režimu kanalas yra visam laikui pagamintas tranzistoriaus konstravimo metu.
Paprastai prietaisas yra IŠJUNGTAS, kai įtampa nuo vartų (G) iki šaltinio (S) yra nulinė.
Paprastai tai yra ĮJUNGTAS įrenginys, kurio įtampa nuo vartų (G) iki šaltinio (S).
Šis MOSFET negali vesti srovės esant IŠJUNGTAI.
Šis MOSFET gali vesti srovę esant IŠJUNGTAI.
Norint įjungti šį MOSFET, reikia teigiamos vartų įtampos.
Norint įjungti šį MOSFET, reikalinga neigiama vartų įtampa.
Šis MOSFET turi difuzijos ir nuotėkio srovę.
Šis MOSFET neturi difuzijos ir nuotėkio srovės.
Jis neturi nuolatinio kanalo.
Jis turi nuolatinį kanalą.
Įtampa prie vartų gnybto yra tiesiogiai proporcinga srovei išleidimo gnybte.
Įtampa prie vartų yra atvirkščiai proporcinga srovei nutekėjime.
