N kanalo MOSFET: grandinė, veikimas, skirtumai ir taikymas

MOSFET yra tam tikras tranzistorius, dar vadinamas IGFET (izoliuoto lauko efekto tranzistorius) arba MIFET (metalo izoliatoriaus lauko efekto tranzistorius). A MOSFET , kanalas ir vartai yra atskirti per ploną SiO2 sluoksnį ir sudaro talpą, kuri kinta priklausomai nuo vartų įtampos. Taigi, MOSFET veikia kaip MOS kondensatorius, kuris valdomas per įvesties vartus iki šaltinio įtampos. Taigi MOSFET taip pat gali būti naudojamas kaip įtampos valdomas kondensatorius. MOSFET struktūra yra panaši į MOS kondensatorių, nes šio kondensatoriaus silicio bazė yra p tipo.

Jie skirstomi į keturis tipus: p kanalo stiprinimas, n kanalo stiprinimas, p kanalo išeikvojimas ir n kanalo išeikvojimas. Šiame straipsnyje aptariamas vienas iš MOSFET tipų N kanalo MOSFET – darbas su programomis.

Kas yra N kanalo MOSFET?

MOSFET tipas, kuriame MOSFET kanalas susideda iš daugumos krūvininkų, kaip srovės nešikliai, pavyzdžiui, elektronai, yra žinomas kaip N kanalo MOSFET. Įjungus šį MOSFET, dauguma krūvininkų judės visame kanale. Šis MOSFET yra kontrastas su P kanalo MOSFET.

Šis MOSFET apima N – kanalo sritį, kuri yra šaltinio ir nutekėjimo gnybtų viduryje. Tai trijų gnybtų įrenginys, kuriame gnybtai yra G (vartai), D (drenas) ir S (šaltinis). Šiame tranzistoryje šaltinis ir nutekėjimas yra stipriai legiruoti n+ srityje, o korpusas arba substratas yra P tipo.

Darbas

Šis MOSFET apima N kanalo sritį, kuri yra šaltinio ir nutekėjimo gnybtų viduryje. Tai trijų terminalų įrenginys, kurio gnybtai yra G (vartai), D (drenas) ir S (šaltinis). Šiame FET šaltinis ir nutekėjimas yra stipriai legiruoti n+ srityje, o korpusas arba substratas yra P tipo.

Čia kanalas sukuriamas atvykus elektronams. +ve įtampa taip pat pritraukia elektronus iš n+ šaltinio ir nutekėjimo sričių į kanalą. Įjungus įtampą tarp nutekėjimo ir šaltinių, srovė laisvai teka tarp šaltinio ir nutekėjimo, o įtampa ties vartais tiesiog kontroliuoja krūvininkų elektronus kanale. Panašiai, jei vartų gnybte taikome -ve įtampą, po oksido sluoksniu susidaro skylės kanalas.

N kanalo MOSFET simbolis

N kanalo MOSFET simbolis parodytas žemiau. Šis MOSFET turi tris gnybtus, tokius kaip šaltinis, nutekėjimas ir vartai. n kanalo MOSFET rodyklės simbolio kryptis yra į vidų. Taigi, rodyklės simbolis nurodo kanalo tipą, pvz., P kanalas arba N kanalas.

N kanalo MOSFET grandinė

The grandinės schema, skirta valdyti nuolatinės srovės ventiliatorių be šepetėlių naudojant N kanalo MOSFET ir Arduino Uno rev3 parodyta žemiau. Šią grandinę galima sukurti naudojant Arduino Uno rev3 plokštę, n kanalų MOSFET, bešepetį nuolatinės srovės ventiliatorių ir jungiamuosius laidus.

Šioje grandinėje naudojamas MOSFET yra 2N7000 N kanalo MOSFET ir yra patobulinimo tipo, todėl turėtume nustatyti aukštą Arduino išvesties kaištį, kad būtų tiekiamas maitinimas ventiliatoriui.

Šios grandinės jungtys yra tokios;

• Prijunkite MOSFET šaltinio kaištį prie GND
• MOSFET vartų kaištis yra prijungtas prie Arduino 2 kaiščio.
• MOSFET išleidimo kaištis prie juodos spalvos ventiliatoriaus laido.
• Bešepetėlio nuolatinės srovės ventiliatoriaus raudonos spalvos laidas yra prijungtas prie duonos lentos teigiamo bėgio.
• Nuo Arduino 5V kaiščio iki duonos lentos teigiamo bėgio reikia prijungti papildomą jungtį.

Paprastai MOSFET naudojamas signalams perjungti ir stiprinti. Šiame pavyzdyje šis MOSFET naudojamas kaip jungiklis, kurį sudaro trys gnybtai, tokie kaip vartai, šaltinis ir nutekėjimas. n kanalo MOSFET yra vieno tipo įtampa valdomas įrenginys ir šie MOSFET yra dviejų tipų patobulinimo MOSFET ir išeikvojimo MOSFET.

Paprastai patobulinimo MOSFET išjungiamas, kai Vgs (vartų šaltinio įtampa) yra 0 V, todėl vartų gnybtui turėtų būti tiekiama įtampa, kad srovė tekėtų visame nutekėjimo šaltinio kanale. Tuo tarpu išeikvojimo MOSFET paprastai įjungiamas, kai Vgs (vartų šaltinio įtampa) yra 0 V, todėl srovė teka per visą nutekėjimą į šaltinio kanalą, kol vartų gnybte bus suteikta +ve įtampa.

Kodas

void setup() {
// Įdėkite čia savo sąrankos kodą, kad jis būtų paleistas vieną kartą:
pinMode(2, OUTPUT);

}

void loop() {
// Įdėkite savo pagrindinį kodą čia, kad paleistumėte pakartotinai:
skaitmeninisWrite(2, AUKŠTAS);
delsimas (5000);
skaitmeninisWrite(2, LOW);
delsimas (5000);
}

Taigi, kai 5v maitinimas tiekiamas į MOSFET vartų gnybtą, bus ĮJUNGTAS bešepetėlis nuolatinės srovės ventiliatorius. Panašiai, kai į MOSFET vartų gnybtą suteikiama 0v, ventiliatorius bus IŠJUNGTAS.

N kanalo MOSFET tipai

N kanalo MOSFET yra įtampa valdomas įrenginys, kuris skirstomas į dviejų tipų patobulinimo tipą ir išeikvojimo tipą.

N kanalo tobulinimo MOSFET

N tipo patobulinimo kanalo MOSFET paprastai išjungiamas, kai vartų į šaltinio įtampa yra nulis voltų, todėl vartų gnybtui turėtų būti tiekiama įtampa, kad srovė būtų tiekiama visame išleidimo šaltinio kanale.

N kanalo patobulinimo MOSFET veikimas yra toks pat kaip ir patobulinimo p kanalo MOSFET, išskyrus konstrukciją ir veikimą. Šio tipo MOSFET prietaiso korpusą gali sudaryti p tipo substratas, kuris yra lengvai legiruotas. Šaltinio ir nutekėjimo sritys yra labai legiruotos n tipo priemaišomis.

Čia šaltinis ir korpusas paprastai prijungiami prie įžeminimo gnybto. Pritaikius teigiamą įtampą vartų gnybtui, mažumos p tipo substrato krūvininkai trauks link vartų gnybto dėl vartų teigiamumo ir lygiaverčio talpinio efekto.

Dauguma krūvininkų, tokių kaip elektronai ir mažumos p tipo substrato krūvininkai, bus pritraukti link vartų terminalo, kad jis sudarytų neigiamą neuždengtą jonų sluoksnį po dielektriniu sluoksniu, rekombinuodamas elektronus su skylutėmis.

Jei nuolat didinsime teigiamą vartų įtampą, rekombinacijos procesas bus prisotintas po slenkstinės įtampos lygio, tada toje vietoje pradės kauptis krūvininkai, tokie kaip elektronai, kad susidarytų laisviems elektronams laidus kanalas. Šie laisvieji elektronai taip pat ateis iš stipriai legiruoto šaltinio ir nusausins ​​n tipo sritį.

Jei nutekėjimo gnybte pritaikysime +ve įtampą, srovė tekės visame kanale. Taigi kanalo varža priklausys nuo laisvųjų krūvininkų, tokių kaip elektronai kanale, ir vėlgi šie elektronai priklausys nuo įrenginio užtvaro potencialo kanale. Kai laisvųjų elektronų koncentracija sudaro kanalą, srovės srautas visame kanale padidės dėl vartų įtampos padidėjimo.

N kanalo išeikvojimas MOSFET

Paprastai šis MOSFET įjungiamas, kai įtampa prie vartų į šaltinį yra 0 V, todėl srovė tiekiama iš kanalizacijos į šaltinio kanalą, kol užtvarų (G) gnybte bus taikoma teigiama įtampa. N kanalo išeikvojimo MOSFET veikimas skiriasi, palyginti su n kanalo patobulinimo MOSFET. Šiame MOSFET substrate naudojamas p tipo puslaidininkis.

Šiame MOSFET šaltinio ir nutekėjimo sritys yra stipriai legiruoti n tipo puslaidininkiai. Tarpas tarp šaltinio ir nutekėjimo sričių yra išsklaidytas per n tipo priemaišas.

Pritaikius potencialų skirtumą tarp šaltinio ir nutekėjimo gnybtų, srovė teka per visą n pagrindo sritį. Kai prie vartų gnybto pritaikysime neigiamą įtampą, krūvininkai, tokie kaip elektronai, bus panaikinti ir pasislinks žemyn n regione, tiesiai po silicio dioksido dielektriniu sluoksniu.

Vadinasi, po SiO2 dielektriniu sluoksniu bus teigiami neuždengti jonų sluoksniai. Taigi tokiu būdu kanale įvyks krūvininkų išeikvojimas. Taigi bendras kanalo laidumas sumažės.

Esant tokiai būklei, kai į išleidimo gnybtą įvedama tokia pati įtampa, srovė nutekėjime sumažės. Čia mes pastebėjome, kad nutekėjimo srovę galima valdyti keičiant įkrovimo nešėjų išeikvojimą kanale, todėl tai žinoma kaip išeikvojimas MOSFET.

Čia vartai yra neigiamo potencialo, nutekėjimo potencialas yra teigiamas, o šaltinis yra „0“ potenciale. Dėl to įtampos skirtumas yra didesnis tarp nutekėjimo į vartus nei nuo šaltinio iki vartų, todėl išeikvojimo sluoksnio plotis yra labiau link kanalizacijos nei šaltinio.

Skirtumas tarp N kanalo MOSFET ir P kanalo MOSFET

Skirtumas tarp n kanalo ir p kanalo MOSFET yra toks.

Kaip išbandyti N kanalo MOSFET

Toliau aptariami N kanalo MOSFET testavimo veiksmai.

• Norint patikrinti n kanalo MOSFET, naudojamas analoginis multimetras. Tam turime įdėti rankenėlę į 10K diapazoną.
• Norėdami išbandyti šį MOSFET, pirmiausia uždėkite juodą zondą ant MOSFET išleidimo kaiščio, o raudoną zondą - ant užtvaro kaiščio, kad iškrautumėte vidinę MOSFET talpą.
• Po to perkelkite raudonos spalvos zondą į šaltinio kaištį, kol juodas zondas vis dar yra ant išleidimo kaiščio
• Dešiniuoju pirštu palieskite vartus ir išleidimo kaiščius, kad galėtume pastebėti, kad analoginio multimetro rodyklė pasisuks į centrinę skaitiklio skalės sritį.
• Nuimkite raudoną multimetro zondą ir dešinįjį pirštą nuo MOSFET šaltinio kaiščio, tada vėl uždėkite pirštą ant raudono zondo ir šaltinio kaiščio, rodyklė vis tiek liks multimetro skalės centre.
• Norėdami jį iškrauti, turime nuimti raudoną zondą ir tik vieną kartą paliesti vartų kaištį. Galiausiai tai vėl iškraus vidinę talpą.
• Dabar, norint paliesti šaltinio kaištį, vėl reikia naudoti raudoną zondą, tada multimetro rodyklė visiškai nenukryps, nes anksčiau jį iškrovėte tiesiog paliesdami vartų kaištį.

Charakteristikos

N kanalo MOSFET turi dvi charakteristikas, tokias kaip nutekėjimo charakteristikos ir perdavimo charakteristikos.

Drenažo charakteristikos

N kanalo MOSFET nutekėjimo charakteristikos yra tokios.

• N kanalo MOSFET nutekėjimo charakteristikos yra pavaizduotos tarp išėjimo srovės ir VDS, kuris yra žinomas kaip išleidimo į šaltinio įtampa VDS.
• Kaip matome diagramoje, skirtingoms Vgs reikšmėms pavaizduojame esamas reikšmes. Taigi diagramoje galime matyti skirtingus nutekėjimo srovės grafikus, tokius kaip mažiausia Vgs vertė, maksimalios Vgs vertės ir kt.
• Aukščiau pateiktose charakteristikose srovė išliks pastovi po tam tikros nutekėjimo įtampos. Todėl norint veikti MOSFET, reikalinga minimali įtampa nutekėjimui į šaltinį.
• Taigi, kai padidinsime „Vgs“, kanalo plotis bus padidintas ir dėl to bus daugiau ID (išleidimo srovė).

Perdavimo charakteristikos

N kanalo MOSFET perdavimo charakteristikos yra šios.

• Perdavimo charakteristikos taip pat žinomos kaip translaidumo kreivė, kuri nubrėžta tarp įėjimo įtampos (Vgs) ir išėjimo srovės (ID).
• Iš pradžių, kai nėra vartų į šaltinio įtampą (Vgs), tada tekės labai mažiau srovės, kaip mikro amperuose.
• Kai įtampa iki šaltinio yra teigiama, išleidimo srovė palaipsniui didėja.
• Po to greitai padidėja nutekėjimo srovė, atitinkanti VGS padidėjimą.
• Drenažo srovę galima pasiekti per Id= K (Vgsq-Vtn)^2.

Programos

The n kanalo MOSF programos t apima šiuos dalykus.

• Šie MOSFET dažnai naudojami žemos įtampos įrenginiuose, tokiuose kaip pilnas tiltas ir B6 tilto išdėstymas naudojant variklį ir nuolatinės srovės šaltinį.
• Šie MOSFET yra naudingi perjungiant neigiamą variklio tiekimą atvirkštine kryptimi.
• N kanalų MOSFET veikia prisotinimo ir atjungimo srityse. tada jis veikia kaip perjungimo grandinė.
• Šie MOSFETS naudojami lemputei arba šviesos diodui įjungti/išjungti.
• Jie yra pageidaujami didelės srovės programose.

Taigi, visa tai yra n kanalo apžvalga mosfetas – veikiantis su programomis. Štai jums klausimas, kas yra p kanalo mosfetas?