MOSFET е една од најосновните компоненти во индустријата за полупроводници. Во електронските кола, MOSFET генерално се користи во кола со засилувачи на моќност или во кола за напојување со префрлување и е широко користен. Подолу,ОЛУКИќе ви даде детално објаснување за принципот на работа на MOSFET и ќе ја анализира внатрешната структура на MOSFET.
Што еМОСФЕТ
MOSFET, транзистор со полупроводнички полупроводнички ефект (MOSFET). Тоа е транзистор со ефект на поле кој може широко да се користи во аналогни кола и дигитални кола. Според разликата во поларитетот на неговиот „канал“ (работен носач), може да се подели на два вида: „Н-тип“ и „П-тип“, кои често се нарекуваат NMOS и PMOS.
Принцип на работа на MOSFET
MOSFET може да се подели на тип на подобрување и тип на исцрпување според режимот на работа. Типот на подобрување се однесува на MOSFET кога не се применува напон на пристрасност и нема никаков недостатокдуктивен канал. Типот на исцрпување се однесува на MOSFET кога не се применува пристрасен напон. Ќе се појави проводен канал.
Во реалните апликации, постојат само MOSFET-ови од типот на подобрување на N-канален и P-канален тип на подобрување. Бидејќи NMOSFET имаат мал отпор во состојба и се лесни за производство, NMOS е почест од PMOS во реалните апликации.
Режим за подобрување MOSFET
Постојат два PN спојки еден до друг помеѓу одводот D и изворот S на режимот за подобрување MOSFET. Кога напонот на изворот на портата VGS=0, дури и ако се додаде напонот на одводниот извор VDS, секогаш постои PN спој во обратна пристрасна состојба и нема проводен канал помеѓу одводот и изворот (не тече струја ). Затоа, струјата на одводот ID=0 во овој момент.
Во тоа време, ако се додаде напреден напон помеѓу портата и изворот. Односно, VGS>0, тогаш ќе се генерира електрично поле со портата усогласена со силиконската подлога од типот P во изолациониот слој SiO2 помеѓу електродата на портата и силиконската подлога. Бидејќи оксидниот слој е изолациски, напонот VGS што се применува на портата не може да произведе струја. Кондензатор се генерира од двете страни на оксидниот слој, а VGS еквивалентното коло го полни овој кондензатор (кондензатор). И генерира електрично поле, додека VGS полека се крева, привлечено од позитивниот напон на портата. Голем број електрони се акумулираат на другата страна на овој кондензатор (кондензатор) и создаваат проводен канал од N-тип од одвод до извор. Кога VGS го надминува напонот на вклучување VT на цевката (обично околу 2V), цевката со N-канал само што почнува да се спроведува, генерирајќи ID на одводната струја. Напонот на изворот на портата го нарекуваме кога каналот првпат почнува да генерира напон на вклучување. Генерално изразено како VT.
Контролирањето на големината на напонот на портата VGS ја менува јачината или слабоста на електричното поле и може да се постигне ефектот на контролирање на големината на ID на одводната струја. Ова е исто така важна карактеристика на MOSFET-овите кои користат електрични полиња за контрола на струјата, па затоа се нарекуваат и транзистори со ефект на поле.
Внатрешна структура на MOSFET
На силиконска подлога од P-тип со мала концентрација на нечистотии, направени се два N+ региони со висока концентрација на нечистотии и две електроди се извлекуваат од метален алуминиум за да служат како одвод d и извор s соодветно. Потоа полупроводничката површина е покриена со екстремно тенок изолационен слој од силициум диоксид (SiO2), а на изолациониот слој помеѓу одводот и изворот се поставува алуминиумска електрода за да служи како порта g. Електродата Б е исто така извлечена на подлогата, формирајќи МОСФЕТ во режим на подобрување на каналот N. Истото важи и за внатрешното формирање на MOSFET од типот на подобрување на каналот P.
Симболи на колото MOSFET на N-канален и MOSFET на P-канален
Сликата погоре го прикажува симболот на колото на MOSFET. На сликата, D е одводот, S е изворот, G е портата, а стрелката во средината ја претставува подлогата. Ако стрелката е насочена навнатре, означува MOSFET со N-канален, а ако стрелката е насочена нанадвор, означува MOSFET на P-канален.
Симболи на колото со двоен N-канален MOSFET, двоен P-канален MOSFET и N+P-канален MOSFET
Всушност, за време на процесот на производство на MOSFET, подлогата се поврзува со изворот пред да излезе од фабриката. Затоа, во правилата за симбологија, симболот на стрелката што ја претставува подлогата исто така мора да биде поврзан со изворот за да се разликуваат одводот и изворот. Поларитетот на напонот што го користи MOSFET е сличен на нашиот традиционален транзистор. N-каналот е сличен на NPN транзистор. Одводот D е поврзан со позитивната електрода, а изворот S е поврзан со негативната електрода. Кога портата G има позитивен напон, се формира проводен канал и N-каналниот MOSFET почнува да работи. Слично на тоа, P-каналот е сличен на PNP транзистор. Одводот D е поврзан со негативната електрода, изворот S е поврзан со позитивната електрода и кога портата G има негативен напон, се формира проводен канал и почнува да работи P-каналниот MOSFET.
Принцип на губење на префрлување MOSFET
Без разлика дали е NMOS или PMOS, има внатрешен отпор на спроводливост што се создава откако ќе се вклучи, така што струјата ќе троши енергија на овој внатрешен отпор. Овој дел од потрошената енергија се нарекува потрошувачка на спроводливост. Изборот на MOSFET со мал внатрешен отпор на спроводливост ефикасно ќе ја намали потрошувачката на спроводливост. Тековниот внатрешен отпор на MOSFET-овите со мала моќност е генерално околу десетици милиоми, а има и неколку милиоми.
Кога MOS е вклучен и прекинат, тоа не смее да се реализира во еден момент. Напонот од двете страни на МОС ќе има ефективно намалување, а струјата што тече низ него ќе има зголемување. За време на овој период, загубата на MOSFET е производ на напонот и струјата, што е загуба на прекинувачот. Општо земено, загубите при префрлување се многу поголеми од загубите на спроводливоста, и колку е поголема фреквенцијата на префрлување, толку се поголеми загубите.
Производот на напонот и струјата во моментот на спроводливост е многу голем, што резултира со многу големи загуби. Загубите при префрлување може да се намалат на два начина. Една од нив е да се намали времето на вклучување, што може ефективно да ја намали загубата при секое вклучување; другата е да се намали фреквенцијата на префрлување, што може да го намали бројот на прекинувачи по единица време.
Горенаведеното е детално објаснување на дијаграмот на принципот на работа на MOSFET и анализа на внатрешната структура на MOSFET. За да дознаете повеќе за MOSFET, добредојдовте да се консултирате со OLUKEY за да ви обезбедиме техничка поддршка за MOSFET!
Време на објавување: Декември-16-2023 година
