Το τρανζίστορ φαινομένου πεδίου μετάλλου-οξειδίου-ημιαγωγού (MOSFET, MOS-FET ή MOS FET) είναι ένας τύπος τρανζίστορ φαινομένου πεδίου (FET), που κατασκευάζεται πιο συχνά από την ελεγχόμενη οξείδωση του πυριτίου. Διαθέτει μονωμένη πύλη, η τάση της οποίας καθορίζει την αγωγιμότητα της συσκευής.
Το κύριο χαρακτηριστικό του είναι ότι υπάρχει ένα μονωτικό στρώμα διοξειδίου του πυριτίου μεταξύ της μεταλλικής πύλης και του καναλιού, επομένως έχει υψηλή αντίσταση εισόδου (έως 1015Ω). Χωρίζεται επίσης σε σωλήνα N-καναλιού και σωλήνα P-channel. Συνήθως το υπόστρωμα (υπόστρωμα) και η πηγή S συνδέονται μεταξύ τους.
Σύμφωνα με διαφορετικούς τρόπους αγωγιμότητας, τα MOSFET χωρίζονται σε τύπο ενίσχυσης και τύπο εξάντλησης.
Ο λεγόμενος τύπος ενίσχυσης σημαίνει: όταν VGS=0, ο σωλήνας βρίσκεται σε κατάσταση αποκοπής. Μετά την προσθήκη του σωστού VGS, οι περισσότεροι φορείς έλκονται προς την πύλη, «ενισχύοντας» έτσι τους φορείς σε αυτή την περιοχή και σχηματίζοντας ένα αγώγιμο κανάλι. .
Η λειτουργία εξάντλησης σημαίνει ότι όταν VGS=0, σχηματίζεται ένα κανάλι. Όταν προστεθεί το σωστό VGS, οι περισσότεροι φορείς μπορούν να ρέουν έξω από το κανάλι, «εξαντλώντας» έτσι τους φορείς και κλείνοντας τον σωλήνα.
Διακρίνετε τον λόγο: η αντίσταση εισόδου του JFET είναι μεγαλύτερη από 100MΩ και η διαγωγιμότητα είναι πολύ υψηλή, όταν η πύλη είναι led, το μαγνητικό πεδίο του εσωτερικού χώρου είναι πολύ εύκολο να ανιχνεύσει το σήμα δεδομένων τάσης εργασίας στην πύλη, έτσι ώστε ο αγωγός τείνει να είναι μέχρι, ή τείνει να είναι on-off. Εάν η τάση επαγωγής του σώματος προστεθεί αμέσως στην πύλη, επειδή η βασική ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή είναι ισχυρή, η παραπάνω κατάσταση θα είναι πιο σημαντική. Εάν η βελόνα του μετρητή εκτρέπεται απότομα προς τα αριστερά, σημαίνει ότι η σωλήνωση τείνει να είναι μέχρι, η αντίσταση πηγής αποστράγγισης RDS διαστέλλεται και η ποσότητα του ρεύματος της πηγής αποστράγγισης μειώνει το IDS. Αντίθετα, η βελόνα του μετρητή εκτρέπεται απότομα προς τα δεξιά, υποδεικνύοντας ότι ο αγωγός τείνει να είναι on-off, το RDS κατεβαίνει και το IDS ανεβαίνει. Ωστόσο, η ακριβής κατεύθυνση στην οποία εκτρέπεται η βελόνα του μετρητή θα πρέπει να εξαρτάται από τους θετικούς και αρνητικούς πόλους της επαγόμενης τάσης (τάση εργασίας θετικής κατεύθυνσης ή τάση εργασίας αντίστροφης κατεύθυνσης) και το μέσο λειτουργίας του αγωγού.
ΜΟΣΦΕΤ WINSOK DFN3x3
Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το κανάλι Ν, κατασκευάζεται σε υπόστρωμα πυριτίου τύπου P με δύο περιοχές διάχυσης πηγής υψηλής πρόσμιξης N+ και περιοχές διάχυσης αποχέτευσης N+, και στη συνέχεια το ηλεκτρόδιο πηγής S και το ηλεκτρόδιο αποστράγγισης D οδηγούνται προς τα έξω αντίστοιχα. Η πηγή και το υπόστρωμα συνδέονται εσωτερικά και διατηρούν πάντα το ίδιο δυναμικό. Όταν η αποστράγγιση είναι συνδεδεμένη στον θετικό ακροδέκτη του τροφοδοτικού και η πηγή είναι συνδεδεμένη στον αρνητικό ακροδέκτη του τροφοδοτικού και VGS=0, το ρεύμα καναλιού (δηλ. ρεύμα αποστράγγισης) ID=0. Καθώς το VGS σταδιακά αυξάνεται, έλκεται από τη θετική τάση πύλης, προκαλούνται αρνητικά φορτισμένοι μειοψηφικοί φορείς μεταξύ των δύο περιοχών διάχυσης, σχηματίζοντας ένα κανάλι τύπου Ν από την αποχέτευση στην πηγή. Όταν το VGS είναι μεγαλύτερο από την τάση ενεργοποίησης VTN του σωλήνα (γενικά περίπου +2V), ο σωλήνας του καναλιού Ν αρχίζει να αγώγει, σχηματίζοντας ένα αναγνωριστικό ρεύματος αποστράγγισης.
VMOSFET (VMOSFET), το πλήρες όνομά του είναι V-groove MOSFET. Είναι μια πρόσφατα αναπτυγμένη υψηλής απόδοσης συσκευή μεταγωγής ισχύος μετά το MOSFET. Δεν κληρονομεί μόνο την υψηλή σύνθετη αντίσταση εισόδου του MOSFET (≥108W), αλλά και το μικρό ρεύμα οδήγησης (περίπου 0,1μA). Έχει επίσης εξαιρετικά χαρακτηριστικά όπως υψηλή τάση αντοχής (έως 1200V), μεγάλο ρεύμα λειτουργίας (1,5A ~ 100A), υψηλή ισχύ εξόδου (1 ~ 250W), καλή γραμμικότητα διαγωγιμότητας και γρήγορη ταχύτητα μεταγωγής. Ακριβώς επειδή συνδυάζει τα πλεονεκτήματα των σωλήνων κενού και των τρανζίστορ ισχύος, χρησιμοποιείται ευρέως σε ενισχυτές τάσης (η ενίσχυση τάσης μπορεί να φτάσει χιλιάδες φορές), ενισχυτές ισχύος, τροφοδοτικά μεταγωγής και μετατροπείς.
Όπως όλοι γνωρίζουμε, η πύλη, η πηγή και η αποστράγγιση ενός παραδοσιακού MOSFET βρίσκονται περίπου στο ίδιο οριζόντιο επίπεδο στο τσιπ και το ρεύμα λειτουργίας του βασικά ρέει προς την οριζόντια κατεύθυνση. Ο σωλήνας VMOS είναι διαφορετικός. Έχει δύο κύρια δομικά χαρακτηριστικά: πρώτον, η μεταλλική πύλη υιοθετεί μια δομή αυλάκωσης σε σχήμα V. δεύτερον, έχει κάθετη αγωγιμότητα. Δεδομένου ότι η αποστράγγιση τραβιέται από το πίσω μέρος του τσιπ, το ID δεν ρέει οριζόντια κατά μήκος του τσιπ, αλλά ξεκινά από την βαριά ντοπαρισμένη περιοχή N+ (πηγή S) και ρέει στην ελαφρά ντοπαρισμένη περιοχή N-drift μέσω του καναλιού P. Τέλος, φτάνει κατακόρυφα προς τα κάτω για να αποστραγγίσει το D. Επειδή η διατομή ροής αυξάνεται, μπορούν να περάσουν μεγάλα ρεύματα. Δεδομένου ότι υπάρχει ένα μονωτικό στρώμα διοξειδίου του πυριτίου μεταξύ της πύλης και του τσιπ, εξακολουθεί να είναι μια μονωμένη πύλη MOSFET.
Πλεονεκτήματα χρήσης:
Το MOSFET είναι στοιχείο ελεγχόμενης τάσης, ενώ το τρανζίστορ είναι στοιχείο ελεγχόμενο από ρεύμα.
Τα MOSFET θα πρέπει να χρησιμοποιούνται όταν επιτρέπεται να λαμβάνεται μόνο μια μικρή ποσότητα ρεύματος από την πηγή σήματος. Τα τρανζίστορ θα πρέπει να χρησιμοποιούνται όταν η τάση σήματος είναι χαμηλή και επιτρέπεται να αντλείται περισσότερο ρεύμα από την πηγή σήματος. Το MOSFET χρησιμοποιεί πλειοψηφικούς φορείς για να άγει ηλεκτρισμό, γι' αυτό ονομάζεται μονοπολική συσκευή, ενώ τα τρανζίστορ χρησιμοποιούν και φορείς πλειοψηφίας και μειοψηφικούς φορείς για να αγώγουν ηλεκτρισμό, επομένως ονομάζεται διπολική συσκευή.
Η πηγή και η αποστράγγιση ορισμένων MOSFET μπορούν να χρησιμοποιηθούν εναλλακτικά και η τάση πύλης μπορεί να είναι θετική ή αρνητική, καθιστώντας τα πιο ευέλικτα από τα τρίοδα.
Το MOSFET μπορεί να λειτουργήσει υπό συνθήκες πολύ μικρού ρεύματος και πολύ χαμηλής τάσης και η διαδικασία κατασκευής του μπορεί εύκολα να ενσωματώσει πολλά MOSFET σε ένα τσιπ πυριτίου. Ως εκ τούτου, το MOSFET έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε ολοκληρωμένα κυκλώματα μεγάλης κλίμακας.
Olueky SOT-23N MOSFET
Τα αντίστοιχα χαρακτηριστικά εφαρμογής του MOSFET και του τρανζίστορ
1. Η πηγή s, η πύλη g και η αποστράγγιση d του MOSFET αντιστοιχούν στον εκπομπό e, στη βάση b και στον συλλέκτη c του τρανζίστορ αντίστοιχα. Οι λειτουργίες τους είναι παρόμοιες.
2. Το MOSFET είναι μια συσκευή ρεύματος ελεγχόμενης τάσης, το iD ελέγχεται από vGS και ο συντελεστής ενίσχυσης gm είναι γενικά μικρός, επομένως η ικανότητα ενίσχυσης του MOSFET είναι κακή. το τρανζίστορ είναι μια συσκευή ρεύματος ελεγχόμενου ρεύματος και το iC ελέγχεται από το iB (ή iE).
3. Η πύλη MOSFET δεν αντλεί σχεδόν καθόλου ρεύμα (ig»0). ενώ η βάση του τρανζίστορ αντλεί πάντα ένα ορισμένο ρεύμα όταν το τρανζίστορ λειτουργεί. Επομένως, η αντίσταση εισόδου πύλης του MOSFET είναι υψηλότερη από την αντίσταση εισόδου του τρανζίστορ.
4. Το MOSFET αποτελείται από πολυφορείς που εμπλέκονται στην αγωγιμότητα. Τα τρανζίστορ έχουν δύο φορείς, πολυφορείς και μειοψηφικούς φορείς, που εμπλέκονται στην αγωγιμότητα. Η συγκέντρωση των μειοψηφικών φορέων επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από παράγοντες όπως η θερμοκρασία και η ακτινοβολία. Επομένως, τα MOSFET έχουν καλύτερη σταθερότητα θερμοκρασίας και ισχυρότερη αντίσταση στην ακτινοβολία από τα τρανζίστορ. Τα MOSFET θα πρέπει να χρησιμοποιούνται όπου οι περιβαλλοντικές συνθήκες (θερμοκρασία κ.λπ.) διαφέρουν πολύ.
5. Όταν το μέταλλο πηγής και το υπόστρωμα του MOSFET συνδέονται μεταξύ τους, η πηγή και η αποστράγγιση μπορούν να χρησιμοποιηθούν εναλλακτικά και τα χαρακτηριστικά αλλάζουν ελάχιστα. ενώ όταν ο συλλέκτης και ο πομπός του τριόδου χρησιμοποιούνται εναλλακτικά, τα χαρακτηριστικά είναι πολύ διαφορετικά. Η τιμή β θα μειωθεί πολύ.
6. Ο συντελεστής θορύβου του MOSFET είναι πολύ μικρός. Το MOSFET θα πρέπει να χρησιμοποιείται όσο το δυνατόν περισσότερο στο στάδιο εισόδου κυκλωμάτων και κυκλωμάτων ενισχυτών χαμηλού θορύβου που απαιτούν υψηλή αναλογία σήματος προς θόρυβο.
7. Τόσο το MOSFET όσο και το τρανζίστορ μπορούν να σχηματίσουν διάφορα κυκλώματα ενισχυτή και κυκλώματα μεταγωγής, αλλά το πρώτο έχει μια απλή διαδικασία κατασκευής και έχει τα πλεονεκτήματα της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, της καλής θερμικής σταθερότητας και της μεγάλης περιοχής τάσης τροφοδοσίας λειτουργίας. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται ευρέως σε ολοκληρωμένα κυκλώματα μεγάλης και πολύ μεγάλης κλίμακας.
8. Το τρανζίστορ έχει μεγάλη on-resistance, ενώ το MOSFET έχει μικρή on-resistance, μόνο μερικές εκατοντάδες mΩ. Στις τρέχουσες ηλεκτρικές συσκευές, τα MOSFET χρησιμοποιούνται γενικά ως διακόπτες και η απόδοσή τους είναι σχετικά υψηλή.
MOSFET ενθυλάκωσης WINSOK SOT-323
MOSFET εναντίον Διπολικού τρανζίστορ
Το MOSFET είναι μια συσκευή ελεγχόμενη από τάση και η πύλη δεν παίρνει βασικά ρεύμα, ενώ ένα τρανζίστορ είναι μια συσκευή ελεγχόμενη από ρεύμα και η βάση πρέπει να παίρνει ένα ορισμένο ρεύμα. Επομένως, όταν το ονομαστικό ρεύμα της πηγής σήματος είναι εξαιρετικά μικρό, θα πρέπει να χρησιμοποιείται MOSFET.
Το MOSFET είναι ένας αγωγός πολλαπλών φορέων, ενώ και οι δύο φορείς ενός τρανζίστορ συμμετέχουν στην αγωγή. Δεδομένου ότι η συγκέντρωση των μειοψηφικών φορέων είναι πολύ ευαίσθητη σε εξωτερικές συνθήκες όπως η θερμοκρασία και η ακτινοβολία, το MOSFET είναι πιο κατάλληλο για καταστάσεις όπου το περιβάλλον αλλάζει πολύ.
Εκτός από τη χρήση τους ως ενισχυτές και ελεγχόμενους διακόπτες όπως τρανζίστορ, τα MOSFET μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως μεταβλητές γραμμικές αντιστάσεις ελεγχόμενης τάσης.
Η πηγή και η αποστράγγιση του MOSFET έχουν συμμετρική δομή και μπορούν να χρησιμοποιηθούν εναλλακτικά. Η τάση πύλης-πηγής της λειτουργίας εξάντλησης MOSFET μπορεί να είναι θετική ή αρνητική. Επομένως, η χρήση MOSFET είναι πιο ευέλικτη από τα τρανζίστορ.
Ώρα δημοσίευσης: Οκτ-13-2023
