Κατανοήστε την αρχή λειτουργίας του MOSFET και εφαρμόστε τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα πιο αποτελεσματικά

Η κατανόηση των αρχών λειτουργίας των MOSFET (Transistors Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) είναι ζωτικής σημασίας για την αποτελεσματική χρήση αυτών των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων υψηλής απόδοσης. Τα MOSFET είναι απαραίτητα στοιχεία σε ηλεκτρονικές συσκευές και η κατανόησή τους είναι απαραίτητη για τους κατασκευαστές.

Στην πράξη, υπάρχουν κατασκευαστές που ενδέχεται να μην εκτιμούν πλήρως τις συγκεκριμένες λειτουργίες των MOSFET κατά την εφαρμογή τους. Ωστόσο, κατανοώντας τις αρχές λειτουργίας των MOSFET σε ηλεκτρονικές συσκευές και τους αντίστοιχους ρόλους τους, μπορεί κανείς να επιλέξει στρατηγικά το καταλληλότερο MOSFET, λαμβάνοντας υπόψη τα μοναδικά χαρακτηριστικά του και τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του προϊόντος. Αυτή η μέθοδος ενισχύει την απόδοση του προϊόντος, ενισχύοντας την ανταγωνιστικότητά του στην αγορά.

WINSOK SOT-23-3 πακέτο MOSFET

Αρχές εργασίας MOSFET

Όταν η τάση πύλης-πηγής (VGS) του MOSFET είναι μηδέν, ακόμη και με την εφαρμογή τάσης πηγής αποστράγγισης (VDS), υπάρχει πάντα μια διασταύρωση PN σε αντίστροφη πόλωση, με αποτέλεσμα να μην υπάρχει αγώγιμο κανάλι (και κανένα ρεύμα) μεταξύ την αποστράγγιση και την πηγή του MOSFET. Σε αυτή την κατάσταση, το ρεύμα αποστράγγισης (ID) του MOSFET είναι μηδέν. Η εφαρμογή θετικής τάσης μεταξύ της πύλης και της πηγής (VGS > 0) δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο στο μονωτικό στρώμα SiO2 μεταξύ της πύλης του MOSFET και του υποστρώματος πυριτίου, κατευθυνόμενο από την πύλη προς το υπόστρωμα πυριτίου τύπου P. Δεδομένου ότι το στρώμα οξειδίου είναι μονωτικό, η τάση που εφαρμόζεται στην πύλη, VGS, δεν μπορεί να δημιουργήσει ρεύμα στο MOSFET. Αντίθετα, σχηματίζει έναν πυκνωτή κατά μήκος του στρώματος οξειδίου.

Καθώς το VGS αυξάνεται σταδιακά, ο πυκνωτής φορτίζεται, δημιουργώντας ένα ηλεκτρικό πεδίο. Ελκόμενα από τη θετική τάση στην πύλη, πολλά ηλεκτρόνια συσσωρεύονται στην άλλη πλευρά του πυκνωτή, σχηματίζοντας ένα αγώγιμο κανάλι τύπου Ν από την αποχέτευση προς την πηγή στο MOSFET. Όταν το VGS υπερβαίνει την τάση κατωφλίου VT (συνήθως γύρω στα 2V), το κανάλι N του MOSFET οδηγεί, εκκινώντας τη ροή του ρεύματος αποστράγγισης ID. Η τάση πύλης-πηγής στην οποία αρχίζει να σχηματίζεται το κανάλι αναφέρεται ως τάση κατωφλίου VT. Με τον έλεγχο του μεγέθους του VGS, και κατά συνέπεια του ηλεκτρικού πεδίου, μπορεί να διαμορφωθεί το μέγεθος του αναγνωριστικού ρεύματος αποστράγγισης στο MOSFET.

MOSFET συσκευασίας WINSOK DFN5x6-8

Εφαρμογές MOSFET

Το MOSFET είναι γνωστό για τα εξαιρετικά χαρακτηριστικά μεταγωγής του, με αποτέλεσμα την εκτεταμένη εφαρμογή του σε κυκλώματα που απαιτούν ηλεκτρονικούς διακόπτες, όπως τροφοδοτικά λειτουργίας διακόπτη. Σε εφαρμογές χαμηλής τάσης που χρησιμοποιούν τροφοδοτικό 5 V, η χρήση παραδοσιακών δομών οδηγεί σε πτώση τάσης στον εκπομπό βάσης ενός τρανζίστορ διπολικής διασταύρωσης (περίπου 0,7 V), αφήνοντας μόνο 4,3 V για την τελική τάση που εφαρμόζεται στην πύλη του το MOSFET. Σε τέτοια σενάρια, η επιλογή ενός MOSFET με ονομαστική τάση πύλης 4,5 V εγκυμονεί ορισμένους κινδύνους. Αυτή η πρόκληση εκδηλώνεται επίσης σε εφαρμογές που περιλαμβάνουν 3V ή άλλα τροφοδοτικά χαμηλής τάσης.