N kanāla MOSFET: shēma, darbība, atšķirības un tās pielietojumi

MOSFET ir sava veida tranzistors, un to sauc arī par IGFET (izolēto vārtu lauka efekta tranzistoru) vai MIFET (metāla izolatora lauka efekta tranzistoru). Iekšā MOSFET , kanāls un vārti ir atdalīti caur plānu SiO2 slāni, un tie veido kapacitāti, kas mainās līdz ar vārtu spriegumu. Tātad MOSFET darbojas kā MOS kondensators, kas tiek kontrolēts caur ieejas vārtiem uz avota spriegumu. Tādējādi MOSFET var izmantot arī kā sprieguma kontrolētu kondensatoru. MOSFET struktūra ir līdzīga MOS kondensatoram, jo ​​šī kondensatora silīcija bāze ir p veida.

Tos iedala četros veidos: p kanālu uzlabošana, n kanālu uzlabošana, p kanālu noplicināšana un n kanālu izsmelšana. Šajā rakstā ir apskatīts viens no tādiem MOSFET veidiem kā N kanālu MOSFET – darbs ar aplikācijām.

Kas ir N kanāla MOSFET?

MOSFET veids, kurā MOSFET kanālu veido lielākā daļa lādiņu nesēju kā strāvas nesēji, piemēram, elektroni, ir pazīstams kā N kanāla MOSFET. Kad šis MOSFET ir IESLĒGTS, lielākā daļa lādiņu nesēju pārvietosies pa kanālu. Šis MOSFET ir pretstats P-Channel MOSFET.

Šis MOSFET ietver N kanāla reģionu, kas atrodas avota un kanalizācijas spaiļu vidū. Tā ir trīs spaiļu ierīce, kuras spailes ir G (vārti), D (notekas) un S (avots). Šajā tranzistorā avots un aizplūšana ir stipri leģēti n+ reģionā, un korpuss vai substrāts ir P veida.

Darbojas

Šis MOSFET ietver N-kanālu reģionu, kas atrodas avota un kanalizācijas spaiļu vidū. Tā ir trīs termināļu ierīce, kuras spailes ir G (vārti), D (notekas) un S (avots). Šajā FET avots un aizplūšana ir stipri leģēti n+ reģionā, un korpuss vai substrāts ir P veida.

Šeit kanāls tiek izveidots elektronu ierašanās brīdī. +ve spriegums kanālā piesaista arī elektronus gan no n+ avota, gan aizplūšanas reģioniem. Kad spriegums tiek pielikts starp noteci un avotiem, strāva brīvi ieplūst starp avotu un noteci, un spriegums pie vārtiem vienkārši kontrolē lādiņu nesēju elektronus kanālā. Līdzīgi, ja mēs pieliekam -ve spriegumu pie vārtu spailes, tad zem oksīda slāņa veidojas cauruma kanāls.

N kanāla MOSFET simbols

N kanāla MOSFET simbols ir parādīts zemāk. Šajā MOSFET ir trīs termināli, piemēram, avots, kanalizācija un vārti. N-kanālu MOSFET bultiņas simbola virziens ir uz iekšu. Tātad bultiņas simbols norāda kanāla veidu, piemēram, P-kanāls vai N-kanāls.

N kanāla MOSFET shēma

The ķēdes shēma bezsuku līdzstrāvas ventilatora vadīšanai, izmantojot N kanālu MOSFET un Arduino Uno rev3 ir parādīts zemāk. Šo shēmu var izveidot ar Arduino Uno rev3 plati, n kanālu MOSFET, bezsuku līdzstrāvas ventilatoru un savienojošiem vadiem.

Šajā shēmā izmantotais MOSFET ir 2N7000 N-kanālu MOSFET, un tas ir uzlabošanas veids, tāpēc mums vajadzētu iestatīt Arduino izejas tapu uz augstu, lai nodrošinātu ventilatora jaudu.

Šīs ķēdes savienojumi ir šādi;

• Savienojiet MOSFET avota tapu ar GND
• MOSFET vārtu tapa ir savienota ar Arduino 2. tapu.
• MOSFET iztukšošanas tapa pie ventilatora melnās krāsas vada.
• Bezsuku līdzstrāvas ventilatora sarkanās krāsas vads ir savienots ar maizes paneļa pozitīvo sliedi.
• Jānodrošina papildu savienojums no Arduino 5V tapas uz maizes paneļa pozitīvo sliedi.

Parasti MOSFET tiek izmantots signālu pārslēgšanai un pastiprināšanai. Šajā piemērā šis MOSFET tiek izmantots kā slēdzis, kas ietver trīs spailes, piemēram, vārti, avots un kanalizācija. n kanālu MOSFET ir viena veida ar spriegumu kontrolēta ierīce, un šie MOSFET ir pieejami divu veidu uzlabošanas MOSFET un izsīkuma MOSFET.

Parasti papildierīces MOSFET ir izslēgts, kad Vgs (vārtu avota spriegums) ir 0 V, tāpēc vārtu spailei ir jānodrošina spriegums, lai strāva plūst pa drenāžas avota kanālu. Tā kā izsīkšanas MOSFET parasti tiek ieslēgts, kad Vgs (vārtu avota spriegums) ir 0 V, lai strāva plūst visā aizplūšanas kanālā uz avota kanālu, līdz vārtu spailē tiek dots + ve spriegums.

Kods

void setup() {
// ievietojiet šeit savu iestatīšanas kodu, lai palaistu vienu reizi:
pinMode(2, OUTPUT);

}

void loop() {
// ievietojiet šeit savu galveno kodu, lai to palaistu atkārtoti:
digitalWrite(2, AUGSTS);
kavēšanās (5000);
digitalWrite(2, LOW);
kavēšanās (5000);
}

Tādējādi, kad MOSFET vārtu spailei tiek piešķirta 5 v padeve, tiks IESLĒGTS bezsuku līdzstrāvas ventilators. Līdzīgi, kad 0v tiek dota MOSFET vārtu spailei, ventilators tiks IZSLĒGTS.

N kanālu MOSFET veidi

N kanāla MOSFET ir ar spriegumu kontrolēta ierīce, kas tiek klasificēta divos pastiprināšanas un izsīkuma veidos.

N kanālu uzlabošanas MOSFET

Papildinājuma tipa N kanāla MOSFET parasti ir izslēgts, ja aizslēga spriegums uz avotu ir nulle voltu, tāpēc vārstu spailei jānodrošina spriegums, lai strāva tiktu piegādāta visā aizplūdes avota kanālā.

n kanālu uzlabošanas MOSFET darbība ir tāda pati kā uzlabošanas p kanāla MOSFET, izņemot uzbūvi un darbību. Šāda veida MOSFET p-veida substrāts, kas ir viegli leģēts, var veidot ierīces korpusu. Avota un noteces reģioni ir stipri leģēti ar n-veida piemaisījumiem.

Šeit avots un korpuss parasti ir savienoti ar zemējuma spaili. Kad mēs pieliksim pozitīvu spriegumu vārtu spailei, tad p-tipa substrāta mazākuma lādiņnesēji piesaistīsies vārtu spailei, jo vārti ir pozitīvi un līdzvērtīgs kapacitatīvs efekts.

Lielākā daļa lādiņu nesēju, piemēram, elektroni un mazākuma p-tipa substrāta lādiņu nesēji, tiks piesaistīti vārtu terminālam, lai tas izveidotu negatīvu nesegtu jonu slāni zem dielektriskā slāņa, pārkombinējot elektronus ar caurumiem.

Ja mēs nepārtraukti palielināsim pozitīvo vārtu spriegumu, pēc sliekšņa sprieguma līmeņa rekombinācijas process piesātinās, un vietā sāks uzkrāties lādiņu nesēji, piemēram, elektroni, veidojot brīvus elektronus vadošu kanālu. Šie brīvie elektroni nāks arī no stipri leģēta avota un iztukšo n tipa reģionu.

Ja mēs pieliekam +ve spriegumu drenāžas spailei, tad strāvas plūsma būs tur visā kanālā. Tātad kanāla pretestība būs atkarīga no brīvajiem lādiņu nesējiem, piemēram, elektroniem kanālā, un atkal šie elektroni būs atkarīgi no ierīces vārtu potenciāla kanālā. Kad brīvo elektronu koncentrācija veido kanālu, palielināsies strāvas plūsma visā kanālā, jo palielinās vārtu spriegums.

N kanāla izsīkšanas MOSFET

Parasti šis MOSFET tiek aktivizēts ikreiz, kad spriegums pie vārtiem uz avotu ir 0 V, tāpēc strāva tiek piegādāta no kanalizācijas uz avota kanālu, līdz tiek pielietots pozitīvs spriegums vārtu (G) spailē. N kanālu izsmelšanas MOSFET darbība atšķiras no n kanālu uzlabošanas MOSFET. Šajā MOSFET izmantotais substrāts ir p veida pusvadītājs.

Šajā MOSFET gan avota, gan drenāžas reģioni ir stipri leģēti n-veida pusvadītāji. Plaisa starp avota un noteces reģioniem tiek izkliedēta caur n-veida piemaisījumiem.

Kad mēs izmantojam potenciālu starpību starp avota un drenāžas spailēm, strāva plūst visā substrāta n reģionā. Ja mēs pielietosim negatīvu spriegumu pie vārtu spailes, lādiņa nesēji, piemēram, elektroni, tiks atcelti un nobīdīti uz leju n-apgabalā tieši zem silīcija dioksīda dielektriskā slāņa.

Līdz ar to zem SiO2 dielektriskā slāņa būs pozitīvi nesegti jonu slāņi. Tātad šādā veidā kanālā notiks lādiņu nesēju izsīkums. Tādējādi kopējā kanāla vadītspēja tiks samazināta.

Šādā stāvoklī, kad drenāžas spailē tiek pielikts tāds pats spriegums, strāva kanalizācijā samazināsies. Šeit mēs esam novērojuši, ka drenāžas strāvu var kontrolēt, mainot lādiņu nesēju izsīkumu kanālā, tāpēc to sauc par MOSFET izsīkšanu.

Šeit vārti ir mīnusa potenciālā, aizplūšana ir +ve potenciālā un avots ir “0” potenciālā. Rezultātā sprieguma starpība ir lielāka starp aizplūšanu uz vārtiem, nevis no avota līdz vārtiem, tāpēc noplicināšanas slāņa platums ir vairāk pret kanalizāciju, nevis pret avotu.

Atšķirība starp N kanāla MOSFET un P kanāla MOSFET

Atšķirība starp n kanālu un p kanālu MOSFET ietver sekojošo.

Kā pārbaudīt N kanāla MOSFET

N kanāla MOSFET testēšanas darbības ir apskatītas tālāk.

• Lai pārbaudītu n kanālu MOSFET, tiek izmantots analogais multimetrs. Šim nolūkam mums ir jānovieto poga 10 K diapazonā.
• Lai pārbaudītu šo MOSFET, vispirms novietojiet melno zondi uz MOSFET iztukšošanas tapas un sarkano zondi uz aizbīdņa tapas, lai izlādētu MOSFET iekšējo kapacitāti.
• Pēc tam pārvietojiet sarkanās krāsas zondi uz avota tapu, kamēr melnā zonde joprojām atrodas uz iztukšošanas tapas
• Izmantojiet labo pirkstu, lai pieskartos gan vārtu, gan iztukšošanas tapām, lai mēs varētu novērot, ka analogā multimetra rādītājs pagriezīsies uz skaitītāja skalas centra diapazonu.
• Noņemiet multimetra sarkano zondi un arī labo pirkstu no MOSFET avota tapas, pēc tam atkal novietojiet pirkstu uz sarkanās zondes un avota tapas, rādītājs joprojām paliks multimetra skalas centrā.
• Lai to izlādētu, mums ir jānoņem sarkanā zonde un tikai vienreiz jāpieskaras vārtu tapai. Visbeidzot, tas atkal izlādēs iekšējo kapacitāti.
• Tagad atkal ir jāizmanto sarkana zonde, lai pieskartos avota tapai, tad multimetra rādītājs vispār nenovirzīs, jo iepriekš to izlādējāt, vienkārši pieskaroties vārtu tapai.

Raksturlielumi

N kanāla MOSFET ir divi raksturlielumi, piemēram, drenāžas raksturlielumi un pārsūtīšanas raksturlielumi.

Drenāžas raksturlielumi

N-kanāla MOSFET notekas raksturlielumi ir šādi.

• N kanāla MOSFET drenāžas raksturlielumi ir attēloti starp izejas strāvu un VDS, kas ir pazīstams kā Drenāžas avota spriegums VDS.
• Kā redzams diagrammā, dažādām Vgs vērtībām mēs attēlojam pašreizējās vērtības. Tātad diagrammā mēs varam redzēt dažādus drenāžas strāvas diagrammas, piemēram, zemāko Vgs vērtību, maksimālās Vgs vērtības utt.
• Iepriekšminētajos raksturlielumos strāva paliks nemainīga pēc kāda iztukšošanas sprieguma. Tāpēc MOSFET darbībai ir nepieciešams minimālais spriegums aizplūšanai uz avotu.
• Tātad, palielinot “Vgs”, kanāla platums tiks palielināts, kā rezultātā palielināsies ID (izplūdes strāva).

Pārsūtīšanas īpašības

N-kanāla MOSFET pārsūtīšanas raksturlielumi ir šādi.

• Pārvades raksturlielumi ir pazīstami arī kā transvadītspējas līkne, kas ir attēlota starp ieejas spriegumu (Vgs) un izejas strāvu (ID).
• Sākumā vienmēr, kad nav vārtu uz avota spriegumu (Vgs), tad plūdīs ļoti mazāk strāvas, piemēram, mikro ampēros.
• Kad vārti uz avotu ir pozitīvs, drenāžas strāva pakāpeniski palielinās.
• Pēc tam strauji palielinās drenāžas strāva, kas ir līdzvērtīga VGS pieaugumam.
• Drenāžas strāvu var sasniegt ar Id= K (Vgsq-Vtn)^2.

Lietojumprogrammas

The n kanālu MOSF lietojumprogrammas t ietver tālāk norādīto.

• Šos MOSFET bieži izmanto zemsprieguma ierīču lietojumos, piemēram, pilna tilta un B6 tilta izkārtojumā, izmantojot motoru un līdzstrāvas avotu.
• Šie MOSFET ir noderīgi, pārslēdzot motora negatīvo padevi pretējā virzienā.
• N-kanālu MOSFET darbojas piesātinājuma un izslēgšanas reģionos. tad tā darbojas kā komutācijas ķēde.
• Šos MOSFET izmanto, lai ieslēgtu/izslēgtu LAMPI vai LED.
• Tie ir vēlami lietojumos ar lielu strāvu.

Tādējādi tas viss ir par n kanāla pārskatu mosfet – strādā ar aplikācijām. Šeit ir jautājums jums, kas ir p kanālu mosfets?