MOSFET (metāla-oksīda-pusvadītāju FET) ir viena veida lauka efekta tranzistors ar izolētiem vārtiem, ko galvenokārt izmanto signālu pastiprināšanai vai pārslēgšanai. Tagad analogajās un digitālajās shēmās MOSFET tiek izmantoti biežāk nekā BJTs . MOSFET galvenokārt tiek izmantoti pastiprinātājos to bezgalīgās ieejas pretestības dēļ, tāpēc tas ļauj pastiprinātājam uztvert gandrīz visu ienākošo signālu. Galvenais ieguvums no MOSFET Salīdzinot ar BJT, tam gandrīz nav nepieciešama ieejas strāva, lai kontrolētu slodzes strāvu. MOSFET tiek iedalīti divos veidos, uzlabojot MOSFET un noplicinot MOSFET. Tāpēc šajā rakstā ir sniegta īsa informācija par MOSFET uzlabošana – darbs ar aplikācijām.
Kas ir uzlabojuma veids MOSFET?
MOSFET, kas darbojas uzlabošanas režīmā, ir pazīstams kā E-MOSFET vai uzlabošanas MOSFET. Uzlabošanas režīms nozīmē, ka ikreiz, kad palielinās spriegums pret šī MOSFET vārstu spaili, strāvas plūsma tiks vairāk palielināta no kanalizācijas uz avotu, līdz tā sasniegs augstāko līmeni. Šis MOSFET ir trīs spaiļu sprieguma kontrolēta ierīce, kuras spailes ir avots, vārti un kanalizācija.
Šo MOSFET iezīmes ir zema jaudas izkliede, vienkārša izgatavošana un maza ģeometrija. Tādējādi šīs funkcijas ļaus tos izmantot integrētajās shēmās. Ja starp vārtu un avota spailēm netiek pieslēgts spriegums, starp šī MOSFET noteci (D) un avotu (S) nav ceļa. Tātad, pieliekot spriegumu pie vārtiem uz avotu, kanāls tiks uzlabots, padarot to spējīgu vadīt strāvu. Šis īpašums ir galvenais iemesls, lai šo ierīci sauktu par uzlabošanas režīma MOSFET.
Uzlabojuma MOSFET simbols
Papildinājuma MOSFET simboli gan P-kanālam, gan N-kanālam ir parādīti zemāk. Tālāk redzamajos simbolos mēs varam pamanīt, ka pārtraukta līnija ir vienkārši savienota no avota ar substrāta termināli, kas apzīmē uzlabošanas režīma veidu.
EMOSFET vadītspēja uzlabojas, palielinot oksīda slāni, kas pievieno lādiņu nesējus kanāla virzienā. Parasti šis slānis ir pazīstams kā Inversijas slānis.
Kanāls šajā MOSFET ir izveidots starp D (noteka) un S (avots). N-kanāla tipam tiek izmantots P-veida substrāts, savukārt P-kanāla tipam tiek izmantots N-tipa substrāts. Šeit kanāla vadītspēja lādiņnesēju dēļ galvenokārt ir atkarīga no attiecīgi P vai N tipa kanāliem.
Uzlabojuma Mosfet darbības princips
Uzlabojums tipa MOSFET parasti ir izslēgti, kas nozīmē, ka, ja ir pievienots papildierīces tipa MOSFET, strāva neplūst no spailes aizplūšanas (D) uz avotu (S), ja tā aizbīdņa spailei netiek dots spriegums. Tas ir iemesls, kāpēc šo tranzistoru sauc par a parasti izslēgts no ierīces .
Līdzīgi, ja spriegums tiek dots šī MOSFET vārtu spailei, drenāžas avota kanāls kļūs ļoti mazāk pretestīgs. Kad spriegums no vārtiem uz avota spaili palielinās, palielinās arī strāvas plūsma no notekas uz avota spaili, līdz no kanalizācijas spailes uz avotu tiek piegādāta lielākā strāva.
Būvniecība
The uzlabošanas MOSFET konstrukcija ir parādīts zemāk. Šajā MOSFET ir trīs slāņu vārti, kanalizācija un avots. MOSFET korpuss ir pazīstams kā substrāts, kas ir iekšēji savienots ar avotu. MOSFET pusvadītāju slāņa metāla vārtu spaile ir izolēta caur silīcija dioksīda slāni, pretējā gadījumā tas ir dielektrisks slānis.
Šis EMOSFET ir izgatavots no diviem materiāliem, piemēram, P tipa un N tipa pusvadītājiem. Substrāts nodrošina ierīces fizisku atbalstu. Plāns SiO slānis un izcils elektriskais izolators vienkārši pārklāj reģionu starp avota un kanalizācijas spailēm. Uz oksīda slāņa metāla slānis veido vārtu elektrodu.
Šajā konstrukcijā divi N apgabali ir atdalīti dažu mikrometru attālumā virs viegli leģēta p veida substrāta. Šie divi N-reģioni tiek veikti tāpat kā avota un kanalizācijas spailes. Uz virsmas ir izveidots plāns izolācijas slānis, ko sauc par silīcija dioksīdu. Uzlādes nesēji, piemēram, šajā slānī izveidotie caurumi, izveidos alumīnija kontaktus gan avota, gan drenāžas spailēm.
Šis vadītspējas slānis darbojas kā termināla vārti, kas ir uzlikti uz SiO2, kā arī visa kanāla zona. Tomēr vadītspējai tas nesatur nekādu fizisku kanālu. Šāda veida MOSFET uzlabojumā p-veida substrāts tiek paplašināts uz visu SiO2 slāni.
Darbojas
EMOSFET darbojas, ja VGS ir 0 V, tad nav kanāla, kas savienos avotu un aizplūšanu. P-veida substrātam ir tikai neliels skaits termiski ražotu mazākuma lādiņu nesēju, piemēram, brīvie elektroni, tāpēc drenāžas strāva ir nulle. Šī iemesla dēļ šis MOSFET parasti būs IZSLĒGTS.
Kad vārti (G) ir pozitīvi (+ve), tad tie piesaista mazākuma lādiņu nesējus, piemēram, elektronus no p-substrāta, kur šie lādiņnesēji apvienosies caur caurumiem zem SiO2 slāņa. Vēl vairāk palielinās VGS, tad elektroniem būs pietiekami daudz potenciāla, lai tie varētu pārvarēt un savienoties, un vairāk lādiņu nesēju, t.i., elektroni tiks nogulsnēti kanālā.
Šeit dielektriķi izmanto, lai novērstu elektronu kustību pa silīcija dioksīda slāni. Šīs uzkrāšanās rezultātā izveidosies n-kanāls starp drenāžas un avota spailēm. Tādējādi tas var novest pie ģenerētās drenāžas strāvas plūsmas visā kanālā. Šī drenāžas strāva ir vienkārši proporcionāla kanāla pretestībai, kas tālāk ir atkarīga no lādiņu nesējiem, kas piesaistīti vārtu +ve spailei.
Uzlabojuma veidi MOSFET
Tie ir pieejami divos veidos N kanālu uzlabošanas MOSFET un P kanālu uzlabošana MOSFET .
N kanāla uzlabošanas veidam tiek izmantots viegli leģēts p-substrāts, un divi stipri leģēti n tipa apgabali veidos avota un iztukšošanas spailes. Šāda veida E-MOSFET lielākā daļa lādiņu nesēju ir elektroni. Lūdzu, skatiet šo saiti, lai uzzinātu vairāk par - N-kanālu MOSFET.
P kanāla tipa gadījumā tiek izmantots viegli leģēts N-substrāts, un divi stipri leģēti p veida apgabali veidos avota un notekas spailes. Šāda veida E-MOSFET lielākā daļa lādiņu nesēju ir caurumi. Lūdzu, skatiet šo saiti, lai uzzinātu vairāk par - P-kanāla MOSFET .
Raksturlielumi
n kanālu uzlabošanas MOSFET un p kanālu uzlabošanas VI un aizplūšanas raksturlielumi ir aplūkoti turpmāk.
Drenāžas raksturojums
The N kanālu uzlabošanas MOSFET notekas raksturlielumi ir parādīti zemāk. Šajos raksturlielumos mēs varam novērot drenāžas raksturlielumus, kas attēloti starp Id un Vds dažādām Vgs vērtībām, kā parādīts diagrammā. Kā redzams, kad Vgs vērtība tiek palielināta, tiks palielināta arī pašreizējā 'Id'.
Paraboliskā līkne uz raksturlielumiem parādīs VDS lokusu, kurā Id (izplūdes strāva) tiks piesātināts. Šajā grafikā ir parādīts lineārais vai omiskais apgabals. Šajā reģionā MOSFET var darboties kā sprieguma kontrolēts rezistors. Tātad fiksētajai Vds vērtībai, tiklīdz mainīsim Vgs sprieguma vērtību, tiks mainīts kanāla platums vai var teikt, ka mainīsies kanāla pretestība.
Ohmiskais reģions ir reģions, kurā pašreizējā “IDS” palielinās, palielinoties VDS vērtībai. Kad MOSFET ir paredzēti darbam ohmiskajā reģionā, tos var izmantot kā pastiprinātājus .
Vārtu spriegums, kurā tranzistors ieslēdzas un sāk plūst strāva visā kanālā, ir pazīstams kā sliekšņa spriegums (VT vai VTH). N-kanālam šī sliekšņa sprieguma vērtība svārstās no 0,5V līdz 0,7V, savukārt P-kanāla ierīcēm tā svārstās no -0,5V līdz -0,8V.
Ikreiz, kad Vds
Izslēgšanas reģionā, kad spriegums Vgs Ikreiz, kad MOSFET tiek darbināts lokusa labajā pusē, mēs varam teikt, ka tas tiek darbināts piesātinājuma reģions . Tātad, matemātiski, ja Vgs spriegums ir > vai = Vgs-Vt, tas darbojas piesātinājuma reģionā. Tātad tas viss attiecas uz drenāžas īpašībām dažādos uzlabošanas MOSFET reģionos. The N kanāla uzlabošanas MOSFET pārsūtīšanas īpašības ir parādīti zemāk. Pārvades raksturlielumi parāda saistību starp ieejas spriegumu “Vgs” un izejas drenāžas strāvu “Id”. Šie raksturlielumi būtībā parāda, kā “ID” mainās, mainoties Vgs vērtībām. Tātad no šiem raksturlielumiem mēs varam novērot, ka drenāžas strāva “Id” ir nulle līdz sliekšņa spriegumam. Pēc tam, kad mēs palielināsim Vgs vērtību, palielināsies “Id”. Attiecību starp pašreizējo 'Id' un Vgs var norādīt kā Id = k(Vgs-Vt)^2. Šeit “K” ir ierīces konstante, kas ir atkarīga no ierīces fiziskajiem parametriem. Tātad, izmantojot šo izteiksmi, mēs varam uzzināt noteces strāvas vērtību fiksētajai Vgs vērtībai. The P kanāla uzlabošanas mosfet notekas raksturlielumi ir parādīti zemāk. Šeit Vds un Vgs būs negatīvi. Drenāžas strāva “Id” tiks piegādāta no avota uz notekas spaili. Kā mēs redzam no šī grafika, kad Vgs kļūst negatīvāks, palielināsies arī drenāžas strāva 'Id'. Kad Vgs > VT, tad šis MOSFET darbosies nogriešanas reģionā. Tāpat, ja novērojat šī MOSFET pārsūtīšanas īpašības, tas būs N-kanāla spoguļattēls. Parasti uzlabošanas MOSFET (E-MOSFET) ir nobīdīts vai nu ar sprieguma dalītāja nobīdi, pretējā gadījumā aizplūst atgriezeniskās saites novirze. Bet E-MOSFET nevar būt neobjektīvs ar pašnovirzību un nulles novirzi. Sprieguma dalītāja novirze N kanāla E-MOSFET ir parādīta zemāk. Sprieguma dalītāja novirze ir līdzīga dalītāja ķēdei, izmantojot BJT. Faktiski N-kanāla uzlabošanas MOSFET ir nepieciešams vārtu terminālis, kas ir augstāks par tā avotu, tāpat kā NPN BJT ir nepieciešams bāzes spriegums, kas ir augstāks nekā tā emitētājam. Šajā shēmā rezistori, piemēram, R1 un R2, tiek izmantoti, lai izveidotu sadalītāja ķēdi vārtu sprieguma noteikšanai. Ja E-MOSFET avots ir tieši savienots ar GND, tad VGS = VG. Tātad potenciāls pāri rezistoram R2 ir jāiestata virs VGS(th), lai pareizi darbotos ar E-MOSFET raksturīgo vienādojumu, piemēram, I. D = K (V GS -IN GS (th))^2. Zinot VG vērtību, noteces strāvas noteikšanai tiek izmantots E-MOSFET raksturīgais vienādojums. Bet ierīces konstante “K” ir vienīgais trūkstošais faktors, ko var aprēķināt jebkurai konkrētai ierīcei atkarībā no VGS (ieslēgts) un ID (ieslēgts) koordinātu pāra. Konstante “K” ir iegūta no E-MOSFET raksturīgā vienādojuma, piemēram, K = I D /(IN GS -IN GS (th))^2. K = I D /(IN GS -IN GS (th))^2. Tātad šī vērtība tiek izmantota citiem novirzes punktiem. Šī novirze izmanto “ieslēgtu” darbības punktu iepriekš minētajā raksturlīknē. Ideja ir iestatīt drenāžas strāvu, izmantojot piemērotu barošanas avota un drenāžas rezistoru izvēli. Drenāžas atgriezeniskās saites ķēdes prototips ir parādīts zemāk. Šī ir diezgan vienkārša shēma, kurā tiek izmantoti daži pamata komponenti. Šo darbību saprot, piemērojot KVL. IN DD = V RD + V RG + V GS IN DD = es D R D + es G R G + V GS Šeit vārtu strāva ir nenozīmīga, tāpēc iepriekš minētais vienādojums kļūs IN DD =I D R D +V GS un arī V DS = IN GS Tādējādi IN GS =V DS = V DD − Es D R D Šo vienādojumu var izmantot kā pamatu novirzes shēmas projektēšanai. Atšķirība starp uzlabošanas mosfetu un izsīkšanas mosfetu ir šāda. Uzlabojums MOSFET MOSFET izsīkšana Lūdzu, skatiet šo saiti, lai uzzinātu vairāk par - Iztukšošanas režīms MOSFET . The lietojumprogrammas Enhancement MOSFET iekļaujiet tālāk norādīto. Tādējādi šis viss ir par uzlabojumu pārskatu MOSFET – darbojas ar aplikācijām. E-MOSFET ir pieejams gan lieljaudas, gan mazjaudas versijās, kas darbojas tikai uzlabošanas režīmā. Šeit ir jautājums jums, kas ir MOSFET izsīkums? Pārsūtīšanas īpašības
P kanālu uzlabošana MOSFET
Lietojumprogrammas
Uzlabojuma MOSFET novirze
Sprieguma dalītāja nobīde
Drenāžas atsauksmju novirze
Uzlabojums MOSFET pret izsīkšanu MOSFET
Uzlabojuma MOSFET ir pazīstams arī kā E-MOSFET.
MOSFET izsīkums ir pazīstams arī kā D-MOSFET.
Uzlabošanas režīmā kanāls sākotnēji nepastāv, un to veido spriegums, kas tiek pievadīts vārtu spailei.
Izsmelšanas režīmā kanāls tiek pastāvīgi izgatavots tranzistora būvniecības laikā.
Parasti tā ir IZSLĒGTA ierīce ar nulles vārtu (G) uz avotu (S) spriegumu.
Parasti tā ir IESLĒGTA ierīce ar nulles vārtu (G) un avota (S) spriegumu.
Šis MOSFET nevar vadīt strāvu OFF stāvoklī.
Šis MOSFET var vadīt strāvu OFF stāvoklī.
Lai IESLĒGTU šo MOSFET, ir nepieciešams pozitīvs vārtu spriegums.
Lai IESLĒGTU šo MOSFET, ir nepieciešams negatīvs vārtu spriegums.
Šim MOSFET ir difūzijas un noplūdes strāva.
Šim MOSFET nav difūzijas un noplūdes strāvas.
Tam nav pastāvīga kanāla.
Tam ir pastāvīgs kanāls.
Spriegums pie vārtu spailes ir tieši proporcionāls strāvai drenāžas spailē.
Spriegums pie vārtiem ir apgriezti proporcionāls strāvai pie Drain.
