MOSFET-in iş prinsipi diaqramının ətraflı izahı | FET-in daxili strukturunun təhlili

MOSFET yarımkeçirici sənayesində ən əsas komponentlərdən biridir. Elektron sxemlərdə MOSFET ümumiyyətlə güc gücləndiricisi sxemlərində və ya keçid enerji təchizatı sxemlərində istifadə olunur və geniş şəkildə istifadə olunur. Aşağıda,OLUKEYsizə MOSFET-in iş prinsipi haqqında ətraflı izahat verəcək və MOSFET-in daxili strukturunu təhlil edəcək.

NədirMOSFET

MOSFET, Metal Oksid Yarımkeçirici Fayllı Təsirli Transistor (MOSFET). Analoq sxemlərdə və rəqəmsal sxemlərdə geniş istifadə oluna bilən sahə effektli tranzistordur. "Kanalının" (işləyən daşıyıcısının) polarite fərqinə görə, onu iki növə bölmək olar: "N-tipi" və "P-tipi", çox vaxt NMOS və PMOS adlanır.

MOSFET-in iş prinsipi

MOSFET iş rejiminə görə təkmilləşdirmə növü və tükənmə növünə bölünə bilər. Təkmilləşdirmə növü heç bir qərəzli gərginlik tətbiq edilmədikdə və heç bir çatışmazlıq olmadıqda MOSFET-ə aiddirkeçirici kanal. Heç bir əyilmə gərginliyi tətbiq edilmədikdə tükənmə növü MOSFET-ə aiddir. Bir keçirici kanal görünəcək.

Faktiki tətbiqlərdə yalnız N-kanal təkmilləşdirmə növü və P-kanal təkmilləşdirmə növü MOSFET-lər var. NMOSFET-lər kiçik dövlət müqavimətinə malik olduğundan və istehsalı asan olduğundan, NMOS faktiki tətbiqlərdə PMOS-dan daha çox yayılmışdır.

Təkmilləşdirmə rejimi MOSFET

Təkmilləşdirmə rejimi MOSFET-in D drenajı ilə S mənbəyi arasında iki arxa-arxa PN qovşağı var. Qapı-mənbə gərginliyi VGS=0 olduqda, hətta drenaj mənbəyi gərginliyi VDS əlavə edilsə belə, həmişə əks istiqamətli vəziyyətdə PN qovşağı var və drenaj ilə mənbə arasında keçirici kanal yoxdur (cərəyan axmır). ). Buna görə də, bu anda boşalma cərəyanı ID=0.

Bu zaman qapı ilə mənbə arasında irəli gərginlik əlavə olunarsa. Yəni, VGS>0, o zaman qapı elektrodu ilə silikon substrat arasında SiO2 izolyasiya edən təbəqədə P tipli silikon substrat ilə düzlənmiş qapı ilə elektrik sahəsi yaranacaq. Oksid təbəqəsi izolyasiya etdiyi üçün qapıya tətbiq olunan VGS gərginliyi cərəyan yarada bilməz. Oksid təbəqəsinin hər iki tərəfində bir kondansatör yaranır və VGS ekvivalent dövrəsi bu kondansatörü (kondansatörü) doldurur. Və VGS yavaş-yavaş yüksəldikcə, qapının müsbət gərginliyi ilə cəlb olunan bir elektrik sahəsi yaradın. Bu kondansatörün (kondansatörün) digər tərəfində çoxlu sayda elektron toplanır və drenajdan mənbəyə qədər N tipli keçirici kanal yaradır. VGS borunun işə salınma gərginliyi VT-ni (ümumiyyətlə təxminən 2V) aşdıqda, N-kanal borusu sadəcə keçirməyə başlayır və boşalma cərəyanı identifikatoru yaradır. Kanal ilk dəfə açılma gərginliyini yaratmağa başlayanda biz qapı mənbəyi gərginliyini çağırırıq. Ümumiyyətlə VT kimi ifadə edilir.

Qapı gərginliyinin ölçüsünə nəzarət VGS elektrik sahəsinin gücünü və ya zəifliyini dəyişir və drenaj cərəyanı ID ölçüsünün idarə edilməsi effektinə nail olmaq olar. Bu həm də cərəyanı idarə etmək üçün elektrik sahələrindən istifadə edən MOSFET-lərin mühüm xüsusiyyətidir, ona görə də onlara sahə effektli tranzistorlar da deyilir.

MOSFET daxili quruluşu

Aşağı çirk konsentrasiyası olan P tipli silikon substratda yüksək çirk konsentrasiyası olan iki N+ bölgəsi hazırlanır və müvafiq olaraq drenaj d və mənbə s kimi xidmət etmək üçün metal alüminiumdan iki elektrod çəkilir. Sonra yarımkeçiricinin səthi son dərəcə nazik silikon dioksid (SiO2) izolyasiya təbəqəsi ilə örtülür və drenaj və mənbə arasındakı izolyasiya təbəqəsinə g darvaza kimi xidmət etmək üçün alüminium elektrod quraşdırılır. N-kanal gücləndirmə rejimi MOSFET meydana gətirən bir elektrod B də substrat üzərində çəkilir. Eyni şey P-kanal gücləndirici tipli MOSFET-lərin daxili formalaşması üçün də keçərlidir.

N-kanal MOSFET və P-kanal MOSFET dövrə simvolları

Yuxarıdakı şəkildə MOSFET-in dövrə simvolu göstərilir. Şəkildə D drenaj, S mənbə, G qapı, ortadakı ox isə substratı təmsil edir. Ox içəriyə doğru işarə edirsə, bu N-kanallı MOSFET-i, ox isə xaricə baxırsa, P-kanallı MOSFET-i göstərir.

İkili N-kanallı MOSFET, ikili P-kanallı MOSFET və N+P-kanallı MOSFET dövrə simvolları

Əslində, MOSFET istehsal prosesi zamanı substrat fabrikdən çıxmazdan əvvəl mənbəyə bağlanır. Buna görə də, simvolologiya qaydalarında drenajı və mənbəyi ayırd etmək üçün substratı təmsil edən ox simvolu da mənbəyə qoşulmalıdır. MOSFET tərəfindən istifadə olunan gərginliyin polaritesi ənənəvi tranzistorumuza bənzəyir. N-kanalı NPN tranzistoruna bənzəyir. Drenaj D müsbət elektroda, mənbə S isə mənfi elektroda birləşdirilir. Qapı G müsbət gərginliyə malik olduqda keçirici kanal əmələ gəlir və N-kanal MOSFET işə başlayır. Eynilə, P-kanalı PNP tranzistoruna bənzəyir. Drenaj D mənfi elektroda, mənbə S müsbət elektroda bağlanır və G qapısı mənfi gərginliyə malik olduqda keçirici kanal əmələ gəlir və P-kanal MOSFET işə başlayır.

MOSFET keçid itkisi prinsipi

İstər NMOS, istərsə də PMOS olsun, işə salındıqdan sonra yaranan keçirici daxili müqavimət var ki, cərəyan bu daxili müqavimətə enerji sərf etsin. İstehlak olunan enerjinin bu hissəsi keçiricilik istehlakı adlanır. Kiçik keçirici daxili müqavimətə malik MOSFET-in seçilməsi keçiricilik istehlakını effektiv şəkildə azaldacaq. Aşağı güclü MOSFET-lərin cari daxili müqaviməti ümumiyyətlə onlarla milliohm ətrafındadır və bir neçə milliohm da var.

MOS işə salındıqda və dayandırıldıqda, o, bir anda həyata keçirilməməlidir. MOS-un hər iki tərəfindəki gərginlik effektiv azalma, ondan keçən cərəyan isə artım olacaq. Bu dövrdə MOSFET-in itkisi gərginlik və cərəyanın məhsuludur ki, bu da keçid itkisidir. Ümumiyyətlə, keçid itkiləri keçirici itkilərdən çox böyükdür və keçid tezliyi nə qədər tez olarsa, itkilər bir o qədər çox olar.

Keçirmə anında gərginlik və cərəyanın məhsulu çox böyükdür, nəticədə çox böyük itkilər yaranır. Kommutasiya itkiləri iki yolla azaldıla bilər. Bunlardan biri keçid vaxtını azaltmaqdır ki, bu da hər bir işə salınma zamanı itkini effektiv şəkildə azalda bilər; digəri isə keçid tezliyini azaltmaqdır ki, bu da vahid vaxtda açarların sayını azalda bilər.

Yuxarıda MOSFET-in iş prinsipi diaqramının ətraflı izahı və MOSFET-in daxili strukturunun təhlili verilmişdir. MOSFET haqqında daha çox məlumat əldə etmək üçün sizə MOSFET texniki dəstəyini təmin etmək üçün OLUKEY-ə müraciət edin!