Metal-oksid-yarımkeçirici sahə effektli tranzistor (MOSFET, MOS-FET və ya MOS FET) ən çox silisiumun idarə olunan oksidləşməsi ilə hazırlanmış sahə effektli tranzistorun (FET) bir növüdür. Gərginliyi cihazın keçiriciliyini təyin edən izolyasiya edilmiş bir qapıya malikdir.
Onun əsas xüsusiyyəti, metal qapı ilə kanal arasında silikon dioksid izolyasiya edən təbəqənin olmasıdır, buna görə də yüksək giriş müqavimətinə malikdir (1015Ω-ə qədər). O, həmçinin N-kanallı boru və P-kanallı boruya bölünür. Adətən substrat (substrat) və mənbə S bir-birinə bağlıdır.
Müxtəlif keçirmə rejimlərinə görə, MOSFET-lər gücləndirmə növü və tükənmə növünə bölünür.
Təkmilləşdirmə növü adlanan şey deməkdir: VGS=0 olduqda, boru kəsilmiş vəziyyətdədir. Düzgün VGS əlavə etdikdən sonra, əksər daşıyıcılar qapıya cəlb olunur, beləliklə, bu sahədə daşıyıcıları "artırır" və keçirici bir kanal meydana gətirirlər. .
Tükənmə rejimi o deməkdir ki, VGS=0 olduqda kanal yaranır. Düzgün VGS əlavə edildikdə, əksər daşıyıcılar kanaldan axa bilər, beləliklə, daşıyıcıları "tükəndirir" və borunu söndürür.
Səbəbini ayırd edin: JFET-in giriş müqaviməti 100MΩ-dən çoxdur və ötürücülük çox yüksəkdir, darvaza idarə edildikdə, daxili məkan maqnit sahəsi qapıdakı iş gərginliyi məlumat siqnalını aşkar etmək çox asandır, beləliklə boru kəməri qədər ola bilər və ya on-off olmağa meyllidir. Bədənin induksiya gərginliyi dərhal qapıya əlavə edilərsə, əsas elektromaqnit müdaxiləsi güclü olduğundan, yuxarıda göstərilən vəziyyət daha əhəmiyyətli olacaqdır. Sayğac iynəsi kəskin şəkildə sola əyilirsə, bu o deməkdir ki, boru kəməri yuxarıya doğru meyl edir, drenaj mənbəyi rezistoru RDS genişlənir və drenaj mənbəyi cərəyanının miqdarı IDS azalır. Əksinə, sayğac iynəsi kəskin şəkildə sağa doğru əyilir və bu, boru kəmərinin açıq-söndürülməyə meylli olduğunu göstərir, RDS aşağı düşür və IDS yüksəlir. Bununla belə, sayğac iynəsinin əyildiyi dəqiq istiqamət induksiya edilmiş gərginliyin müsbət və mənfi qütblərindən (müsbət istiqamətli iş gərginliyi və ya tərs istiqamətdə iş gərginliyi) və boru kəmərinin iş orta nöqtəsindən asılı olmalıdır.
WINSOK DFN3x3 MOSFET
N kanalını nümunə götürsək, o, iki yüksək qatqılı mənbə diffuziya bölgəsi N+ və drenaj diffuziya bölgəsi N+ olan P tipli silikon substratda hazırlanır, sonra isə müvafiq olaraq mənbə elektrodu S və drenaj elektrodu D çıxarılır. Mənbə və substrat daxili bağlıdır və onlar həmişə eyni potensialı saxlayırlar. Drenaj enerji təchizatının müsbət terminalına qoşulduqda və mənbə enerji təchizatının mənfi terminalına qoşulduqda və VGS=0, kanal cərəyanı (yəni drenaj cərəyanı) ID=0 olur. Müsbət qapı gərginliyi ilə cəlb edilən VGS tədricən artdıqca, iki diffuziya bölgəsi arasında mənfi yüklü azlıq daşıyıcıları induksiya olunur və drenajdan mənbəyə qədər N tipli bir kanal meydana gətirir. VGS borunun açılma gərginliyi VTN-dən çox olduqda (ümumiyyətlə təxminən +2V), N-kanal borusu drenaj cərəyanı identifikatorunu meydana gətirərək keçirməyə başlayır.
VMOSFET (VMOSFET), tam adı V-groove MOSFET-dir. Bu, MOSFET-dən sonra yeni işlənmiş yüksək səmərəli, güc dəyişdirmə cihazıdır. O, yalnız MOSFET-in yüksək giriş empedansını (≥108W) deyil, həm də kiçik hərəkət cərəyanını (təxminən 0,1μA) miras alır. O, həmçinin yüksək dayanıqlı gərginlik (1200V-ə qədər), böyük əməliyyat cərəyanı (1.5A ~ 100A), yüksək çıxış gücü (1 ~ 250W), yaxşı keçiricilik xətti və sürətli keçid sürəti kimi əla xüsusiyyətlərə malikdir. Məhz o, vakuum borularının və güc tranzistorlarının üstünlüklərini özündə birləşdirdiyi üçün gərginlik gücləndiricilərində (gərginliyin gücləndirilməsi minlərlə dəfə çata bilər), güc gücləndiricilərində, kommutasiya enerji təchizatında və çeviricilərdə geniş istifadə olunur.
Hamımızın bildiyimiz kimi, ənənəvi MOSFET-in qapısı, mənbəyi və drenajı çipdə təxminən eyni üfüqi müstəvidə yerləşir və onun işləmə cərəyanı əsasən üfüqi istiqamətdə axır. VMOS borusu fərqlidir. Onun iki əsas struktur xüsusiyyəti var: birincisi, metal qapısı V formalı yiv quruluşunu qəbul edir; ikincisi, şaquli keçiriciliyə malikdir. Dren çipin arxasından çəkildiyi üçün ID çip boyunca üfüqi olaraq axmır, lakin çox qatqılı N+ bölgəsindən (mənbə S) başlayır və P kanalı vasitəsilə yüngül qatqılı N-drift bölgəsinə axır. Nəhayət, D-ni boşaltmaq üçün şaquli olaraq aşağıya doğru çatır. Axının en kəsiyi sahəsi artdığından böyük cərəyanlar keçə bilər. Qapı və çip arasında silikon dioksid izolyasiya edən təbəqə olduğundan, o, hələ də izolyasiya edilmiş bir MOSFET qapısıdır.
İstifadə üstünlükləri:
MOSFET gərginliklə idarə olunan elementdir, tranzistor isə cərəyanla idarə olunan elementdir.
Siqnal mənbəyindən yalnız az miqdarda cərəyanın çəkilməsinə icazə verildikdə MOSFET-lərdən istifadə edilməlidir; siqnal gərginliyi aşağı olduqda və siqnal mənbəyindən daha çox cərəyan alınmasına icazə verildikdə tranzistorlardan istifadə edilməlidir. MOSFET elektrik cərəyanını ötürmək üçün çoxluq daşıyıcılarından istifadə edir, ona görə də birqütblü cihaz adlanır, tranzistorlar isə elektrik cərəyanını keçirmək üçün həm çoxluq daşıyıcılarından, həm də azlıq daşıyıcılarından istifadə edir, ona görə də ona bipolyar cihaz deyilir.
Bəzi MOSFET-lərin mənbəyi və drenajı bir-birini əvəz edə bilər və qapı gərginliyi müsbət və ya mənfi ola bilər, bu da onları triodlardan daha çevik edir.
MOSFET çox kiçik cərəyan və çox aşağı gərginlik şəraitində işləyə bilər və onun istehsal prosesi bir çox MOSFET-i silikon çip üzərində asanlıqla birləşdirə bilər. Buna görə də MOSFET geniş miqyaslı inteqral sxemlərdə geniş istifadə edilmişdir.
Olueky SOT-23N MOSFET
MOSFET və tranzistorun müvafiq tətbiq xüsusiyyətləri
1. MOSFET-in mənbə s, qapısı g və drenaj d müvafiq olaraq tranzistorun emitent e, baza b və kollektor c ilə uyğundur. Onların funksiyaları oxşardır.
2. MOSFET gərginliklə idarə olunan cərəyan cihazıdır, iD vGS tərəfindən idarə olunur və onun gücləndirmə əmsalı gm ümumiyyətlə kiçikdir, ona görə də MOSFET-in gücləndirmə qabiliyyəti zəifdir; tranzistor cərəyanla idarə olunan cərəyan cihazıdır və iC iB (və ya iE) tərəfindən idarə olunur.
3. MOSFET qapısı demək olar ki, heç bir cərəyan çəkmir (ig»0); tranzistor işləyərkən tranzistorun bazası həmişə müəyyən bir cərəyan çəkir. Buna görə də, MOSFET-in qapı giriş müqaviməti tranzistorun giriş müqavimətindən daha yüksəkdir.
4. MOSFET keçiricilikdə iştirak edən multidaşıyıcılardan ibarətdir; tranzistorlarda keçiricilikdə iştirak edən iki daşıyıcı, multidaşıyıcı və azlıq daşıyıcısı var. Azlıq daşıyıcılarının konsentrasiyası temperatur və radiasiya kimi amillərdən çox təsirlənir. Buna görə də, MOSFET-lər tranzistorlardan daha yaxşı temperatur sabitliyinə və daha güclü radiasiya müqavimətinə malikdir. MOSFET-lərdən ətraf mühit şəraitinin (temperatur və s.) çox fərqli olduğu yerlərdə istifadə edilməlidir.
5. Mənbə metalı və MOSFET substratı bir-birinə birləşdirildikdə, mənbə və drenaj bir-birini əvəz edə bilər və xüsusiyyətlər az dəyişir; triodun kollektoru və emitenti bir-birini əvəz edərkən, xüsusiyyətlər çox fərqlidir. β dəyəri çox azalacaq.
6. MOSFET-in səs-küy əmsalı çox kiçikdir. MOSFET yüksək səs-küy nisbəti tələb edən aşağı səs-küylü gücləndirici sxemlərin və sxemlərin giriş mərhələsində mümkün qədər istifadə edilməlidir.
7. Həm MOSFET, həm də tranzistor müxtəlif gücləndirici sxemlər və keçid sxemləri yarada bilər, lakin birincisi sadə istehsal prosesinə malikdir və aşağı enerji istehlakı, yaxşı istilik sabitliyi və geniş əməliyyat enerji təchizatı gərginliyi diapazonu üstünlüklərinə malikdir. Buna görə də iri və çox irimiqyaslı inteqral sxemlərdə geniş istifadə olunur.
8. Tranzistor böyük bir müqavimətə malikdir, MOSFET isə kiçik bir müqavimətə malikdir, yalnız bir neçə yüz mΩ. Mövcud elektrik cihazlarında MOSFET-lər ümumiyyətlə açarlar kimi istifadə olunur və onların səmərəliliyi nisbətən yüksəkdir.
WINSOK SOT-323 inkapsulyasiya MOSFET
MOSFET və Bipolyar Transistor
MOSFET gərginliklə idarə olunan bir cihazdır və darvaza əsasən heç bir cərəyan qəbul etmir, tranzistor isə cərəyanla idarə olunan bir cihazdır və baza müəyyən bir cərəyan almalıdır. Buna görə də, siqnal mənbəyinin nominal cərəyanı son dərəcə kiçik olduqda, MOSFET istifadə edilməlidir.
MOSFET çoxdaşıyıcı keçiricidir, tranzistorun hər iki daşıyıcısı isə keçirmədə iştirak edir. Azlıq daşıyıcılarının konsentrasiyası temperatur və radiasiya kimi xarici şərtlərə çox həssas olduğundan, MOSFET ətraf mühitin çox dəyişdiyi vəziyyətlər üçün daha uyğundur.
Gücləndirici qurğular və tranzistorlar kimi idarə olunan açarlar kimi istifadə olunmaqla yanaşı, MOSFETlər gərginliklə idarə olunan dəyişən xətti rezistorlar kimi də istifadə edilə bilər.
MOSFET-in mənbəyi və drenajı strukturda simmetrikdir və bir-birini əvəz edə bilər. MOSFET tükənmə rejiminin qapı mənbəyi gərginliyi müsbət və ya mənfi ola bilər. Buna görə də MOSFET-lərdən istifadə tranzistorlardan daha çevikdir.
Göndərmə vaxtı: 13 oktyabr 2023-cü il
