Un MOSFET (FET metal-oxid-semiconductor) este un tip de tranzistor cu efect de câmp cu o poartă izolată, care este utilizat în principal pentru amplificarea sau comutarea semnalelor. Acum, în circuitele analogice și digitale, MOSFET-urile sunt utilizate mai frecvent în comparație cu BJT-uri . MOSFET-urile sunt utilizate în principal în amplificatoare datorită impedanței lor infinite de intrare, astfel încât permite amplificatorului să capteze aproape tot semnalul de intrare. Principalul beneficiu al MOSFET în comparație cu BJT, este că nu necesită aproape nici un curent de intrare pentru controlul curentului de sarcină. MOSFET-urile sunt clasificate în două tipuri MOSFET de îmbunătățire și MOSFET de epuizare. Deci, acest articol oferă informații scurte despre MOSFET de îmbunătățire – lucrul cu aplicații.
Ce este tipul de îmbunătățire MOSFET?
MOSFET-ul care funcționează în modul de îmbunătățire este cunoscut sub numele de E-MOSFET sau mosfet de îmbunătățire. Modul de îmbunătățire înseamnă că, ori de câte ori tensiunea către terminalul de poartă a acestui MOSFET crește, atunci fluxul de curent va crește mai mult de la scurgere la sursă până când atinge cel mai înalt nivel. Acest MOSFET este un dispozitiv controlat de tensiune cu trei terminale, unde terminalele sunt sursă, poartă și scurgere.
Caracteristicile acestor MOSFET sunt puterea redusă de disipare, fabricarea simplă și geometria mică. Deci, aceste caracteristici le vor face folosite în circuitele integrate. Nu există nicio cale între scurgerea (D) și sursa (S) a acestui MOSFET atunci când nu este aplicată nicio tensiune între bornele poartă și sursă. Deci, aplicarea unei tensiuni la poartă la sursă va îmbunătăți canalul, făcându-l capabil să conducă curent. Această proprietate este motivul principal pentru a numi acest dispozitiv MOSFET în mod de îmbunătățire.
Simbol MOSFET de îmbunătățire
Simbolurile MOSFET îmbunătățite atât pentru canalul P, cât și pentru canalul N sunt afișate mai jos. În simbolurile de mai jos, putem observa că o linie întreruptă este pur și simplu conectată de la sursă la terminalul substratului, ceea ce înseamnă tipul modului de îmbunătățire.
Conductivitatea EMOSFET-urilor crește prin creșterea stratului de oxid, care adaugă purtătorii de sarcină către canal. De obicei, acest strat este cunoscut sub numele de stratul de inversare.
Canalul din acest MOSFET este format între D (drain) și S (sursă). În tipul cu canal N, se folosește substratul de tip P, în timp ce în tipul cu canal P este utilizat substratul de tip N. Aici conductivitatea canalului din cauza purtătorilor de sarcină depinde în principal de canalele de tip P sau N, în mod corespunzător.
Îmbunătățirea principiului de lucru Mosfet
Sporire MOSFET-urile de tip sunt în mod normal oprite, ceea ce înseamnă că atunci când este conectat un MOSFET de tip îmbunătățire, nu va exista nici un flux de curent de la borna de scurgere (D) la sursă (S) atunci când nu este furnizată nicio tensiune la borna de poartă. Acesta este motivul pentru a numi acest tranzistor a dispozitiv în mod normal oprit .
În mod similar, dacă tensiunea este dată terminalului de poartă a acestui MOSFET, atunci canalul de drenare-sursă va deveni foarte puțin rezistiv. Când tensiunea de la poartă la borna sursă crește, atunci fluxul de curent de la dren la borna sursă va crește, de asemenea, până când cel mai mare curent este furnizat de la borna de dren la sursă.
Constructie
The construcția MOSFET de îmbunătățire este prezentat mai jos. Acest MOSFET include trei straturi de poartă, dren și sursă. Corpul MOSFET este cunoscut ca un substrat care este conectat intern la sursă. În MOSFET, terminalul de poartă metalic din stratul semiconductor este izolat printr-un strat de dioxid de siliciu, altfel un strat dielectric.
Acest EMOSFET este construit din două materiale precum semiconductori de tip P și N. Un substrat oferă suport fizic dispozitivului. Un strat subțire de SiO și un izolator electric remarcabil acoperă pur și simplu regiunea dintre bornele sursă și de scurgere. Pe stratul de oxid, un strat metalic formează electrodul de poartă.
În această construcție, cele două N regiuni sunt separate la câțiva micrometri distanță pe un substrat de tip p ușor dopat. Aceste două N-regiuni sunt realizate ca și terminalele sursă și de scurgere. La suprafață, se dezvoltă un strat subțire de izolație cunoscut sub numele de dioxid de siliciu. Purtătorii de încărcare, cum ar fi găurile făcute pe acest strat, vor stabili contacte de aluminiu atât pentru bornele sursă, cât și pentru cele de scurgere.
Acest strat de conducție funcționează ca poarta terminală care este așezată pe SiO2, precum și pe întreaga zonă a canalului. Cu toate acestea, pentru conducție, nu conține niciun canal fizic. În acest tip de MOSFET de îmbunătățire, substratul de tip p este extins pe întregul strat de SiO2.
Lucru
Funcționarea EMOSFET este atunci când VGS este 0V, atunci nu există niciun canal care să conecteze sursa și scurgerea. Substratul de tip p are doar un număr mic de purtători de sarcină minoritari produși termic, cum ar fi electronii liberi, astfel încât curentul de scurgere este zero. Din acest motiv, acest MOSFET va fi în mod normal OPRIT.
Odată ce poarta (G) este pozitivă (+ve), atunci ea atrage purtători de sarcină minoritari, cum ar fi electronii din p-substrat, unde acești purtători de sarcină se vor combina prin găurile de sub stratul de SiO2. În continuare, VGS este crescut, atunci electronii vor avea suficient potențial pentru a se depăși și a se leagă și mai mulți purtători de sarcină, adică electronii se vor depune în canal.
Aici, dielectricul este folosit pentru a preveni mișcarea electronului prin stratul de dioxid de siliciu. Această acumulare va avea ca rezultat formarea n-canal între terminalele de scurgere și sursă. Deci, acest lucru poate duce la fluxul de curent de scurgere generat prin canal. Acest curent de scurgere este pur și simplu proporțional cu rezistența canalului, care depinde în continuare de purtătorii de sarcină atrași de terminalul +ve al porții.
Tipuri de îmbunătățire Tip MOSFET
Sunt disponibile în două tipuri N Channel Enhancement MOSFET și P Channel Enhancement MOSFET .
În tipul de îmbunătățire a canalului N, este utilizat substratul p ușor dopat și două regiuni de tip n puternic dopate vor face terminalele sursă și dren. În acest tip de E-MOSFET, majoritatea purtătorilor de sarcină sunt electroni. Vă rugăm să consultați acest link pentru a afla mai multe despre - MOSFET cu canal N.
În tipul de canal P, este utilizat substratul N ușor dopat și două regiuni de tip p puternic dopate vor face terminalele sursă și dren. În acest tip de E-MOSFET, majoritatea purtătorilor de sarcină sunt găuri. Vă rugăm să consultați acest link pentru a afla mai multe despre - MOSFET cu canal P .
Caracteristici
Caracteristicile VI și de scurgere ale MOSFET de îmbunătățire a canalelor n și îmbunătățirea canalului p sunt discutate mai jos.
Caracteristici de scurgere
The Caracteristici de scurgere a mosfetului de îmbunătățire a canalului N sunt prezentate mai jos. În aceste caracteristici, putem observa caracteristicile de scurgere reprezentate între Id și Vds pentru diferite valori Vgs, așa cum se arată în diagramă, După cum puteți vedea că atunci când valoarea Vgs este crescută, atunci „Id” curent va fi de asemenea crescut.
Curba parabolică a caracteristicilor va arăta locul VDS unde Id (curent de scurgere) va deveni saturat. În acest grafic este prezentată regiunea liniară sau ohmică. În această regiune, MOSFET-ul poate funcționa ca un rezistor controlat de tensiune. Deci, pentru valoarea fixă Vds, odată ce modificăm valoarea tensiunii Vgs, atunci lățimea canalului va fi modificată sau putem spune că rezistența canalului se va modifica.
Regiunea ohmică este o regiune în care „IDS” actual crește odată cu creșterea valorii VDS. Odată ce MOSFET-urile sunt proiectate să funcționeze în regiunea ohmică, atunci pot fi utilizate ca amplificatoare .
Tensiunea de poartă în care tranzistorul pornește și începe să curgă curentul prin canal este cunoscută ca tensiune de prag (VT sau VTH). Pentru canalul N, această valoare a tensiunii de prag variază de la 0,5 V la 0,7 V, în timp ce pentru dispozitivele cu canal P variază de la -0,5 V la -0,8 V.
Ori de câte ori Vds
În regiunea de întrerupere, când tensiunea Vgs Ori de câte ori mosfetul este operat pe partea dreaptă a locului, atunci putem spune că este operat într-un regiune de saturație . Deci, matematic, ori de câte ori tensiunea Vgs este > sau = Vgs-Vt, atunci funcționează într-o regiune de saturație. Deci, acesta este totul despre caracteristicile de scurgere în diferite regiuni ale mosfetului de îmbunătățire. The caracteristicile de transfer ale mosfetului de îmbunătățire a canalului N sunt prezentate mai jos. Caracteristicile de transfer arată relația dintre tensiunea de intrare „Vgs” și curentul de scurgere de ieșire „Id”. Aceste caracteristici arată practic cum se schimbă „Idul” atunci când se schimbă valorile Vgs. Deci, din aceste caracteristici, putem observa că curentul de scurgere „Id” este zero până la tensiunea de prag. După aceea, când creștem valoarea Vgs, atunci „Id-ul” va crește. Relația dintre „Id” curent și Vgs poate fi dată ca Id = k(Vgs-Vt)^2. Aici, „K” este constanta dispozitivului care depinde de parametrii fizici ai dispozitivului. Deci, folosind această expresie, putem afla valoarea curentului de scurgere pentru valoarea fixă Vgs. The Caracteristicile de scurgere a mosfetului de îmbunătățire a canalului P sunt prezentate mai jos. Aici, Vds și Vgs vor fi negative. Curentul de scurgere „Id” va furniza de la sursă la terminalul de scurgere. După cum putem observa din acest grafic, atunci când Vg-urile devin mai negative, atunci curentul de scurgere „Id” va crește și el. Când Vgs > VT, atunci acest MOSFET va funcționa în regiunea de decuplare. În mod similar, dacă observați caracteristicile de transfer ale acestui MOSFET, atunci va fi o imagine în oglindă a canalului N. În general, MOSFET de îmbunătățire (E-MOSFET) este polarizat fie cu polarizarea divizorului de tensiune, altfel drenează polarizarea feedback-ului. Dar E-MOSFET-ul nu poate fi părtinitoare cu auto-bias și zero părtinire. Polarizarea divizorului de tensiune pentru E-MOSFET cu canal N este prezentată mai jos. Polarizarea divizorului de tensiune este similară cu circuitul divizor care utilizează BJT. De fapt, MOSFET-ul de îmbunătățire a canalului N are nevoie de terminalul de poartă care este mai mare decât sursa sa, la fel cum NPN BJT are nevoie de o tensiune de bază mai mare în comparație cu emițătorul său. În acest circuit, rezistențele precum R1 și R2 sunt folosite pentru a realiza circuitul divizor pentru stabilirea tensiunii porții. Când sursa E-MOSFET este conectată direct la GND, atunci VGS = VG. Deci, potențialul peste rezistorul R2 trebuie setat peste VGS(th) pentru o funcționare corectă cu ecuația caracteristică E-MOSFET ca I D = K (V GS -ÎN GS (th))^2. Cunoscând valoarea VG, ecuația caracteristică a E-MOSFET este utilizată pentru a stabili curentul de drenaj. Dar constanta dispozitivului „K” este singurul factor lipsă care poate fi calculat pentru orice dispozitiv anume, în funcție de perechea de coordonate VGS (activată) și ID (activată). Constanta „K” este derivată din ecuația caracteristică a E-MOSFET ca K = I D /(ÎN GS -ÎN GS (th))^2. K = I D /(ÎN GS -ÎN GS (th))^2. Deci, această valoare este utilizată pentru alte puncte de polarizare. Această polarizare folosește punctul de operare „pornit” pe curba caracteristică menționată mai sus. Ideea este de a configura un curent de scurgere printr-o selecție adecvată a sursei de alimentare și a rezistenței de scurgere. Prototipul circuitului de feedback de drenaj este prezentat mai jos. Acesta este un circuit destul de simplu care folosește câteva componente de bază. Această operație se înțelege prin aplicarea KVL. ÎN DD = V RD + V RG + V GS ÎN DD = eu D R D + eu G R G + V GS Aici, curentul de poartă este nesemnificativ, astfel încât ecuația de mai sus va deveni ÎN DD =I D R D +V GS si de asemenea V DS = ÎN GS Prin urmare, ÎN GS =V DS = V DD − eu D R D Această ecuație poate fi utilizată ca bază pentru proiectarea circuitului de polarizare. Diferența dintre mosfetul de îmbunătățire și mosfetul de epuizare include următoarele. MOSFET de îmbunătățire MOSFET de epuizare Vă rugăm să consultați acest link pentru a afla mai multe despre - Modul de epuizare MOSFET . The aplicații ale MOSFET de îmbunătățire includ următoarele. Astfel, este vorba despre o imagine de ansamblu asupra unei îmbunătățiri MOSFET – funcționează cu aplicatii. E-MOSFET poate fi obținut atât în versiuni de mare, cât și de redusă, care funcționează numai în modul de îmbunătățire. Iată o întrebare pentru tine, ce este MOSFET-ul de epuizare? Caracteristici de transfer
P Channel Enhancement MOSFET
Aplicații
Denaturarea MOSFET de îmbunătățire
Polarizarea divizorului de tensiune
Prejudecata de feedback de scurgere
MOSFET de îmbunătățire vs MOSFET de epuizare
MOSFET de îmbunătățire este cunoscut și sub numele de E-MOSFET.
MOSFET de epuizare este cunoscut și sub numele de D-MOSFET.
În modul de îmbunătățire, canalul inițial nu există și este format din tensiunea aplicată terminalului de poartă.
În modul de epuizare, canalul este fabricat permanent în momentul construcției tranzistorului.
În mod normal, dispozitivul este OPRIT la tensiunea zero porți (G) la sursă (S).
În mod normal, este un dispozitiv PORNIT la tensiunea zero porți (G) la sursă (S).
Acest MOSFET nu poate conduce curentul în starea OPRIT.
Acest MOSFET poate conduce curentul în starea OFF.
Pentru a porni acest MOSFET, este nevoie de tensiune pozitivă la poartă.
Pentru a porni acest MOSFET, este nevoie de tensiune negativă la poartă.
Acest MOSFET are un curent de difuzie și scurgere.
Acest MOSFET nu are un curent de difuzie și scurgere.
Nu are canal permanent.
Are un canal permanent.
Tensiunea la borna poartă este direct proporțională cu curentul la borna de scurgere.
Tensiunea la poartă este invers proporțională cu curentul de la Drain.
