Spjegazzjoni dettaljata tad-dijagramma tal-prinċipju tax-xogħol tal-MOSFET | Analiżi tal-istruttura interna tal-FET

MOSFET huwa wieħed mill-aktar komponenti bażiċi fl-industrija tas-semikondutturi. F'ċirkwiti elettroniċi, MOSFET ġeneralment jintuża f'ċirkwiti ta 'amplifikatur tal-enerġija jew ċirkwiti tal-provvista tal-enerġija tal-iswiċċjar u huwa użat ħafna. Hawn taħt,OLUKEYjagħtik spjegazzjoni dettaljata tal-prinċipju tax-xogħol tal-MOSFET u tanalizza l-istruttura interna tal-MOSFET.

X'inhuMOSFET

MOSFET, Semikonduttur tal-Ossidu tal-Metall Iffajljat Effett Transistor (MOSFET). Huwa transistor ta 'effett ta' kamp li jista 'jintuża b'mod wiesa' f'ċirkwiti analogi u ċirkwiti diġitali. Skont id-differenza tal-polarità tal-"kanal" tagħha (trasportatur tax-xogħol), tista 'tinqasam f'żewġ tipi: "tip N" u "tip P", li ħafna drabi jissejħu NMOS u PMOS.

Prinċipju tax-xogħol MOSFET

MOSFET jista 'jinqasam f'tip ta' titjib u tip ta 'tnaqqis skond il-mod tax-xogħol. It-tip ta 'titjib jirreferi għall-MOSFET meta ma jiġi applikat l-ebda vultaġġ bias u m'hemm l-ebda conkanal duttiv. It-tip ta 'tnaqqis jirreferi għall-MOSFET meta ma jiġi applikat l-ebda vultaġġ bias. Se jidher kanal konduttiv.

F'applikazzjonijiet attwali, hemm biss MOSFETs tat-tip ta 'titjib tal-kanal N u tat-tip ta' titjib tal-kanal P. Peress li l-NMOSFETs għandhom reżistenza żgħira fuq l-istat u huma faċli biex jimmanifatturaw, NMOS huwa aktar komuni minn PMOS fl-applikazzjonijiet attwali.

Modalità ta 'titjib MOSFET

Hemm żewġ junctions PN back-to-back bejn il-fossa D u s-sors S tal-MOSFET tal-modalità ta 'titjib. Meta l-vultaġġ tas-sors tal-bieb VGS=0, anke jekk jiżdied il-vultaġġ tas-sors tad-drenaġġ VDS, dejjem ikun hemm junction PN fi stat preġudikat b'lura, u m'hemm l-ebda kanal konduttiv bejn id-drenaġġ u s-sors (l-ebda fluss kurrenti ). Għalhekk, id-drain kurrenti ID=0 f'dan il-ħin.

F'dan iż-żmien, jekk jiżdied vultaġġ 'il quddiem bejn il-bieb u s-sors. Jiġifieri, VGS> 0, allura kamp elettriku bil-bieb allinjat mas-sottostrat tas-silikon tat-tip P se jiġi ġġenerat fis-saff ta 'insulazzjoni SiO2 bejn l-elettrodu tal-bieb u s-sottostrat tas-silikon. Minħabba li s-saff tal-ossidu huwa iżolanti, il-vultaġġ VGS applikat għall-bieb ma jistax jipproduċi kurrent. Kapaċitatur huwa ġġenerat fuq iż-żewġ naħat tas-saff ta 'ossidu, u ċ-ċirkwit ekwivalenti VGS jiċċarġja dan il-kapaċitatur (capacitor). U jiġġeneraw kamp elettriku, hekk kif il-VGS jogħla bil-mod, attirat mill-vultaġġ pożittiv tal-bieb. Numru kbir ta 'elettroni jakkumulaw fuq in-naħa l-oħra ta' dan il-kapaċitatur (capacitor) u joħolqu kanal konduttiv tat-tip N minn drain sas-sors. Meta VGS jaqbeż il-vultaġġ li jixgħel VT tat-tubu (ġeneralment madwar 2V), it-tubu tal-kanal N jibda biss imexxi, u jiġġenera ID tal-kurrent tad-drain. Aħna nsejħu l-vultaġġ tas-sors tal-bieb meta l-kanal l-ewwel jibda jiġġenera l-vultaġġ li jixgħel. Ġeneralment espress bħala VT.

Il-kontroll tad-daqs tal-vultaġġ tal-bieb VGS jibdel is-saħħa jew id-dgħjufija tal-kamp elettriku, u jista 'jinkiseb l-effett tal-kontroll tad-daqs tal-kurrent tal-fossa ID. Din hija wkoll karatteristika importanti tal-MOSFETs li jużaw kampi elettriċi biex jikkontrollaw il-kurrent, għalhekk jissejħu wkoll transisters tal-effett tal-kamp.

Struttura interna MOSFET

Fuq sottostrat tas-silikon tat-tip P b'konċentrazzjoni baxxa ta 'impurità, isiru żewġ reġjuni N + b'konċentrazzjoni għolja ta' impurità, u żewġ elettrodi jinġibdu mill-aluminju tal-metall biex iservu bħala l-fossa d u s-sors s rispettivament. Imbagħad il-wiċċ tas-semikondutturi huwa mgħotti b'saff iżolanti estremament irqiq tad-dijossidu tas-silikon (SiO2), u elettrodu tal-aluminju huwa installat fuq is-saff iżolanti bejn id-drenaġġ u s-sors biex iservi bħala l-bieb g. Elettrodu B jinġibed ukoll fuq is-sottostrat, li jifforma MOSFET tal-mod ta 'titjib tal-kanal N. L-istess jgħodd għall-formazzjoni interna ta 'MOSFETs tat-tip ta' titjib tal-kanal P.

Simboli taċ-ċirkwit MOSFET N-channel u P-channel MOSFET

L-istampa ta 'hawn fuq turi s-simbolu taċ-ċirkwit tal-MOSFET. Fl-istampa, D huwa l-fossa, S huwa s-sors, G huwa l-bieb, u l-vleġġa fin-nofs tirrappreżenta s-sottostrat. Jekk il-vleġġa tipponta 'l ġewwa, tindika MOSFET tal-kanal N, u jekk il-vleġġa tipponta 'l barra, tindika MOSFET tal-kanal P.

MOSFET doppju tal-kanal N, MOSFET doppju tal-kanal P u simboli taċ-ċirkwit MOSFET tal-kanal N + P

Fil-fatt, matul il-proċess tal-manifattura MOSFET, is-sottostrat huwa konness mas-sors qabel ma jħalli l-fabbrika. Għalhekk, fir-regoli tas-simbololoġija, is-simbolu tal-vleġġa li jirrappreżenta s-sottostrat għandu wkoll ikun imqabbad mas-sors biex jiddistingwi l-fossa u s-sors. Il-polarità tal-vultaġġ użat minn MOSFET hija simili għat-transistor tradizzjonali tagħna. Il-kanal N huwa simili għal transistor NPN. Il-fossa D hija konnessa mal-elettrodu pożittiv u s-sors S huwa konness mal-elettrodu negattiv. Meta l-bieb G ikollu vultaġġ pożittiv, jiġi ffurmat kanal konduttiv u l-MOSFET tal-kanal N jibda jaħdem. Bl-istess mod, il-kanal P huwa simili għal transistor PNP. Il-fossa D hija konnessa mal-elettrodu negattiv, is-sors S huwa konness mal-elettrodu pożittiv, u meta l-bieb G ikollu vultaġġ negattiv, jiġi ffurmat kanal konduttiv u l-MOSFET tal-kanal P jibda jaħdem.

Prinċipju ta 'telf ta' swiċċjar MOSFET

Kemm jekk huwiex NMOS jew PMOS, hemm reżistenza interna tal-konduzzjoni ġġenerata wara li tinxtegħel, sabiex il-kurrent jikkonsma l-enerġija fuq din ir-reżistenza interna. Din il-parti tal-enerġija kkunsmata tissejjaħ konsum tal-konduzzjoni. L-għażla ta 'MOSFET b'reżistenza interna ta' konduzzjoni żgħira tnaqqas b'mod effettiv il-konsum tal-konduzzjoni. Ir-reżistenza interna attwali tal-MOSFETs ta 'enerġija baxxa hija ġeneralment madwar għexieren ta' milliohms, u hemm ukoll diversi milliohms.

Meta l-MOS jinxtegħel u jintemm, m'għandux jiġi realizzat f'waqtu. Il-vultaġġ fuq iż-żewġ naħat tal-MOS se jkollu tnaqqis effettiv, u l-kurrent li jgħaddi minnu se jkollu żieda. Matul dan il-perjodu, it-telf tal-MOSFET huwa l-prodott tal-vultaġġ u l-kurrent, li huwa t-telf tal-bidla. B'mod ġenerali, it-telf tal-bdil huwa ħafna akbar mit-telf tal-konduzzjoni, u iktar ma tkun mgħaġġla l-frekwenza tal-bidla, akbar ikun it-telf.

Il-prodott tal-vultaġġ u l-kurrent fil-mument tal-konduzzjoni huwa kbir ħafna, li jirriżulta f'telf kbir ħafna. It-telf tal-bidla jista 'jitnaqqas b'żewġ modi. Wieħed huwa li jitnaqqas il-ħin tal-bidla, li jista 'effettivament inaqqas it-telf matul kull tixgħel; l-ieħor huwa li tnaqqas il-frekwenza tal-iswiċċjar, li tista 'tnaqqas in-numru ta' swiċċijiet għal kull unità ta 'ħin.

Dan ta 'hawn fuq huwa spjegazzjoni dettaljata tad-dijagramma tal-prinċipju tax-xogħol tal-MOSFET u analiżi tal-istruttura interna tal-MOSFET. Biex titgħallem aktar dwar MOSFET, merħba tikkonsulta OLUKEY biex tagħtik appoġġ tekniku MOSFET!