MOSFET (metal-oxide-semiconductor FET) to jeden z rodzajów tranzystorów polowych z izolowaną bramką, który jest używany głównie do wzmacniania lub przełączania sygnałów. Teraz w obwodach analogowych i cyfrowych tranzystory MOSFET są używane częściej w porównaniu do BJT . MOSFETy są używane głównie we wzmacniaczach ze względu na ich nieskończoną impedancję wejściową, dzięki czemu wzmacniacz może przechwycić prawie cały przychodzący sygnał. Główna korzyść MOSFET w porównaniu do BJT jest to, że prawie nie wymaga prądu wejściowego do kontrolowania prądu obciążenia. MOSFET są podzielone na dwa typy MOSFET wzmacniający i MOSFET zubożony. Dlatego ten artykuł zawiera krótkie informacje na temat wzmocnienie MOSFET – praca z aplikacjami.
Co to jest MOSFET typu wzmocnienia?
MOSFET, który działa w trybie wzmocnienia, jest znany jako E-MOSFET lub mosfet wzmocnienia. Tryb wzmocnienia oznacza, że ilekroć napięcie w kierunku bramki bramki tego tranzystora MOSFET wzrasta, przepływ prądu będzie wzrastał bardziej od drenu do źródła, aż osiągnie najwyższy poziom. Ten MOSFET jest urządzeniem sterowanym napięciem z trzema zaciskami, w którym zaciski są źródłem, bramką i drenem.
Cechy tych tranzystorów MOSFET to niskie rozpraszanie mocy, prosta produkcja i mała geometria. Te cechy sprawią, że będą one wykorzystywane w układach scalonych. Nie ma ścieżki pomiędzy drenem (D) a źródłem (S) tego tranzystora MOSFET, gdy między bramką a zaciskami źródła nie jest przyłożone napięcie. Tak więc przyłożenie napięcia na bramce do źródła wzmocni kanał, dzięki czemu będzie on zdolny do przewodzenia prądu. Ta właściwość jest głównym powodem nazywania tego urządzenia MOSFETem w trybie rozszerzonym.
Ulepszenie symbolu MOSFET
Symbole wzmocnienia MOSFET zarówno dla kanału P, jak i kanału N są pokazane poniżej. W poniższych symbolach możemy zauważyć, że linia przerywana jest po prostu połączona ze źródła do zacisku podłoża, co oznacza typ trybu wzmocnienia.
Przewodność w EMOSFET zwiększa się poprzez zwiększenie warstwy tlenku, która dodaje nośniki ładunku w kierunku kanału. Zwykle ta warstwa jest znana jako warstwa inwersji.
Kanał w tym tranzystorze MOSFET jest utworzony pomiędzy D (dren) i S (źródło). W typie N-kanałowym stosuje się podłoże typu P, podczas gdy w typie P-kanałowym stosuje się podłoże typu N. W tym przypadku przewodność kanału ze względu na nośniki ładunku zależy głównie od kanałów typu P lub N, odpowiednio.
Ulepszająca zasada działania Mosfet
Wzmocnienie MOSFET typu MOSFET są zwykle wyłączone, co oznacza, że gdy podłączony jest MOSFET typu wzmacniającego, nie będzie przepływu prądu z drenu zacisku (D) do źródła (S), gdy napięcie nie zostanie podane do jego zacisku bramki. To jest powód, aby nazwać ten tranzystor a normalnie wyłączone urządzenie .
Podobnie, jeśli napięcie zostanie podane do zacisku bramki tego MOSFET-u, wówczas kanał źródła drenu stanie się bardzo mniej rezystancyjny. Gdy napięcie od bramki do zacisku źródłowego wzrasta, przepływ prądu od drenu do zacisku źródłowego również wzrośnie, dopóki najwyższy prąd nie zostanie dostarczony z zacisku drenu do źródła.
Budowa
The budowa wzmocnienia MOSFET pokazano poniżej. Ten MOSFET zawiera trzywarstwową bramę, dren i źródło. Korpus MOSFET jest znany jako podłoże, które jest połączone wewnętrznie ze źródłem. W tranzystorze MOSFET metalowa końcówka bramki z warstwy półprzewodnika jest izolowana warstwą dwutlenku krzemu, inaczej warstwą dielektryczną.
Ten EMOSFET jest zbudowany z dwóch materiałów, takich jak półprzewodniki typu P i N. Podłoże zapewnia fizyczne podparcie urządzenia. Cienka warstwa SiO i znakomity izolator elektryczny po prostu pokrywają obszar pomiędzy zaciskami źródła i odpływu. Na warstwie tlenkowej warstwa metaliczna tworzy elektrodę bramkową.
W tej konstrukcji dwa regiony N są oddzielone w odległości kilku mikrometrów na lekko domieszkowanym podłożu typu p. Te dwa regiony N są wykonywane jak terminale źródłowe i drenażowe. Na powierzchni tworzy się cienka warstwa izolacyjna, znana jako dwutlenek krzemu. Nośniki ładunku, takie jak otwory wykonane w tej warstwie, utworzą aluminiowe styki zarówno dla zacisków źródła, jak i drenu.
Ta warstwa przewodząca działa jak bramka końcowa, która jest nałożona na SiO2, jak również cała powierzchnia kanału. Jednak dla przewodzenia nie zawiera żadnego kanału fizycznego. W tego rodzaju wzmocnieniu MOSFET podłoże typu p jest rozciągnięte na całą warstwę SiO2.
Pracujący
Działanie EMOSFET polega na tym, że gdy VGS ma wartość 0 V, nie ma kanału, który połączyłby źródło i odpływ. Podłoże typu p ma tylko niewielką liczbę wytworzonych termicznie nośników ładunku mniejszościowego, takich jak swobodne elektrony, a zatem prąd drenu wynosi zero. Z tego powodu ten MOSFET będzie normalnie wyłączony.
Gdy bramka (G) jest dodatnia (+ve), wówczas przyciąga mniejszościowe nośniki ładunku, takie jak elektrony z p-podłoża, gdzie te nośniki ładunku połączą się przez otwory pod warstwą SiO2. Dalsze zwiększanie VGS, wtedy elektrony będą miały wystarczający potencjał, aby przejść i wiązać się i więcej nośników ładunku, tj. elektrony osadzają się w kanale.
Tutaj dielektryk służy do zapobiegania przemieszczaniu się elektronu przez warstwę dwutlenku krzemu. Ta akumulacja spowoduje utworzenie n-kanałów między terminalami Drain i Source. Może to więc prowadzić do przepływu prądu drenu przez kanał. Ten prąd drenu jest po prostu proporcjonalny do rezystancji kanału, która zależy dalej od nośników ładunku przyciąganych do +ve zacisku bramki.
Rodzaje wzmocnienia typu MOSFET
Występują w dwóch rodzajach Wzmocnienie kanału N MOSFET oraz Wzmocnienie kanału P MOSFET .
W typie wzmocnienia kanału N stosuje się słabo domieszkowany p-podłoże, a dwa silnie domieszkowane regiony typu n będą tworzyć zaciski źródłowe i drenażowe. W tego typu E-MOSFET większość nośników ładunku stanowią elektrony. Proszę zapoznać się z tym linkiem, aby dowiedzieć się więcej o – N-kanałowy MOSFET.
W kanale typu P stosuje się słabo domieszkowany N-podłoże, a dwa silnie domieszkowane regiony typu p będą tworzyć zaciski źródłowe i drenażowe. W tego typu E-MOSFET większość nośników ładunku to dziury. Proszę zapoznać się z tym linkiem, aby dowiedzieć się więcej o – MOSFET z kanałem P .
Charakterystyka
Charakterystyki VI i drenu wzmocnienia kanału n MOSFET i wzmocnienia kanału p są omówione poniżej.
Charakterystyka odpływu
The Charakterystyka drenu mosfet z kanałem N są pokazane poniżej. W tych charakterystykach możemy obserwować charakterystykę odpływu wykreśloną między Id i Vds dla różnych wartości Vgs, jak pokazano na schemacie. Jak widać, gdy zwiększa się wartość Vgs, zwiększa się również bieżące „Id”.
Krzywa paraboliczna na charakterystyce pokaże miejsce VDS, w którym Id (prąd drenu) zostanie nasycony. Na tym wykresie pokazano region liniowy lub omowy. W tym regionie MOSFET może działać jako rezystor sterowany napięciem. Czyli dla stałej wartości Vds, gdy zmienimy wartość napięcia Vgs, to zmieni się szerokość kanału lub możemy powiedzieć, że zmieni się rezystancja kanału.
Region omowy to region, w którym obecny „IDS” wzrasta wraz ze wzrostem wartości VDS. Gdy tranzystory MOSFET zostaną zaprojektowane do pracy w obszarze omowym, można je wykorzystać jako wzmacniacze .
Napięcie bramki, w którym tranzystor włącza się i zaczyna płynąć prądem przez kanał, jest znane jako napięcie progowe (VT lub VTH). Dla kanału N ta wartość progowa napięcia waha się od 0,5V do 0,7V, natomiast dla urządzeń z kanałem P od -0,5V do -0,8V.
Ilekroć Vds
W obszarze odcięcia, gdy napięcie Vgs Ilekroć mosfet jest operowany po prawej stronie locus, to możemy powiedzieć, że jest operowany w a region nasycenia . Tak więc, matematycznie, ilekroć napięcie Vgs jest > lub = Vgs-Vt, to działa w regionie nasycenia. Tak więc chodzi o charakterystykę drenażu w różnych obszarach mosfetu wzmacniającego. The charakterystyka przenoszenia mosfetu wzmacniającego kanał N są pokazane poniżej. Charakterystyki transferu pokazują zależność między napięciem wejściowym „Vgs” a wyjściowym prądem drenu „Id”. Te cechy zasadniczo pokazują, jak zmienia się „Id”, gdy zmieniają się wartości Vgs. Tak więc na podstawie tych charakterystyk możemy zaobserwować, że prąd drenu „Id” wynosi zero do napięcia progowego. Następnie, gdy zwiększymy wartość Vgs, wzrośnie „Id”. Zależność między bieżącym „Id” a Vgs można podać jako Id = k(Vgs-Vt)^2. Tutaj „K” jest stałą urządzenia, która zależy od fizycznych parametrów urządzenia. Używając tego wyrażenia, możemy znaleźć wartość prądu drenu dla stałej wartości Vgs. The Charakterystyka odpływu mosfet z kanałem P są pokazane poniżej. Tutaj Vds i Vgs będą ujemne. Prąd spustowy „Id” będzie dostarczany ze źródła do końcówki spustowej. Jak widać z tego wykresu, gdy Vgs stanie się bardziej ujemne, prąd drenu „Id” również wzrośnie. Gdy Vgs > VT, to ten MOSFET będzie działał w regionie odcięcia. Podobnie, jeśli zaobserwujesz charakterystykę transferu tego MOSFET-u, będzie to lustrzane odbicie kanału N. Ogólnie rzecz biorąc, Enhancement MOSFET (E-MOSFET) jest obciążony polaryzacją dzielnika napięcia, w przeciwnym razie drenuje polaryzację sprzężenia zwrotnego. Ale E-MOSFET nie może być stronniczy z uprzedzeniami własnymi i stronniczością zerową. Błąd polaryzacji dzielnika napięcia dla N-kanałowego E-MOSFET pokazano poniżej. Odchylenie dzielnika napięcia jest podobne do obwodu dzielnika wykorzystującego BJT. W rzeczywistości, wzmocnienie kanału N MOSFET wymaga terminala bramki, który jest wyższy niż jego źródło, podobnie jak NPN BJT potrzebuje napięcia podstawowego, które jest wyższe w porównaniu z jego emiterem. W tym obwodzie rezystory, takie jak R1 i R2, są używane do tworzenia obwodu dzielnika w celu ustalenia napięcia bramki. Gdy źródło E-MOSFET jest bezpośrednio podłączone do GND, wtedy VGS = VG. Tak więc potencjał na rezystorze R2 musi być ustawiony powyżej VGS(th) dla poprawnej pracy z równaniem charakterystyki E-MOSFET jak I D = K (V GS -W GS (th))^2. Znając wartość VG, równanie charakterystyczne E-MOSFET służy do ustalenia prądu drenu. Ale stała urządzenia „K” jest jedynym brakującym czynnikiem, który można obliczyć dla dowolnego konkretnego urządzenia w zależności od pary współrzędnych VGS (wł.) i ID (wł.). Stała „K” pochodzi z równania charakterystycznego E-MOSFET, takiego jak K = I D /(W GS -W GS (th))^2. K = I D /(W GS -W GS (th))^2. Tak więc ta wartość jest używana dla innych punktów odchylenia. To obciążenie wykorzystuje punkt pracy „włączony” na wspomnianej powyżej krzywej charakterystycznej. Pomysł polega na ustawieniu prądu drenu poprzez odpowiedni dobór zasilacza i rezystora spustowego. Poniżej przedstawiono prototyp obwodu sprzężenia zwrotnego drenu. Jest to dość prosty obwód, który wykorzystuje kilka podstawowych elementów. Ta operacja jest rozumiana przez zastosowanie KVL. W DD = V R & D + V RG + V GS W DD = I D R D + ja G R G + V GS Tutaj prąd bramki jest nieznaczny, więc powyższe równanie stanie się W DD =I D R D +V GS a także V DS = W GS Zatem, W GS =V DS = V DD − ja D R D To równanie może być wykorzystane jako podstawa do projektowania obwodu polaryzacji. Różnica między mosfetem wzmacniającym a mosfetem zubożającym obejmuje następujące elementy. Wzmocnienie MOSFET Zubożenie MOSFET Proszę zapoznać się z tym linkiem, aby dowiedzieć się więcej o – Tryb wyczerpania MOSFET . The zastosowania Enhancement MOSFET obejmują następujące elementy. W związku z tym chodzi o przegląd ulepszenia MOSFET – działający z aplikacjami. E-MOSFET jest dostępny w wersjach o dużej i małej mocy, które działają tylko w trybie wzmocnienia. Oto pytanie dla Ciebie, czym jest MOSFET zubożony? Charakterystyka transferu
Wzmocnienie kanału P MOSFET
Aplikacje
Promowanie wzmacniającego MOSFET
Odchylenie dzielnika napięcia
Odsączyć błąd sprzężenia zwrotnego
Wzmacniający MOSFET Vs Zubożony MOSFET
Wzmacniający MOSFET jest również znany jako E-MOSFET.
Zubożony MOSFET jest również znany jako D-MOSFET.
W trybie wzmocnienia kanał początkowo nie istnieje i jest tworzony przez napięcie przyłożone do zacisku bramki.
W trybie zubożenia kanał jest na stałe wytwarzany w czasie budowy tranzystora.
Zwykle jest to urządzenie wyłączone przy zerowym napięciu bramki (G) do źródła (S).
Zwykle jest to urządzenie ON przy zerowym napięciu bramki (G) do źródła (S).
Ten MOSFET nie może przewodzić prądu w stanie wyłączonym.
Ten MOSFET może przewodzić prąd w stanie wyłączonym.
Aby włączyć ten MOSFET, wymaga dodatniego napięcia bramki.
Aby włączyć ten MOSFET, wymaga ujemnego napięcia bramki.
Ten MOSFET ma prąd dyfuzyjny i upływowy.
Ten MOSFET nie ma prądu dyfuzji i upływu.
Nie ma stałego kanału.
Ma stały kanał.
Napięcie na zacisku bramki jest wprost proporcjonalne do prądu na zacisku spustowym.
Napięcie na bramce jest odwrotnie proporcjonalne do prądu przy Drain.
