MOSFET és una mena de transistor i també s'anomena IGFET (Transistor d'efecte de camp de porta aïllada) o MIFET (Transistor d'efecte de camp d'aïllament metàl·lic). En a MOSFET , el canal i la porta estan separats a través d'una fina capa de SiO2 i formen una capacitat que canvia amb la tensió de la porta. Per tant, MOSFET funciona com un condensador MOS que es controla a través de la porta d'entrada a la tensió de la font. Així, el MOSFET també es pot utilitzar com a condensador controlat per tensió. L'estructura del MOSFET és similar a la del condensador MOS perquè la base de silici d'aquest condensador és de tipus p.
Aquests es classifiquen en quatre tipus de millora del canal p, millora del canal n, esgotament del canal p i esgotament del canal n. Aquest article tracta sobre un dels tipus de MOSFET com MOSFET de canal N - Treballar amb aplicacions.
Què és N Channel MOSFET?
Un tipus de MOSFET en què el canal MOSFET es compon de la majoria de portadors de càrrega com a portadors de corrent com els electrons es coneix com MOSFET de canal N. Un cop aquest MOSFET estigui activat, la majoria dels portadors de càrrega es mouran pel canal. Aquest MOSFET és un contrast amb el MOSFET de canal P.
Aquest MOSFET inclou N- la regió del canal que es troba al mig dels terminals de font i drenatge. És un dispositiu de tres terminals on els terminals com G (porta), D (drenatge) i S (font). En aquest transistor, la font i el drenatge estan fortament dopats a la regió n + i el cos o substrat és de tipus P.
Treball
Aquest MOSFET inclou una regió de canal N que es troba al mig dels terminals de font i drenatge. És un dispositiu de tres terminals on els terminals són G (porta), D (drenatge) i S (font). En aquest FET, la font i el drenatge estan fortament dopats a la regió n + i el cos o substrat és de tipus P.
Aquí, el canal es crea amb l'arribada dels electrons. La tensió +ve també atrau electrons tant de les regions de font com de drenatge n+ al canal. Una vegada que s'aplica una tensió entre el drenatge i les fonts, el corrent flueix lliurement entre la font i el drenatge i la tensió a la porta simplement controla els electrons portadors de càrrega dins del canal. De la mateixa manera, si apliquem una tensió -ve al terminal de la porta, es forma un canal de forats per sota de la capa d'òxid.
Símbol MOSFET de canal N
El símbol MOSFET del canal N es mostra a continuació. Aquest MOSFET inclou tres terminals com a font, drenatge i porta. Per al mosfet de canal n, la direcció del símbol de la fletxa és cap a dins. Per tant, el símbol de la fletxa especifica el tipus de canal com el canal P o el canal N.
Circuit MOSFET de canal N
El diagrama de circuit per controlar un ventilador de CC sense escombretes mitjançant mosfet de canal N i Arduino Un rev3 es mostra a continuació. Aquest circuit es pot construir amb una placa Arduino Uno rev3, un mosfet de canal n, un ventilador de CC sense escombretes i cables de connexió.
El MOSFET utilitzat en aquest circuit és un MOSFET de canal N 2N7000 i és de tipus millora, per la qual cosa hauríem d'establir el pin de sortida d'Arduino a alt per proporcionar energia al ventilador.
Les connexions d'aquest circuit segueixen com;
- Connecteu el pin d'origen del MOSFET a GND
- El pin de la porta del MOSFET està connectat al pin 2 d'Arduino.
- El passador de drenatge del MOSFET al cable de color negre del ventilador.
- El cable de color vermell del ventilador de CC sense escombretes està connectat al rail positiu de la placa.
- S'ha de donar una connexió addicional des del pin Arduino 5V al rail positiu de la placa.
En general, s'utilitza un MOSFET per a la commutació i l'amplificació de senyals. En aquest exemple, aquest mosfet s'utilitza com a interruptor que inclou tres terminals com la porta, la font i el drenatge. El MOSFET de canal n és un tipus de dispositiu controlat per tensió i aquests MOSFET estan disponibles en dos tipus de mosfet de millora i mosfet d'esgotament.
En general, un MOSFET de millora s'apaga una vegada que el Vgs (tensió de la font de la porta) és de 0 V, per tant, s'ha de proporcionar una tensió al terminal de la porta perquè el corrent flueixi per tot el canal de la font de drenatge. Mentre que, el MOSFET d'esgotament s'activa generalment una vegada que el Vgs (tensió de la font de la porta) és de 0 V, de manera que el corrent flueix per tot el drenatge cap al canal de la font fins que es dóna una tensió +ve al terminal de la porta.
Codi
void setup() {
// posa el teu codi de configuració aquí, per executar-lo una vegada:
pinMode(2, SORTIDA);
}
bucle buit() {
// posa el teu codi principal aquí, per executar-lo repetidament:
digitalWrite(2, HIGH);
retard (5000);
digitalWrite(2, BAIX);
retard (5000);
}
Així, quan es dóna el subministrament de 5v al terminal de la porta del mosfet, el ventilador de CC sense escombretes s'activarà. De la mateixa manera, quan es dóna el 0v al terminal de la porta del mosfet, el ventilador s'apagarà.
Tipus de MOSFET de canal N
El MOSFET de canal N és un dispositiu controlat per tensió que es classifica en dos tipus tipus de millora i tipus d'esgotament.
MOSFET de millora del canal N
Un MOSFET de canal N de millora generalment s'apaga una vegada que la tensió de la porta a la font és de zero volts, per tant, s'ha de proporcionar una tensió al terminal de la porta de manera que els subministraments de corrent a tot el canal de la font de drenatge.
El funcionament del MOSFET de millora del canal n és el mateix que el MOSFET del canal p de millora, excepte per a la construcció i el funcionament. En aquest tipus de MOSFET, un substrat de tipus p que està lleugerament dopat pot formar el cos del dispositiu. Les regions d'origen i drenatge estan fortament dopades amb impureses de tipus n.
Aquí la font i el cos estan connectats habitualment al terminal de terra. Un cop apliquem una tensió positiva al terminal de la porta, els portadors de càrrega minoritaris del substrat de tipus p atrauran cap al terminal de la porta a causa de la positivitat de la porta i l'efecte capacitiu equivalent.
Els portadors de càrrega majoritaris com els electrons i els portadors de càrrega minoritaris del substrat de tipus p seran atrets cap al terminal de la porta de manera que formi una capa d'ions negatius al descobert sota la capa dielèctrica mitjançant la recombinació d'electrons amb forats.
Si augmentem la tensió de la porta positiva contínuament, el procés de recombinació es saturarà després del nivell de tensió llindar, llavors els portadors de càrrega com els electrons començaran a acumular-se al lloc per formar un canal conductor d'electrons lliures. Aquests electrons lliures també vindran de la font fortament dopada i drenaran la regió de tipus n.
Si apliquem una tensió +ve al terminal de drenatge, el flux de corrent estarà allà per tot el canal. Per tant, la resistència del canal dependrà dels portadors de càrrega lliures com els electrons dins del canal i, de nou, aquests electrons dependran del potencial de la porta del dispositiu dins del canal. Quan la concentració d'electrons lliures forma el canal i el flux de corrent per tot el canal es millorarà a causa de l'augment de la tensió de la porta.
MOSFET d'esgotament del canal N
Generalment, aquest MOSFET s'activa sempre que la tensió a la porta a la font és de 0 V, per tant, el corrent subministra des del drenatge al canal de la font fins que s'aplica una tensió positiva al terminal de la porta (G). El funcionament del MOSFET d'esgotament del canal N és diferent en comparació amb el MOSFET de millora del canal n. En aquest MOSFET, el substrat utilitzat és un semiconductor de tipus p.
En aquest MOSFET, tant les regions d'origen com de drenatge són semiconductors de tipus n fortament dopats. La bretxa entre les regions d'origen i de drenatge es difon a través d'impureses de tipus n.
Un cop apliquem una diferència de potencial entre els terminals de font i drenatge, el corrent flueix per la regió n del substrat. Quan apliquem una tensió -ve al terminal de la porta, els portadors de càrrega com els electrons seran derogats i es desplaçaran cap avall a la regió n just sota la capa dielèctrica de diòxid de silici.
En conseqüència, hi haurà capes d'ions positius al descobert sota la capa dielèctrica de SiO2. Així, d'aquesta manera, es produirà un esgotament dels portadors de càrrega dins del canal. Així, la conductivitat general del canal es reduirà.
En aquesta condició, quan s'aplica la mateixa tensió al terminal de drenatge, el corrent al drenatge es reduirà. Aquí hem observat que el corrent de drenatge es pot controlar canviant l'esgotament dels portadors de càrrega dins del canal, per la qual cosa es coneix com a MOSFET d'esgotament.
Aquí, la porta està en un potencial -ve, el drenatge està en un potencial +ve i la font està en un potencial '0'. Com a resultat, la diferència de tensió és més entre el drenatge a la porta que la font a la porta, per tant, l'amplada de la capa d'esgotament és més cap al drenatge que la font.
Diferència entre MOSFET de canal N i MOSFET de canal P
La diferència entre el canal n i el mosfet del canal p inclou el següent.
| MOSFET de canal N | Canal P MOSFET |
| El MOSFET de canal N utilitza electrons com a portadors de càrrega. | El MOSFET del canal P utilitza forats com a portadors de càrrega. |
| Generalment, el canal N va al costat GND de la càrrega. | Generalment, el canal P va al costat del VCC. |
| Aquest MOSFET de canal N s'activa un cop apliqueu una tensió +ve al terminal G (porta). | Aquest MOSFET de canal P s'activa un cop apliqueu una tensió -ve al terminal G (porta). |
| Aquest MOSFET es classifica en dos tipus de mosfet de millora de canal N i mosfet d'esgotament de canal N. | Aquest MOSFET es classifica en dos tipus de mosfet de millora del canal P i mosfet d'esgotament del canal P. |
Com provar un MOSFET de canal N
A continuació es comenten els passos necessaris per provar MOSFET de canal N.
- Per provar un MOSFET de canal n, s'utilitza un multímetre analògic. Per això, hem de col·locar el botó en el rang 10K.
- Per provar aquest MOSFET, primer col·loqueu la sonda negra al pin de drenatge del MOSFET i la sonda vermella al pin de la porta per descarregar la capacitat interna del MOSFET.
- Després d'això, moveu la sonda de color vermell al pin d'origen mentre la sonda negra encara està al pin de drenatge
- Utilitzeu el dit dret per tocar tant la porta com les agulles de drenatge de manera que puguem observar que el punter del multímetre analògic es girarà cap a l'interval central de l'escala del mesurador.
- Traieu la sonda vermella del multímetre i també el dit dret del pin d'origen del MOSFET i, a continuació, torneu a col·locar el dit a la sonda vermella i el pin font, el punter encara romandrà al centre de l'escala del multímetre.
- Per descarregar-lo, hem de treure la sonda vermella i només tocar un cop el passador de la porta. Finalment, això tornarà a descarregar la capacitat interna.
- Ara, una sonda vermella s'ha de tornar a utilitzar per tocar el pin d'origen, aleshores el punter del multímetre no es desviarà en absolut, ja que prèviament l'heu descarregat simplement tocant el pin de la porta.
Característiques
El MOSFET de canal N té dues característiques, com ara les característiques de drenatge i les característiques de transferència.
Característiques del desguàs
Les característiques de drenatge del mosfet de canal N inclouen les següents.
- Les característiques de drenatge del mosfet de canal n es representen entre el corrent de sortida i el VDS que es coneix com a tensió de drenatge a font VDS.
- Com podem veure al diagrama, per a diferents valors de Vgs, tracem els valors actuals. Així, podem veure diferents gràfics de corrent de drenatge al diagrama com el valor de Vgs més baix, els valors de Vgs màxim, etc.
- En les característiques anteriors, el corrent es mantindrà constant després d'una certa tensió de drenatge. Per tant, es requereix una tensió mínima per al drenatge a la font perquè funcioni MOSFET.
- Per tant, quan augmentem 'Vgs', augmentarà l'amplada del canal i la qual cosa donarà com a resultat més ID (corrent de drenatge).
Característiques de la transferència
Les característiques de transferència del mosfet de canal N inclouen les següents.
- Les característiques de transferència també es coneixen com a corba de transconductància que es dibuixa entre la tensió d'entrada (Vgs) i el corrent de sortida (ID).
- Al principi, sempre que no hi hagi una porta a la tensió de la font (Vgs), fluirà molt menys corrent com en els micro amperes.
- Una vegada que la tensió de la porta a la font és positiva, el corrent de drenatge augmenta gradualment.
- Després, hi ha un augment ràpid del corrent de drenatge equivalent a augmentar en vgs.
- El corrent de drenatge es pot aconseguir mitjançant Id= K (Vgsq- Vtn)^2.
Aplicacions
El aplicacions de n canal mosfe t incloure el següent.
- Aquests MOSFET s'utilitzen freqüentment en aplicacions de dispositius de baixa tensió, com ara un pont complet i una disposició de pont B6 amb el motor i una font de CC.
- Aquests MOSFET són útils per canviar l'alimentació negativa del motor en sentit invers.
- Un MOSFET de canal n funciona a les regions de saturació i tall. aleshores actua com un circuit de commutació.
- Aquests MOSFETS s'utilitzen per activar/desactivar la LAMPA o el LED.
- Aquests són preferits en aplicacions d'alta corrent.
Per tant, es tracta d'una visió general del canal n mosfet – funcionant amb aplicacions. Aquí teniu una pregunta per a vosaltres, què és el mosfet del canal p?
