El transistor d'efecte de camp d'òxid metàl·lic-semiconductor o MOSFET és un dispositiu controlat per tensió que es construeix amb terminals com font, drenatge, porta i cos per amplificar o canviar tensions dins dels circuits i també s'utilitza àmpliament en circuits integrats per a aplicacions digitals. També s'utilitzen en circuits analògics com amplificadors i filtres. Els MOSFET estan dissenyats principalment per superar els inconvenients de FETs com una alta resistència al drenatge, una impedància d'entrada moderada i un funcionament lent. Els MOSFET són de dos tipus: mode de millora i mode d'esgotament. Aquest article tracta sobre un dels tipus de MOSFET, és a dir mode d'esgotament MOSFET – tipus, treballant amb aplicacions.
Què és el mode d'esgotament MOSFET?
Un MOSFET que normalment s'encén sense aplicar cap tensió de porta quan us connecteu es coneix com a MOSFET en mode d'esgotament. En aquest MOSFET, el flux de corrent és des del terminal de drenatge fins a la font. Aquest tipus de MOSFET també es coneix com normalment al dispositiu.
Una vegada que s'aplica una tensió al terminal de la porta del MOSFET, el drenatge al canal font es tornarà més resistent. Quan la tensió de la font de la porta augmenta més, el flux de corrent del drenatge a la font es reduirà fins que s'atura el flux de corrent del drenatge a la font.
Si us plau, consulteu aquest enllaç per saber-ne més MOSFET com a interruptor
Mode d'esgotament Símbol MOSFET
A continuació es mostren els símbols MOSFET del mode d'esgotament per al canal p i el canal n. En aquests MOSFET, els símbols de fletxa representen el tipus de MOSFET com el tipus P o el tipus N. Si el símbol de la fletxa és dins, és un canal n i si el símbol de la fletxa és a l'exterior, és un canal p.
Com funciona el mode d'esgotament MOSFET?
El MOSFET d'esgotament està activat per defecte. Aquí, els terminals de font i drenatge estan connectats físicament. Per entendre el funcionament del MOSFET, entenem els tipus de MOSFET d'esgotament.
Tipus de mode d'esgotament MOSFET
El Estructura MOSFET en mode d'esgotament varia segons el tipus. Els MOSFET són dos tipus de mode d'esgotament de canal p i mode d'esgotament de canal n. Per tant, cada tipus d'estructura MOSFET en mode d'esgotament i el seu funcionament es discuteixen a continuació.
MOSFET d'esgotament del canal N
A continuació es mostra l'estructura del MOSFET d'esgotament del canal N. En aquest tipus de MOSFET d'esgotament, la font i el drenatge estan connectats per una petita tira de semiconductor tipus N. El substrat utilitzat en aquest MOSFET és un semiconductor de tipus P i els electrons són els portadors de càrrega majoritaris en aquest tipus de MOSFET. Aquí, la font i el desguàs estan fortament dopats.
La construcció del MOSFET del mode d'esgotament del canal N és la mateixa que en comparació amb el MOSFET del canal n del mode de millora, excepte que el seu funcionament és diferent. El buit entre els terminals de font i drenatge està format per impureses de tipus n.
Quan apliquem una diferència de potencial entre els dos terminals com la font i el drenatge, el corrent flueix per tota la regió n del substrat. Quan s'aplica una tensió negativa al terminal de la porta d'aquest MOSFET, els portadors de càrrega com els electrons seran repel·lits i es mouran cap avall dins de la regió n sota la capa dielèctrica. Per tant, l'esgotament del portador de càrrega es produirà dins del canal.
Així, la conductivitat general del canal es redueix. En aquesta condició, un cop aplicada la mateixa tensió al terminal GATE, el corrent de drenatge es reduirà. Una vegada que la tensió negativa augmenta encara més s'arriba a la mode de pessic .
Aquí el corrent de drenatge es controla canviant l'esgotament dels portadors de càrrega dins del canal, així que s'anomena MOSFET d'esgotament . Aquí, el terminal de drenatge està en un potencial +ve, el terminal de la porta està en un potencial -ve i la font està en potencial '0'. Així, la variació de tensió entre el drenatge a la porta és alta en comparació de la font a la porta, de manera que l'amplada de la capa d'esgotament és alta per al drenatge en comparació amb el terminal d'origen.
MOSFET d'esgotament del canal P
Al MOSFET d'esgotament del canal P, una petita tira de semiconductor de tipus P connecta la font i el drenatge. La font i el drenatge són de semiconductor de tipus P i el substrat és de semiconductor de tipus N. La majoria dels portadors de càrrega són forats.
La construcció del MOSFET d'esgotament del canal p és força oposada al MOSFET del mode d'esgotament del canal n. Aquest MOSFET inclou un canal que es fa entre el regió font i desguàs amb el qual està molt dopat impureses de tipus p. Per tant, en aquest MOSFET, s'utilitza el substrat de tipus n i el canal és de tipus p tal com es mostra al diagrama.
Una vegada que apliquem una tensió +ve al terminal de la porta del MOSFET, els portadors de càrrega minoritaris com els electrons de la regió de tipus p seran atrets a causa de l'acció electrostàtica i formaran ions d'impuresa negatius fixos. Per tant, es formarà una regió d'esgotament dins del canal i, en conseqüència, la conductivitat del canal es redueix. D'aquesta manera, el corrent de drenatge es controla aplicant una tensió +ve al terminal de la porta.
Una vegada que apliquem una tensió +ve al terminal de la porta del MOSFET, els portadors de càrrega minoritaris com els electrons de la regió de tipus p seran atrets a causa de l'acció electrostàtica i formaran ions d'impuresa negatius fixos. Per tant, es formarà una regió d'esgotament dins del canal i, en conseqüència, la conductivitat del canal es redueix. D'aquesta manera, el corrent de drenatge es controla aplicant una tensió +ve al terminal de la porta.
Per activar aquest tipus de MOSFET d'esgotament, la tensió de la porta ha de ser de 0 V i el valor del corrent de drenatge és gran perquè el transistor estigui a la regió activa. Per tant, una vegada més per encendre aquest MOSFET, es dóna voltatge +ve al terminal font. Així, amb prou tensió positiva i sense tensió aplicada al terminal base, aquest MOSFET estarà en funcionament màxim i té un corrent elevat.
Per desactivar un MOSFET d'esgotament del canal P, hi ha dues maneres de tallar la tensió positiva de polarització, que alimenta el drenatge, en cas contrari, podeu aplicar una tensió -ve al terminal de la porta. Un cop es proporcioni una tensió -ve al terminal de la porta, el corrent es reduirà. A mesura que la tensió de la porta es torna més negativa, el corrent es redueix fins al tall, aleshores el MOSFET estarà en la condició 'OFF'. Per tant, això atura una font gran per drenar el corrent.
Per tant, una vegada més es proporciona tensió -ve al terminal de la porta d'aquest MOSFET, llavors aquest MOSFET conduirà menys i hi haurà menys corrent a través del terminal de drenatge de la font. Una vegada que la tensió de la porta assoleix un cert llindar de tensió -ve, s'apaga el transistor. Per tant, la tensió -ve apaga el transistor.
Característiques
El Característiques del MOSFET de drenatge es comenten a continuació.
Característiques de drenatge del MOSFET d'esgotament del canal N
Les característiques de drenatge del MOSFET d'esgotament del canal n es mostren a continuació. Aquestes característiques es representen entre el VDS i l'IDSS. Quan continuem augmentant el valor de VDS, l'ID augmentarà. Després d'una determinada tensió, l'ID de corrent de drenatge es farà constant. El valor del corrent de saturació per a Vgs = 0 s'anomena IDSS.
Sempre que el voltatge aplicat sigui negatiu, i llavors aquest voltatge al terminal de la porta empenyen els portadors de càrrega com electrons al substrat. I també els forats dins d'aquest substrat de tipus p seran atrets per aquests electrons. Així, a causa d'aquesta tensió, els electrons dins del canal es recombinaran amb forats. La velocitat de la recombinació dependrà de la tensió negativa aplicada.
Un cop augmentem aquesta tensió negativa, també augmentarà la taxa de recombinació, de manera que disminuirà el no. d'electrons disponibles dins d'aquest canal i reduirà el flux de corrent de manera efectiva.
quan observem les característiques anteriors, es veu que quan el valor de VGS sigui més negatiu, el corrent de drenatge disminuirà. A una determinada tensió, aquesta tensió negativa esdevindrà zero. Aquesta tensió es coneix com a tensió de pinch-off.
Aquest MOSFET també funciona per a la tensió positiva, de manera que quan apliquem la tensió positiva al terminal de la porta, els electrons seran atrets pel canal N. Així que el no. d'electrons dins d'aquest canal augmentarà. Així, el flux de corrent dins d'aquest canal augmentarà. Per tant, per al valor Vgs positiu, l'ID serà fins i tot més que IDSS.
Característiques de transferència del MOSFET d'esgotament del canal N
A continuació es mostren les característiques de transferència del MOSFET d'esgotament del canal N, que és similar al JFET. Aquestes característiques defineixen la relació principal entre l'ID i el VGS per al valor fix de VDS. Per als valors VGS positius, també podem obtenir el valor ID.
Així, per això, la corba de les característiques s'estendrà cap al costat dret. Sempre que el valor VGS és positiu, el núm. augmentarà el nombre d'electrons dins del canal. Quan el VGS és positiu, aquesta regió és la regió de millora. De la mateixa manera, quan el VGS és negatiu, aquesta regió es coneix com a regió d'esgotament.
La relació principal entre l'ID i Vgs es pot expressar mitjançant ID = IDSS (1-VGS/VP)^2. Utilitzant aquesta expressió, podem trobar el valor d'ID per al Vgs.
Característiques de drenatge del MOSFET d'esgotament del canal P
A continuació es mostren les característiques de drenatge del MOSFET d'esgotament del canal P. Aquí, la tensió VDS és negativa i la tensió Vgs és positiva. Un cop continuem augmentant els Vgs, l'Id (corrent de drenatge) disminuirà. A la tensió de pinch-off, aquest Id (corrent de drenatge) es convertirà en zero. Un cop el VGS sigui negatiu, el valor d'ID serà fins i tot més gran que l'IDSS.
Característiques de transferència del MOSFET d'esgotament del canal P
A continuació es mostren les característiques de transferència del MOSFET d'esgotament del canal P, que és una imatge mirall de les característiques de transferència del MOSFET d'esgotament del canal n. Aquí podem observar que el corrent de drenatge millora a la regió positiva del VGS des del punt de tall fins a l'IDSS, i després continua augmentant quan augmenta el valor del VGS negatiu.
Aplicacions
Les aplicacions MOSFET d'esgotament inclouen les següents.
- Aquest MOSFET d'esgotament es pot utilitzar en circuits de font de corrent constant i reguladors lineals com a transistor de passada .
- S'utilitzen àmpliament en un circuit d'alimentació auxiliar d'arrencada.
- Normalment, aquests MOSFET s'encenen quan no s'aplica cap tensió, la qual cosa significa que poden conduir el corrent en condicions normals. Per tant, s'utilitza en circuits lògics digitals com a resistència de càrrega.
- S'utilitzen per a circuits de retorn dins dels circuits integrats PWM.
- S'utilitzen en commutadors de telecomunicacions, relés d'estat sòlid i molts més.
- Aquest MOSFET s'utilitza en circuits d'escombrat de tensió, circuits de monitor de corrent, circuits de controlador de matriu de leds, etc.
Per tant, aquesta és una visió general d'un mode d'esgotament MOSFET: funciona amb aplicacions. Aquí teniu una pregunta per a vosaltres, què és un MOSFET en mode de millora?
