Un MOSFET (FET metàl·lic-òxid-semiconductor) és un tipus de transistor d'efecte de camp amb una porta aïllada que s'utilitza principalment per amplificar o canviar senyals. Ara, en circuits analògics i digitals, els MOSFET s'utilitzen amb més freqüència en comparació amb BJTs . Els MOSFET s'utilitzen principalment en amplificadors a causa de la seva impedància d'entrada infinita, de manera que permet que l'amplificador capti gairebé tot el senyal entrant. El principal benefici de MOSFET en comparació amb BJT és que gairebé no requereix corrent d'entrada per controlar el corrent de càrrega. Els MOSFET es classifiquen en dos tipus MOSFET de millora i MOSFET d'esgotament. Per tant, aquest article ofereix una breu informació sobre el MOSFET de millora - Treballar amb aplicacions.
Què és el tipus MOSFET de millora?
El MOSFET que funciona en mode de millora es coneix com E-MOSFET o mosfet de millora. El mode de millora significa que cada vegada que augmenta la tensió cap al terminal de la porta d'aquest MOSFET, el flux de corrent augmentarà més des del drenatge fins a la font fins que assoleixi el nivell més alt. Aquest MOSFET és un dispositiu controlat per tensió de tres terminals on els terminals són una font, una porta i un drenatge.
Les característiques d'aquests MOSFET són una baixa dissipació de potència, una fabricació senzilla i una geometria petita. Així, aquestes característiques les faran utilitzar dins de circuits integrats. No hi ha cap camí entre el drenatge (D) i la font (S) d'aquest MOSFET quan no s'aplica cap tensió entre els terminals de la porta i la font. Per tant, aplicar una tensió a la porta a la font millorarà el canal, fent-lo capaç de conduir corrent. Aquesta propietat és la raó principal per anomenar aquest dispositiu MOSFET en mode de millora.
Símbol MOSFET de millora
A continuació es mostren els símbols MOSFET de millora tant per al canal P com per al canal N. En els símbols següents, podem observar que una línia trencada simplement està connectada des de la font fins al terminal del substrat, la qual cosa significa el tipus de mode de millora.
La conductivitat dels EMOSFET millora augmentant la capa d'òxid, que afegeix els portadors de càrrega cap al canal. Normalment, aquesta capa es coneix com a capa d'inversió.
El canal d'aquest MOSFET es forma entre la D (drenatge) i la S (font). En el tipus de canal N, s'utilitza el substrat de tipus P, mentre que en el tipus de canal P, s'utilitza el substrat de tipus N. Aquí, la conductivitat del canal a causa dels portadors de càrrega depèn principalment dels canals de tipus P o de tipus N corresponents.
Millora del principi de funcionament del Mosfet
Millora Els MOSFET de tipus normalment estan apagats, cosa que significa que quan es connecta un MOSFET de millora, no hi haurà flux de corrent des del drenatge del terminal (D) a la font (S) quan no es doni cap tensió al terminal de la porta. Aquesta és la raó per anomenar aquest transistor a normalment apagat del dispositiu .
De la mateixa manera, si es dóna la tensió al terminal de la porta d'aquest MOSFET, el canal de la font de drenatge serà molt menys resistiu. Quan la tensió de la porta a la terminal de font augmenta, el flux de corrent des del terminal de drenatge a la font també augmentarà fins que es subministra el corrent més alt del terminal de drenatge a la font.
Construcció
El construcció de MOSFET de millora es mostra a continuació. Aquest MOSFET inclou tres capes de porta, drenatge i font. El cos del MOSFET es coneix com un substrat connectat internament a la font. Al MOSFET, el terminal de la porta metàl·lica de la capa semiconductora està aïllat mitjançant una capa de diòxid de silici, en cas contrari, una capa dielèctrica.
Aquest EMOSFET està construït amb dos materials com els semiconductors de tipus P i de tipus N. Un substrat dóna suport físic al dispositiu. Una fina capa de SiO i un excel·lent aïllant elèctric simplement cobreixen la regió entre els terminals de font i drenatge. A la capa d'òxid, una capa metàl·lica forma l'elèctrode de la porta.
En aquesta construcció, les dues regions N es separen a través d'uns micròmetres de distància sobre un substrat de tipus p lleugerament dopat. Aquestes dues regions N es realitzen com els terminals d'origen i drenatge. A la superfície, es desenvolupa una fina capa d'aïllament que es coneix com a diòxid de silici. Els portadors de càrrega, com els forats fets en aquesta capa, establiran contactes d'alumini tant per a la font com per als terminals de drenatge.
Aquesta capa de conducció funciona com la porta terminal que es col·loca sobre el SiO2 així com l'àrea completa del canal. Tanmateix, per a la conducció, no conté cap canal físic. En aquest tipus de MOSFET de millora, el substrat de tipus p s'estén a tota la capa de SiO2.
Treball
El funcionament d'EMOSFET és quan VGS és de 0V, llavors no hi ha cap canal que connecti la font i el drenatge. El substrat de tipus p només té un petit nombre de portadors de càrrega minoritaris produïts tèrmicament com els electrons lliures, de manera que el corrent de drenatge és zero. Per aquest motiu, aquest MOSFET normalment estarà APAGAT.
Una vegada que la porta (G) és positiva (+ve), llavors atrau portadors de càrrega minoritaris com els electrons del substrat p on aquests portadors de càrrega es combinaran a través dels forats sota la capa de SiO2. Més VGS augmenta, llavors els electrons tindran prou potencial per superar-se i enllaçar-se i més portadors de càrrega, és a dir, els electrons es dipositen al canal.
Aquí, el dielèctric s'utilitza per evitar el moviment de l'electró a través de la capa de diòxid de silici. Aquesta acumulació donarà lloc a la formació de canals n entre els terminals de drenatge i font. Per tant, això pot provocar el flux de corrent de drenatge generat per tot el canal. Aquest corrent de drenatge és simplement proporcional a la resistència del canal que depèn més dels portadors de càrrega atrets pel terminal +ve de la porta.
Tipus de millora Tipus MOSFET
Estan disponibles en dos tipus MOSFET de millora del canal N i MOSFET de millora del canal P .
En el tipus de millora del canal N, s'utilitza el substrat p lleugerament dopat i dues regions de tipus n fortament dopades faran els terminals de font i drenatge. En aquest tipus d'E-MOSFET, la majoria dels portadors de càrrega són electrons. Si us plau, consulteu aquest enllaç per saber més sobre - MOSFET de canal N.
En el tipus de canal P, s'utilitza el substrat N lleugerament dopat i dues regions de tipus p fortament dopades faran els terminals de font i drenatge. En aquest tipus d'E-MOSFET, la majoria dels portadors de càrrega són forats. Si us plau, consulteu aquest enllaç per saber més sobre - MOSFET de canal P .
Característiques
A continuació es comenten les característiques VI i drenatge del MOSFET de millora del canal n i la millora del canal p.
Característiques del desguàs
El Característiques del drenatge del mosfet de millora del canal N es mostren a continuació. En aquestes característiques, podem observar les característiques de drenatge representades entre l'Id i Vds per a diferents valors de Vgs, tal com es mostra al diagrama, com podeu veure que quan augmenta el valor de Vgs, també augmentarà l''Id' actual.
La corba parabòlica de les característiques mostrarà el lloc de VDS on l'Id (corrent de drenatge) es saturarà. En aquest gràfic, es mostra la regió lineal o òhmica. En aquesta regió, el MOSFET pot funcionar com una resistència controlada per tensió. Per tant, per al valor fix de Vds, un cop canviem el valor de tensió Vgs, es canviarà l'amplada del canal o podem dir que la resistència del canal canviarà.
La regió òhmica és una regió on l''IDS' actual augmenta amb un augment del valor VDS. Una vegada que els MOSFET estan dissenyats per funcionar a la regió òhmica, es poden utilitzar com a amplificadors .
La tensió de la porta en què el transistor s'encén i comença a fluir corrent per tot el canal es coneix com a tensió de llindar (VT o VTH). Per al canal N, aquest valor de tensió llindar oscil·la entre 0,5 V i 0,7 V, mentre que per als dispositius de canal P oscil·la entre -0,5 V i -0,8 V.
Sempre que Vds
A la regió de tall, quan la tensió Vgs Sempre que el mosfet s'acciona al costat dret del lloc, podem dir que s'opera en un regió de saturació . Per tant, matemàticament, sempre que la tensió Vgs sigui > o = Vgs-Vt, funciona en una regió de saturació. Així doncs, es tracta de les característiques de drenatge en diferents regions del mosfet de millora. El característiques de transferència del mosfet de millora del canal N es mostren a continuació. Les característiques de transferència mostren la relació entre la tensió d'entrada 'Vgs' i el corrent de drenatge de sortida 'Id'. Aquestes característiques mostren bàsicament com canvia l''Id' quan canvien els valors de Vgs. Així, a partir d'aquestes característiques, podem observar que el corrent de drenatge 'Id' és zero fins a la tensió llindar. Després d'això, quan augmentem el valor de Vgs, l''Id' augmentarà. La relació entre l''Id' actual i Vgs es pot donar com a Id = k(Vgs-Vt)^2. Aquí, la 'K' és la constant del dispositiu que depèn dels paràmetres físics del dispositiu. Per tant, utilitzant aquesta expressió, podem esbrinar el valor de corrent de drenatge per al valor fix de Vgs. El Característiques del drenatge del mosfet de millora del canal P es mostren a continuació. Aquí, els Vds i Vgs seran negatius. El corrent de drenatge 'Id' subministrarà des de la font fins al terminal de drenatge. Com podem observar en aquest gràfic, quan Vgs es tornen més negatius, el corrent de drenatge 'Id' també augmentarà. Quan el Vgs > VT, aquest MOSFET funcionarà a la regió de tall. De la mateixa manera, si observeu les característiques de transferència d'aquest MOSFET, serà una imatge mirall del canal N. En general, el MOSFET de millora (E-MOSFET) està esbiaixat amb el biaix del divisor de voltatge, en cas contrari, drena el biaix de retroalimentació. Però l'E-MOSFET no es pot esbiaixar amb un biaix propi i zero. A continuació es mostra el biaix del divisor de tensió per al canal N E-MOSFET. El biaix del divisor de tensió és similar al circuit divisor que utilitza BJT. De fet, el MOSFET de millora del canal N necessita el terminal de la porta que és més alt que la seva font, igual que el NPN BJT necessita una tensió base més alta en comparació amb el seu emissor. En aquest circuit, les resistències com R1 i R2 s'utilitzen per fer el circuit divisor per establir la tensió de la porta. Quan la font d'E-MOSFET està connectada directament a GND, llavors VGS = VG. Per tant, el potencial a través de la resistència R2 s'ha d'establir per sobre de VGS (th) per al funcionament correcte amb l'equació característica E-MOSFET com jo D = K (V GS -IN GS (th))^2. Coneixent el valor VG, s'utilitza l'equació característica d'E-MOSFET per establir el corrent de drenatge. Però la constant del dispositiu 'K' és l'únic factor que falta que es pot calcular per a qualsevol dispositiu en particular en funció del parell de coordenades VGS (activat) i ID (activat). La constant 'K' es deriva de l'equació característica d'E-MOSFET com K = I D /(IN GS -IN GS (th))^2. K = I D /(IN GS -IN GS (th))^2. Per tant, aquest valor s'utilitza per a altres punts de polarització. Aquesta polarització utilitza el punt de funcionament 'activat' a la corba característica esmentada anteriorment. La idea és configurar un corrent de drenatge mitjançant una selecció adequada de la font d'alimentació i la resistència de drenatge. A continuació es mostra el prototip del circuit de retroalimentació de drenatge. Aquest és un circuit bastant senzill que utilitza alguns components bàsics. Aquesta operació s'entén aplicant KVL. EN DD = V RD + V RG + V GS EN DD = jo D R D + jo G R G + V GS Aquí, el corrent de la porta és insignificant, de manera que es convertirà en l'equació anterior EN DD =I D R D +V GS i també V DS = EN GS Així, EN GS =V DS = V DD − jo D R D Aquesta equació es pot utilitzar com a base per al disseny del circuit de polarització. La diferència entre el mosfet de millora i el mosfet d'esgotament inclou el següent. MOSFET de millora MOSFET d'esgotament Si us plau, consulteu aquest enllaç per saber més sobre - Mode d'esgotament MOSFET . El aplicacions d'Enhancement MOSFET incloure el següent. Per tant, es tracta d'una visió general d'una millora MOSFET: funciona amb aplicacions. L'E-MOSFET es pot obtenir tant en versions d'alta com de baixa potència que funcionen només en mode de millora. Aquí teniu una pregunta per a vosaltres, què és el MOSFET d'esgotament? Característiques de la transferència
MOSFET de millora del canal P
Aplicacions
Esbiaixament del MOSFET de millora
Biaix del divisor de tensió
Biaix de retroalimentació de drenatge
MOSFET de millora vs MOSFET d'esgotament
El MOSFET de millora també es coneix com E-MOSFET.
El MOSFET d'esgotament també es coneix com a D-MOSFET.
En mode de millora, el canal inicialment no existeix i està format per la tensió aplicada al terminal de la porta.
En mode d'esgotament, el canal es fabrica de manera permanent en el moment de la construcció del transistor.
Normalment està apagat el dispositiu a la tensió zero de la porta (G) a la font (S).
Normalment és un dispositiu ON a tensió zero de la porta (G) a la font (S).
Aquest MOSFET no pot conduir el corrent en condicions OFF.
Aquest MOSFET pot conduir el corrent en condicions OFF.
Per activar aquest MOSFET, requereix una tensió de porta positiva.
Per encendre aquest MOSFET, requereix una tensió de porta negativa.
Aquest MOSFET té un corrent de difusió i fuga.
Aquest MOSFET no té un corrent de difusió i fuga.
No té cap canal permanent.
Té un canal permanent.
La tensió al terminal de la porta és directament proporcional al corrent al terminal de drenatge.
La tensió a la porta és inversament proporcional al corrent al drenatge.
