MOSFET |-ren funtzionamendu-printzipio diagramaren azalpen zehatza FET-en barne-egituraren analisia

MOSFET erdieroaleen industriako osagai oinarrizkoenetako bat da. Zirkuitu elektronikoetan, oro har, MOSFET potentzia-anplifikadore-zirkuituetan edo elikadura-iturri kommutazio-zirkuituetan erabiltzen da eta asko erabiltzen da. Jarraian,OLUKEYMOSFETen funtzionamendu-printzipioaren azalpen zehatza emango dizu eta MOSFETen barne egitura aztertuko du.

Zer daMOSFET

MOSFET, Metal Oxido Erdieroalearen Filed Effect Transistor (MOSFET). Eremu efektuko transistore bat da, zirkuitu analogikoetan eta zirkuitu digitaletan oso erabil daitekeena. Bere "kanalaren" (laneko eramailearen) polaritate-diferentziaren arabera, bi motatan bana daiteke: "N mota" eta "P mota", askotan NMOS eta PMOS deitzen direnak.

MOSFET funtzionamendu printzipioa

MOSFET hobekuntza mota eta agortze motatan bana daiteke lan-moduaren arabera. Hobekuntza mota MOSFET-a aipatzen da alborapen-tentsiorik aplikatzen ez denean eta txartorik ez dagoeneankanal duktiboa. Agortze mota MOSFETari egiten zaio erreferentzia alborapen-tentsiorik aplikatzen ez denean. Kanal eroale bat agertuko da.

Benetako aplikazioetan, N kanaleko hobekuntza mota eta P kanaleko hobekuntza mota MOSFETak bakarrik daude. NMOSFET-ek egoera-erresistentzia txikia dutenez eta fabrikatzeko errazak direnez, NMOS PMOS baino ohikoagoa da benetako aplikazioetan.

MOSFET hobekuntza modua

MOSFET hobekuntza-moduaren D drainatzearen eta S iturriaren artean bi PN juntura daude. Ate-iturriaren tentsioa VGS=0 denean, drain-iturriaren tentsioa VDS gehituta ere, beti dago PN juntura bat alderantzizko egoeran, eta ez dago kanal eroalerik drainatzearen eta iturriaren artean (ez dago korronte-fluxurik). ). Beraz, drainatze-korrontea ID=0 une honetan.

Une honetan, atearen eta iturriaren artean aurrerako tentsioa gehitzen bada. Hau da, VGS>0, orduan atea P motako silizio substratuarekin lerrokatuta duen eremu elektriko bat sortuko da SiO2 geruza isolatzailean ate-elektrodoaren eta silizio-substratuaren artean. Oxido-geruza isolatzailea denez, ateari aplikatutako VGS tentsioak ezin du korronterik sortu. Kondentsadore bat sortzen da oxido geruzaren bi aldeetan, eta VGS zirkuitu baliokideak kargatzen du kondentsadore hori (kondentsadorea). Eta sortu eremu elektriko bat, VGS poliki-poliki igotzen den heinean, atearen tentsio positiboak erakarrita. Kondentsadore honen (kondentsadorea) beste aldean elektroi kopuru handia pilatzen da eta N motako kanal eroale bat sortzen du drainetik iturrira. VGS-k hodiaren VT pizteko tentsioa gainditzen duenean (oro har 2V inguru), N kanaleko hodia eroaten hasten da, drain-korronte ID bat sortuz. Ate-iturburuko tentsioari deitzen diogu kanala pizteko tentsioa sortzen hasten denean. Orokorrean LH gisa adierazten da.

VGS ate-tentsioaren tamaina kontrolatzeak eremu elektrikoaren indarra edo ahultasuna aldatzen du, eta drainatze-korrontearen IDaren tamaina kontrolatzeko efektua lor daiteke. Hau ere korrontea kontrolatzeko eremu elektrikoak erabiltzen dituzten MOSFETen ezaugarri garrantzitsu bat da, beraz, eremu efektuko transistore ere deitzen zaie.

MOSFET barne egitura

Ezpurutasun-kontzentrazio baxua duen P motako silizio-substratu batean, ezpurutasun-kontzentrazio handia duten bi N+ eskualde egiten dira, eta aluminio metalezko bi elektrodo ateratzen dira drainatze d eta s iturri gisa, hurrenez hurren. Ondoren, erdieroaleen gainazala silizio dioxidozko (SiO2) geruza isolatzaile oso mehe batez estaltzen da, eta drainatzearen eta iturriaren arteko geruza isolatzailean aluminiozko elektrodo bat instalatzen da g ate gisa. B elektrodo bat ere ateratzen da substratuan, N kanaleko hobekuntza moduko MOSFET bat osatuz. Gauza bera gertatzen da P kanaleko hobekuntza motako MOSFETen barne eraketarekin.

N kanaleko MOSFET eta P kanaleko MOSFET zirkuituaren sinboloak

Goiko irudiak MOSFETen zirkuituaren ikurra erakusten du. Irudian, D hustubidea da, S iturria, G atea eta erdiko geziak substratua adierazten du. Geziak barrura begiratzen badu, N kanaleko MOSFET bat adierazten du, eta geziak kanpora begiratzen badu, P kanaleko MOSFET bat adierazten du.

N kanaleko MOSFET bikoitza, P kanaleko MOSFET bikoitza eta N+P kanaleko MOSFET zirkuituaren ikurrak

Izan ere, MOSFET fabrikazio prozesuan, substratua iturrira konektatzen da fabrikatik irten aurretik. Hori dela eta, sinbologia-arauetan, substratua adierazten duen gezi-ikurra ere iturriarekin konektatu behar da draina eta iturria bereizteko. MOSFETek erabiltzen duen tentsioaren polaritatea gure transistore tradizionalaren antzekoa da. N kanala NPN transistore baten antzekoa da. D draina elektrodo positiboarekin konektatzen da eta S iturria elektrodo negatiboarekin. G ateak tentsio positiboa duenean, kanal eroale bat sortzen da eta N kanaleko MOSFET-a lanean hasten da. Era berean, P kanala PNP transistore baten antzekoa da. D draina elektrodo negatiboarekin konektatzen da, S iturria elektrodo positiboarekin konektatzen da eta G ateak tentsio negatiboa duenean, kanal eroale bat sortzen da eta P kanaleko MOSFET-a lanean hasten da.

MOSFET kommutazio-galeren printzipioa

NMOS edo PMOS izan, piztu ondoren eroapen barne-erresistentzia bat sortzen da, beraz, korronteak barne-erresistentzia horretan energia kontsumituko du. Kontsumitzen den energiaren zati honi eroapen-kontsumoa deritzo. Eroapen barne-erresistentzia txikia duen MOSFET bat hautatzeak eroapen-kontsumoa eraginkortasunez murriztuko du. Potentzia baxuko MOSFETen egungo barne-erresistentzia hamarnaka miliohm ingurukoa da, eta hainbat miliohm ere badaude.

MOS piztu eta amaitzen denean, ez da instant batean gauzatu behar. MOSaren bi aldeetako tentsioak murrizketa eraginkorra izango du, eta bertatik igarotzen den korronteak igoera izango du. Tarte horretan, MOSFET-aren galera tentsioaren eta korrontearen arteko biderkadura da, hau da, kommutazio-galera. Oro har, konmutazio-galerak eroapen-galerak baino askoz ere handiagoak dira, eta zenbat eta bizkorrago kommutazio-maiztasuna, orduan eta handiagoak dira galerak.

Tentsioaren eta korrontearen biderkadura eroapen unean oso handia da, eta ondorioz galera oso handiak sortzen dira. Aldaketa-galerak bi modutara murriztu daitezke. Bata pizteko denbora murriztea da, pizte bakoitzean galera eraginkortasunez murriztea; bestea, kommutazio-maiztasuna murriztea da, eta horrek denbora-unitateko etengailu kopurua murriztu dezake.

Goian MOSFET-en funtzionamendu-printzipioaren diagrama eta MOSFET-en barne egituraren azterketa zehatza da. MOSFET-i buruz gehiago jakiteko, ongi etorri OLUKEY kontsultatzera MOSFET laguntza teknikoa eskaintzeko!