MOSFETek nola funtzionatzen duten

MOSFETen lan-printzipioa egiturazko propietate berezietan eta eremu elektrikoaren efektuetan oinarritzen da batez ere. Jarraian MOSFETek nola funtzionatzen duten azaltzen da:

I. MOSFETen oinarrizko egitura

MOSFET batek ate bat (G), iturri bat (S), drainatze bat (D) eta substratu bat (B, batzuetan iturriari konektatua hiru terminaleko gailu bat eratzeko) osatzen dute batez ere. N kanaleko hobekuntzako MOSFETetan, substratua normalean dopa gutxiko P motako siliziozko materiala izan ohi da, eta bertan oso dopatutako N motako bi eskualde fabrikatzen dira iturri eta hustubide gisa, hurrenez hurren. P motako substratuaren gainazala oxido-film oso mehe batez (silizio dioxidoa) estaltzen da geruza isolatzaile gisa, eta elektrodo bat marrazten da ate gisa. Egitura honek atea P motako substratu erdieroaletik, drainatzetik eta iturritik isolatzen du, eta, horregatik, isolatutako ate eremu-efektuko hodi bat ere deitzen zaio.

II. Funtzionamendu-printzipioa

MOSFETek ate-iturriaren tentsioa (VGS) erabiliz funtzionatzen dute drainatze-korrontea (ID) kontrolatzeko. Zehazki, aplikatutako ate-iturriaren tentsio positiboa, VGS, zero baino handiagoa denean, goiko positibo eta beheko eremu elektriko negatiboa agertuko da atearen azpiko oxido-geruzan. Eremu elektriko horrek P eskualdeko elektroi askeak erakartzen ditu, oxido geruzaren azpian pilatzen direlarik, P eskualdeko zuloak uxatzen dituen bitartean. VGS handitzen den heinean, eremu elektrikoaren indarra handitzen da eta erakarritako elektroi askeen kontzentrazioa handitzen da. VGS atalase-tentsio jakin batera (VT) iristen denean, eskualdean bildutako elektroi askeen kontzentrazioa nahikoa handia da N motako eskualde berri bat (N kanala) osatzeko, draina eta iturria lotzen dituen zubi baten moduan jokatzen duena. Une honetan, drainatzearen eta iturriaren artean gidatzeko tentsio jakin bat (VDS) existitzen bada, drainatze-korrontearen IDa isurtzen hasten da.

III. Kanal eroalearen eraketa eta aldaketa

Kanal eroalearen eraketa MOSFETaren funtzionamendurako gakoa da. VGS VT baino handiagoa denean, kanal eroalea ezartzen da eta drainatze-korrontearen IDa VGS eta VDS-ek eragiten du. VGS-k IDari eragiten dio kanal eroalearen zabalera eta forma kontrolatuz, VDS-k, berriz, ID zuzenean eragiten du gidatzeko tentsio gisa. Kontuan izan behar da kanal eroalea ezartzen ez bada (hau da, VGS VT baino txikiagoa da), orduan VDS badago ere, drain-korrontearen IDa ez dela agertzen.

IV. MOSFETen ezaugarriak

Sarrerako inpedantzia handia:MOSFETaren sarrerako inpedantzia oso handia da, infinitutik hurbil, atearen eta iturri-drainaren eskualdearen artean geruza isolatzaile bat dagoelako eta ate-korronte ahula baino ez.

Irteerako inpedantzia baxua:MOSFETak tentsioz ​​kontrolatutako gailuak dira, zeinetan iturri-draineko korrontea sarrerako tentsioarekin alda daitekeen, beraz, irteerako inpedantzia txikia da.

Fluxu konstantea:Saturazio-eskualdean jarduten denean, MOSFETaren korronteak ia ez du eraginik iturri-drain-tentsioaren aldaketek, korronte konstante bikaina eskaintzen baitute.

Tenperaturaren egonkortasun ona:MOSFETek funtzionamendu-tenperatura tarte zabala dute -55 °C-tik +150 °C ingurura.

V. Aplikazioak eta sailkapenak

MOSFETak oso erabiliak dira zirkuitu digitaletan, zirkuitu analogikoetan, potentzia-zirkuituetan eta beste eremu batzuetan. Eragiketa motaren arabera, MOSFETak hobekuntza eta agortze motatan sailka daitezke; kanal eroale motaren arabera, N kanalean eta P kanaletan sailka daitezke. MOSFET mota hauek beren abantailak dituzte aplikazio agertoki desberdinetan.

Laburbilduz, MOSFET-en lan-printzipioa kanal eroalearen eraketa eta aldaketa kontrolatzea da ate-iturriaren tentsioaren bidez, eta horrek drainatze-korrontearen fluxua kontrolatzen du. Bere sarrerako inpedantzia handia, irteerako inpedantzia baxua, korronte konstantea eta tenperatura egonkortasuna MOSFETak osagai garrantzitsu bihurtzen ditu zirkuitu elektronikoetan.