MOSFET жартылай өткізгіштер өнеркәсібіндегі ең негізгі компоненттердің бірі болып табылады. Электрондық схемаларда MOSFET әдетте қуат күшейткіш схемаларында немесе коммутациялық қуат көзінің тізбектерінде қолданылады және кеңінен қолданылады. Төменде,ӨЛҮКЕЙСізге MOSFET жұмыс принципі туралы егжей-тегжейлі түсініктеме береді және MOSFET ішкі құрылымын талдайды.
Бұл неMOSFET
MOSFET, металл оксиді жартылай өткізгіш файлды әсерлі транзистор (MOSFET). Бұл аналогтық сұлбаларда және цифрлық тізбектерде кеңінен қолдануға болатын далалық әсерлі транзистор. Оның «арнасының» (жұмыс тасымалдаушысының) полярлық айырмашылығы бойынша оны екі түрге бөлуге болады: «N-типті» және «Р-типті», олар көбінесе NMOS және PMOS деп аталады.
MOSFET жұмыс принципі
MOSFET жұмыс режиміне сәйкес жақсарту түріне және сарқылу түріне бөлуге болады. Жақсарту түрі ығысу кернеуі қолданылмаған және ешқандай қарсылық болмаған кезде MOSFET-ке жатадыөткізгіш арна. Таусылу түрі ығысу кернеуі қолданылмаған кезде MOSFET-ке жатады. Өткізгіш арна пайда болады.
Нақты қолданбаларда тек N-арна жақсарту түрі және P-арна жақсарту түрі MOSFET бар. NMOSFET-тер шағын күйдегі қарсылыққа ие болғандықтан және өндіруге оңай болғандықтан, NMOS нақты қолданбаларда PMOS-қа қарағанда жиі кездеседі.
MOSFET жақсарту режимі
MOSFET жақсарту режимінің D дренажы мен S көзі арасында бір-біріне қарама-қарсы екі PN түйіні бар. Шлюз-көзі кернеуі VGS=0 болғанда, ағызу көзінің кернеуі VDS қосылса да, кері ығысқан күйде әрқашан PN өтуі болады және ағызу мен көз арасында өткізгіш арна болмайды (ток ағыны жоқ). ). Демек, осы уақытта төгу тогы ID=0.
Осы уақытта, егер қақпа мен көз арасында тікелей кернеу қосылса. Яғни, VGS>0, содан кейін қақпа электроды мен кремний субстрат арасындағы SiO2 оқшаулағыш қабатында P-типті кремний астарымен тураланған қақпасы бар электр өрісі пайда болады. Оксидті қабат оқшаулағыш болғандықтан, қақпаға қолданылатын VGS кернеуі ток шығара алмайды. Оксидті қабаттың екі жағында конденсатор пайда болады және VGS эквивалентті тізбегі осы конденсаторды (конденсаторды) зарядтайды. Және электр өрісін тудырады, өйткені VGS баяу көтеріледі, қақпаның оң кернеуімен тартылады. Бұл конденсатордың (конденсатордың) екінші жағында электрондардың көп саны жиналады және ағызудан көзге дейін N-типті өткізгіш арна жасайды. VGS түтіктің VT қосу кернеуінен (әдетте шамамен 2 В) асқанда, N-арна түтігі ағызу ток идентификаторын генерациялай отырып, өткізе бастайды. Арна бірінші рет қосу кернеуін генерациялай бастаған кезде, біз қақпа-көзінің кернеуін атаймыз. Жалпы VT ретінде көрсетіледі.
VGS қақпасының кернеуінің өлшемін басқару электр өрісінің күшін немесе әлсіздігін өзгертеді және ағынды ток идентификаторының өлшемін басқару әсеріне қол жеткізуге болады. Бұл сонымен қатар токты басқару үшін электр өрістерін пайдаланатын MOSFET-тің маңызды ерекшелігі, сондықтан оларды өріс эффектісі транзисторлары деп те атайды.
MOSFET ішкі құрылымы
Төмен қоспа концентрациясы бар P-типті кремний субстратта қоспа концентрациясы жоғары екі N+ аймақ жасалады және тиісінше дренаж және s көзі ретінде металл алюминийден екі электрод алынады. Содан кейін жартылай өткізгіш беті өте жұқа кремний диоксиді (SiO2) оқшаулағыш қабатымен жабылады, ал дренаж мен көз арасындағы оқшаулағыш қабатқа алюминий электрод орнатылады, ол g қақпасы ретінде қызмет етеді. Сондай-ақ, B электроды MOSFET N-арнасын жақсарту режимін құрайтын субстратқа шығарылады. Бұл P-арнасын жақсарту типті MOSFET-тердің ішкі қалыптасуына да қатысты.
N-арна MOSFET және P-арна MOSFET схемасының символдары
Жоғарыдағы суретте MOSFET схемасының таңбасы көрсетілген. Суретте D - дренаж, S - көз, G - қақпа, ал ортадағы көрсеткі субстратты білдіреді. Көрсеткі ішке қараса, ол N-арна MOSFET-ін көрсетеді, ал көрсеткі сыртқа қараса, ол P-арна MOSFET-ін көрсетеді.
Қос N-арна MOSFET, қос P-арна MOSFET және N+P-арна MOSFET схемасының символдары
Шын мәнінде, MOSFET өндірісі кезінде субстрат зауыттан шықпас бұрын көзге қосылады. Сондықтан, символология ережелерінде ағынды және көзді ажырату үшін субстратты білдіретін көрсеткі белгісі де көзге қосылуы керек. MOSFET пайдаланатын кернеудің полярлығы дәстүрлі транзисторға ұқсас. N-арна NPN транзисторына ұқсас. D ағызу оң электродқа, ал S көзі теріс электродқа қосылған. G қақпасы оң кернеуге ие болғанда, өткізгіш арна пайда болады және N-арна MOSFET жұмыс істей бастайды. Сол сияқты, P арнасы PNP транзисторына ұқсас. Дренаж D теріс электродқа, S көзі оң электродқа қосылады, ал G қақпасында теріс кернеу болған кезде өткізгіш арна пайда болады және P-арна MOSFET жұмыс істей бастайды.
MOSFET коммутациясының жоғалу принципі
Бұл NMOS немесе PMOS болсын, ток осы ішкі кедергіде энергияны тұтынуы үшін оны қосқаннан кейін пайда болатын өткізгіштік ішкі кедергісі бар. Тұтынылатын энергияның бұл бөлігі өткізгіштік тұтыну деп аталады. Шағын өткізгіштік ішкі кедергісі бар MOSFET таңдау өткізгіштік шығынын тиімді азайтады. Төмен қуатты MOSFET-тердің ағымдағы ішкі кедергісі әдетте ондаған миллиомды құрайды, сонымен қатар бірнеше миллиом бар.
MOS қосылғанда және тоқтатылғанда, оны бірден іске асыруға болмайды. MOS екі жағындағы кернеу тиімді төмендейді, ал ол арқылы өтетін ток күшейеді. Осы кезеңде MOSFET жоғалуы кернеу мен токтың көбейтіндісі болып табылады, бұл коммутациялық жоғалту. Жалпы айтқанда, коммутациялық жоғалтулар өткізгіштік жоғалтулардан әлдеқайда көп және коммутация жиілігі неғұрлым жылдам болса, жоғалтулар соғұрлым көп болады.
Өткізу сәтіндегі кернеу мен токтың көбейтіндісі өте үлкен, нәтижесінде өте үлкен шығындар. Ауыстыру шығындарын екі жолмен азайтуға болады. Олардың бірі - қосу уақытын қысқарту, бұл әрбір қосу кезінде жоғалтуды тиімді азайтады; екіншісі – ауысу жиілігін азайту, бұл уақыт бірлігіндегі қосқыштар санын азайтуы мүмкін.
Жоғарыда MOSFET жұмыс принципі диаграммасының егжей-тегжейлі түсіндірмесі және MOSFET ішкі құрылымының талдауы берілген. MOSFET туралы көбірек білу үшін сізге MOSFET техникалық қолдауын қамтамасыз ету үшін OLUKEY кеңесіне қош келдіңіз!
Жіберу уақыты: 16 желтоқсан 2023 ж
