Металл-оксидті-жартылай өткізгіш өрістік транзистор (MOSFET, MOS-FET немесе MOS FET) көбінесе кремнийдің басқарылатын тотығуы арқылы жасалған өрістік транзистордың (FET) бір түрі болып табылады. Оның кернеуі құрылғының өткізгіштігін анықтайтын оқшауланған қақпасы бар.
Оның негізгі ерекшелігі - металл қақпа мен арна арасында кремний диоксиді оқшаулағыш қабаты бар, сондықтан оның кіріс кедергісі жоғары (1015Ω дейін). Ол сондай-ақ N арналы түтік және P арналы түтік болып бөлінеді. Әдетте субстрат (субстрат) және S көзі бірге қосылады.
Әр түрлі өткізгіштік режимдеріне сәйкес MOSFET-тер жақсарту түріне және сарқылу түріне бөлінеді.
Жақсарту деп аталатын түрі мынаны білдіреді: VGS=0 болғанда, түтік үзілген күйде болады. Дұрыс VGS қосқаннан кейін тасымалдаушылардың көпшілігі қақпаға тартылады, осылайша осы аймақтағы тасымалдаушыларды «күшейтеді» және өткізгіш арнаны қалыптастырады. .
Таусылу режимі VGS=0 болғанда арнаның пайда болатынын білдіреді. Дұрыс VGS қосылған кезде, тасымалдаушылардың көпшілігі арнадан ағып кетуі мүмкін, осылайша тасымалдаушыларды «таустырып» және түтікті өшіреді.
Себебін ажыратыңыз: JFET кіріс кедергісі 100МΩ-ден асады және өткізгіштік өте жоғары, қақпа басқарылған кезде, ішкі кеңістіктегі магнит өрісі қақпадағы жұмыс кернеуінің деректер сигналын анықтау өте оңай, сондықтан құбыр дейін болады немесе қосулы-өшірулі болады. Егер негізгі электромагниттік кедергі күшті болғандықтан, корпустың индукциялық кернеуі бірден қақпаға қосылса, жоғарыда көрсетілген жағдай маңыздырақ болады. Есептегіштің инесі күрт солға ауытқыса, бұл құбырдың ағынды-көзінің резисторының RDS кеңейетінін және ағызу көзінің тоғының мөлшері IDS төмендейтінін білдіреді. Керісінше, есептегіш инесі күрт оңға ауытқиды, бұл құбырдың қосу-өшіру үрдісін, RDS төмендейтінін және IDS жоғарылайтынын көрсетеді. Дегенмен, есептегіш иненің ауытқуының нақты бағыты индукциялық кернеудің оң және теріс полюстеріне (оң бағыттағы жұмыс кернеуі немесе кері бағытта жұмыс кернеуі) және құбырдың жұмыс орта нүктесіне байланысты болуы керек.
WINSOK DFN3x3 MOSFET
Мысал ретінде N арнасын алатын болсақ, ол екі жоғары легирленген бастапқы диффузиялық аймақтары N+ және ағызу диффузиялық аймақтары N+ бар P-типті кремний субстратында жасалады, содан кейін бастапқы электроды S және ағызу электроды D сәйкесінше шығарылады. Көзі мен субстрат іштей байланысты және олар әрқашан бірдей потенциалды сақтайды. Дренажды қуат көзінің оң терминалына қосқанда және көзді қуат көзінің теріс терминалына қосқанда және VGS=0, арна тогы (яғни ағызу тогы) ID=0. VGS бірте-бірте өскен сайын, оң вентильдік кернеумен тартылған кезде, теріс зарядталған азшылық тасымалдаушылар екі диффузиялық аймақ арасында индукцияланып, дренаждан көзге дейін N-типті арнаны құрайды. VGS түтіктің VTN қосу кернеуінен жоғары болған кезде (әдетте шамамен +2 В), N-каналы түтік ағызу ток идентификаторын құра отырып, өткізе бастайды.
VMOSFET (VMOSFET), оның толық атауы V-groove MOSFET. Бұл MOSFET-тен кейін жаңадан жасалған жоғары тиімді, қуатты ауыстыратын құрылғы. Ол MOSFET-тің жоғары кіріс кедергісін (≥108W) ғана емес, сонымен қатар шағын қозғаушы токты (шамамен 0,1 мкА) иемденеді. Ол сондай-ақ жоғары төзімділік кернеуі (1200 В дейін), үлкен жұмыс тогы (1,5А ~ 100А), жоғары шығыс қуаты (1 ~ 250 Вт), жақсы өткізгіштік сызықтылығы және жылдам ауысу жылдамдығы сияқты тамаша сипаттамаларға ие. Ол вакуумдық түтіктер мен күштік транзисторлардың артықшылықтарын біріктіретіндіктен, ол кернеу күшейткіштерінде (кернеуді күшейту мыңдаған есеге жетуі мүмкін), қуат күшейткіштерінде, коммутациялық қуат көздерінде және инверторларда кеңінен қолданылады.
Барлығымыз білетіндей, дәстүрлі MOSFET қақпасы, көзі және дренажы шамамен чипте бірдей көлденең жазықтықта орналасқан және оның жұмыс тогы негізінен көлденең бағытта ағып жатыр. VMOS түтігі басқаша. Оның екі негізгі құрылымдық ерекшелігі бар: біріншіден, металл қақпа V-тәрізді ойық құрылымын қабылдайды; екіншіден, оның тік өткізгіштігі бар. Дренаж чиптің артқы жағынан тартылғандықтан, идентификатор чип бойымен көлденең ағып кетпейді, бірақ қатты легирленген N+ аймағынан (S көзі) басталып, P арнасы арқылы жеңіл қоспаланған N-дрейф аймағына ағады. Соңында ол D ағызу үшін тігінен төмен қарай жетеді. Ағынның көлденең қимасының ауданы ұлғайғандықтан үлкен токтар өтуі мүмкін. Қақпа мен чиптің арасында кремний диоксиді оқшаулағыш қабаты болғандықтан, ол әлі де MOSFET оқшауланған қақпасы болып табылады.
Қолдану артықшылықтары:
MOSFET - кернеумен басқарылатын элемент, ал транзистор - токпен басқарылатын элемент.
MOSFET-ті сигнал көзінен аз ғана ток алуға рұқсат етілгенде пайдалану керек; транзисторларды сигнал кернеуі төмен және сигнал көзінен көбірек ток алуға рұқсат етілгенде пайдалану керек. MOSFET электр тогын өткізу үшін мажоритарлық тасымалдаушыларды пайдаланады, сондықтан оны бірполярлы құрылғы деп атайды, ал транзисторлар электр тогын өткізу үшін көпшілік тасымалдаушыларды да, азшылықты тасымалдаушыларды да пайдаланады, сондықтан оны биполярлы құрылғы деп атайды.
Кейбір MOSFET-тердің көзі мен ағызу бір-бірінің орнына қолданылуы мүмкін, ал қақпа кернеуі оң немесе теріс болуы мүмкін, бұл оларды триодтарға қарағанда икемді етеді.
MOSFET өте аз ток және өте төмен кернеу жағдайында жұмыс істей алады және оны өндіру процесі көптеген MOSFET-терді кремний чипіне оңай біріктіре алады. Сондықтан MOSFET кең ауқымды интегралды схемаларда кеңінен қолданылды.
Olueky SOT-23N MOSFET
MOSFET және транзистордың сәйкес қолданбалы сипаттамалары
1. MOSFET көзі s, қақпасы g және дренажы сәйкесінше транзистордың эмитент e, база b және коллектор c сәйкес келеді. Олардың функциялары ұқсас.
2. MOSFET – кернеумен басқарылатын ток құрылғысы, iD vGS арқылы басқарылады, және оның күшейту коэффициенті gm негізінен шағын, сондықтан MOSFET күшейту мүмкіндігі нашар; транзистор токпен басқарылатын ток құрылғысы, ал iC iB (немесе iE) арқылы басқарылады.
3. MOSFET шлюзі дерлік ток тартпайды (ig»0); ал транзистор жұмыс істеп тұрған кезде транзистордың негізі әрқашан белгілі бір ток тартады. Сондықтан MOSFET қақпасының кіріс кедергісі транзистордың кіріс кедергісіне қарағанда жоғары.
4. MOSFET өткізуге қатысатын мультитасымалдаушылардан тұрады; транзисторлардың өткізуге қатысатын екі тасымалдаушысы бар, мультитасымалдаушы және азшылықты тасымалдаушы. Азшылықты тасымалдаушылардың концентрациясына температура мен радиация сияқты факторлар қатты әсер етеді. Сондықтан MOSFET-тер транзисторларға қарағанда жақсырақ температура тұрақтылығына және күшті сәулеленуге төзімділікке ие. MOSFETs қоршаған орта жағдайлары (температура және т.б.) айтарлықтай өзгеретін жерлерде қолданылуы керек.
5. Бастапқы металл мен MOSFET субстраты бір-біріне қосылған кезде, көз мен дренажды бір-бірінің орнына қолдануға болады, ал сипаттамалар аз өзгереді; ал триодтың коллекторы мен эмитенті бір-бірінің орнына пайдаланылған кезде сипаттамалар өте әртүрлі. β мәні айтарлықтай төмендейді.
6. MOSFET шу коэффициенті өте аз. MOSFET мүмкіндігінше төмен шу күшейткіш тізбектердің кіріс сатысында және сигнал-шуылдың жоғары қатынасын қажет ететін схемаларды қолдану керек.
7. MOSFET де, транзистор да әртүрлі күшейткіш тізбектер мен коммутациялық тізбектерді құра алады, бірақ біріншісі қарапайым өндірістік процесске ие және аз қуат тұтыну, жақсы термиялық тұрақтылық және жұмыс істейтін электрмен жабдықтау кернеуінің кең диапазонында артықшылықтарға ие. Сондықтан ол ауқымды және өте үлкен интегралдық схемаларда кеңінен қолданылады.
8. Транзистордың үлкен кедергісі бар, ал MOSFET-тің шағын кедергісі бар, небәрі бірнеше жүз мОм. Ағымдағы электр құрылғыларында MOSFET әдетте қосқыштар ретінде пайдаланылады және олардың тиімділігі салыстырмалы түрде жоғары.
WINSOK SOT-323 инкапсуляциясы MOSFET
MOSFET және биполярлы транзистор
MOSFET кернеумен басқарылатын құрылғы болып табылады және қақпа негізінен ток қабылдамайды, ал транзистор токпен басқарылатын құрылғы және база белгілі бір ток қабылдауы керек. Сондықтан сигнал көзінің номиналды тогы өте аз болған кезде MOSFET пайдалану керек.
MOSFET көп тасымалдаушы өткізгіш болып табылады, ал транзистордың екі тасымалдаушысы да өткізуге қатысады. Азшылықты тасымалдаушылардың концентрациясы температура мен радиация сияқты сыртқы жағдайларға өте сезімтал болғандықтан, MOSFET қоршаған орта қатты өзгеретін жағдайларға қолайлы.
Күшейткіш құрылғылар және транзисторлар сияқты басқарылатын қосқыштар ретінде пайдаланудан басқа, MOSFET-тер кернеумен басқарылатын айнымалы сызықтық резисторлар ретінде де пайдаланылуы мүмкін.
MOSFET көзі мен ағызу құрылымы симметриялы және оларды бір-бірімен алмастыруға болады. MOSFET сарқылу режимінің қақпа көзі кернеуі оң немесе теріс болуы мүмкін. Сондықтан MOSFET пайдалану транзисторларға қарағанда икемді.
Хабарлама уақыты: 13 қазан 2023 ж
