En MOSFET (metal-oxid-semiconductor FET) er en slags felteffekttransistor med en isoleret gate, der hovedsageligt bruges til at forstærke eller skifte signaler. Nu i analoge og digitale kredsløb bruges MOSFET'er hyppigere sammenlignet med BJT'er . MOSFET'er bruges hovedsageligt i forstærkere på grund af deres uendelige indgangsimpedans, så det gør det muligt for forstærkeren at fange næsten alt det indgående signal. Den største fordel ved MOSFET sammenlignet med BJT er, at det næsten ikke kræver nogen indgangsstrøm til at kontrollere belastningsstrømmen. MOSFET'er er klassificeret i to typer enhancement MOSFET og depletion MOSFET. Så denne artikel giver kort information om forbedring MOSFET – arbejde med applikationer.
Hvad er Enhancement Type MOSFET?
MOSFET'en, der fungerer i forbedringstilstand, er kendt som E-MOSFET eller enhancement mosfet. Enhancement mode betyder, at når spændingen mod gateterminalen på denne MOSFET stiger, så vil strømflowet øges mere fra dræn til source, indtil det når det højeste niveau. Denne MOSFET er en spændingsstyret enhed med tre terminaler, hvor terminalerne er en source, gate og drain.
Funktionerne ved disse MOSFET'er er lavt strømtab, enkel fremstilling og lille geometri. Så disse funktioner vil gøre dem brugt i integrerede kredsløb. Der er ingen vej mellem drain (D) og source (S) på denne MOSFET, når der ikke er påført spænding mellem gate- og source-terminalerne. Så påføring af en spænding ved gate-to-source vil forbedre kanalen, hvilket gør den i stand til at lede strøm. Denne egenskab er hovedårsagen til at kalde denne enhed en MOSFET i forbedringstilstand.
Forbedring MOSFET-symbol
Forbedrings-MOSFET-symbolerne for både P-kanal og N-kanal er vist nedenfor. I nedenstående symboler kan vi bemærke, at en brudt linje simpelthen er forbundet fra kilden til substratterminalen, hvilket angiver forbedringstilstandstypen.
Ledningsevnen i EMOSFET'er forbedres ved at øge oxidlaget, som tilføjer ladningsbærerne mod kanalen. Normalt er dette lag kendt som inversionslaget.
Kanalen i denne MOSFET er dannet mellem D (dræn) og S (kilde). I N-kanal-typen anvendes P-type-substratet, mens i P-kanal-typen anvendes N-type-substratet. Her afhænger kanalledningsevnen på grund af ladningsbærerne hovedsagelig af P-type eller N-type kanaler tilsvarende.
Enhancement Mosfet arbejdsprincip
Forbedring type MOSFET'er er normalt slukket, hvilket betyder, at når en MOSFET af ekstraudstyrstypen er tilsluttet, vil der ikke være nogen strømstrøm fra terminalafløbet (D) til kilden (S), når der ikke gives spænding til dens gateterminal. Dette er grunden til at kalde denne transistor en normalt slukket enheden .
Tilsvarende, hvis spændingen gives til gateterminalen på denne MOSFET, vil drænkildekanalen blive meget mindre modstandsdygtig. Når spændingen fra gate til source-terminal stiger, vil strømmen af strøm fra drain til source-terminal også stige, indtil den højeste strøm tilføres fra drain-terminal til source.
Konstruktion
Det konstruktion af ekstraudstyr MOSFET er vist nedenfor. Denne MOSFET inkluderer tre lag gate, drain og source. MOSFET's krop er kendt som et substrat, der er forbundet internt med kilden. I MOSFET'en er den metalliske gateterminal fra halvlederlaget isoleret gennem et siliciumdioxidlag ellers et dielektrisk lag.
Denne EMOSFET er konstrueret med to materialer som P-type og N-type halvledere. Et substrat giver fysisk støtte til enheden. Et tyndt SiO-lag og en fremragende elektrisk isolator dækker ganske enkelt området mellem kilde- og afløbsterminalerne. På oxidlaget danner et metallisk lag portelektroden.
I denne konstruktion er de to N-områder adskilt gennem nogle mikrometers afstand over et let doteret p-type substrat. Disse to N-regioner udføres som source- og drain-terminalerne. På overfladen udvikles et tyndt isoleringslag, som er kendt som siliciumdioxid. Ladningsbærerne som huller lavet på dette lag vil etablere aluminiumskontakter til både source- og drænterminalerne.
Dette ledningslag fungerer som terminalporten, der er lagt på SiO2 såvel som hele kanalens område. Men for ledning indeholder den ikke nogen fysisk kanal. I denne form for forbedring MOSFET udvides p-type-substratet på hele SiO2-laget.
Arbejder
EMOSFET's funktion er, når VGS er 0V, så er der ingen kanal, der forbinder kilden og afløbet. Substratet af p-typen har kun et lille antal termisk producerede minoritetsladningsbærere som frie elektroner, således at drænstrømmen er nul. På grund af denne grund vil denne MOSFET normalt være OFF.
Når porten (G) er positiv (+ve), så tiltrækker den minoritetsladningsbærere som elektroner fra p-substrat, hvor disse ladningsbærere vil kombineres gennem hullerne under laget af SiO2. Yderligere VGS øges, så vil elektronerne have nok potentiale til at overvinde og binde og flere ladningsbærere, dvs. elektroner aflejres i kanalen.
Her bruges dielektrikumet til at forhindre elektronens bevægelse hen over siliciumdioxidlaget. Denne akkumulering vil resultere i n-kanaldannelse mellem Drain og Source terminaler. Så dette kan føre til, at den genererede drænstrøm løber gennem kanalen. Denne drænstrøm er ganske enkelt proportional med kanalens modstand, som yderligere afhænger af de ladningsbærere, der tiltrækkes til +ve-terminalen på porten.
Typer af forbedringer Type MOSFET
De fås i to typer N Channel Enhancement MOSFET og P Channel Enhancement MOSFET .
I N-kanalforbedringstypen bruges det let doterede p-substrat, og to stærkt doterede n-typer regioner vil lave source & drain terminalerne. I denne type E-MOSFET er størstedelen af ladningsbærerne elektroner. Se venligst dette link for at vide mere om – N-kanal MOSFET.
I P-kanaltypen bruges det let doterede N-substrat, og to stærkt doterede p-typer vil danne source & drain terminalerne. I denne type E-MOSFET er de fleste ladningsbærere huller. Se venligst dette link for at vide mere om – P-kanal MOSFET .
Egenskaber
VI- og drænkarakteristikaene for n-kanalforbedring MOSFET og p-kanalforbedring diskuteres nedenfor.
Afløbsegenskaber
Det N-kanalforbedrende mosfet-afløbsegenskaber er vist nedenfor. I disse karakteristika kan vi observere drænkarakteristikaene plottet mellem Id og Vds for forskellige Vgs-værdier som vist i diagrammet. Som du kan se, at når Vgs-værdien øges, så vil den aktuelle 'Id' også blive øget.
Den parabolske kurve på karakteristikkerne vil vise stedet for VDS, hvor Id (drænstrømmen) bliver mættet. I denne graf er det lineære eller ohmske område vist. I dette område kan MOSFET'en fungere som en spændingsstyret modstand. Så for den faste Vds-værdi, når vi ændrer Vgs-spændingsværdien, vil kanalbredden blive ændret, eller vi kan sige, at kanalens modstand vil ændre sig.
Den ohmske region er en region, hvor den aktuelle 'IDS' stiger med en stigning i VDS-værdien. Når MOSFET'er er designet til at fungere i det ohmske område, kan de bruges som forstærkere .
Gatespændingen, hvor transistoren tænder og begynder at flyde strøm gennem kanalen, er kendt som tærskelspænding (VT eller VTH). For N-kanal varierer denne tærskelspændingsværdi fra 0,5V – 0,7V, mens den for P-kanalenheder varierer fra -0,5V til -0,8V.
Når som helst Vds
I afskæringsområdet, når spændingen Vgs Når mosfet'en betjenes på højre side af locus, kan vi sige, at den betjenes i en mætningsområde . Så matematisk, når Vgs-spændingen er > eller = Vgs-Vt, så fungerer den i et mætningsområde. Så det handler om dræn-egenskaberne i forskellige regioner af forbedrings-mosfet. Det overførselskarakteristika for N-kanalforbedringsmosfet'en er vist nedenfor. Overførselskarakteristikkerne viser forholdet mellem indgangsspændingen 'Vgs' og udgangsdrænstrøm 'Id'. Disse karakteristika viser dybest set, hvordan 'Id' ændres, når Vgs-værdier ændres. Så ud fra disse karakteristika kan vi observere, at drænstrømmen 'Id' er nul op til tærskelspændingen. Efter det, når vi øger Vgs-værdien, så vil 'Id' stige. Forholdet mellem det aktuelle 'Id' og Vgs kan angives som Id = k(Vgs-Vt)^2. Her er 'K' enhedskonstanten, som afhænger af enhedens fysiske parametre. Så ved at bruge dette udtryk kan vi finde ud af drænstrømværdien for den faste Vgs-værdi. Det P-kanalforbedrende mosfet-afløbsegenskaber er vist nedenfor. Her vil Vd'erne og Vg'erne være negative. Drænstrømmen 'Id' vil levere fra kilden til drænterminalen. Som vi kan bemærke fra denne graf, vil drænstrømmen 'Id' også stige, når Vgs bliver mere negative. Når Vgs > VT, så vil denne MOSFET fungere i afskæringsområdet. På samme måde, hvis du observerer overførselsegenskaberne for denne MOSFET, vil det være et spejlbillede af N-kanalen. Generelt er Enhancement MOSFET (E-MOSFET) forspændt enten med spændingsdeler forspænding ellers dræn feedback forspænding. Men E-MOSFET kan ikke bias med selv-bias & nul bias. Spændingsdelerens forspænding for N-kanal E-MOSFET er vist nedenfor. Spændingsdelerforspænding ligner delekredsløbet, der bruger BJT'er. Faktisk har N-kanalforstærkningen MOSFET brug for gateterminalen, som er højere end dens kilde, ligesom NPN BJT har brug for en basisspænding, der er højere sammenlignet med dens emitter. I dette kredsløb bruges modstandene som R1 & R2 til at lave delekredsløbet til at etablere portspændingen. Når kilden til E-MOSFET er direkte forbundet til GND, så er VGS = VG. Så potentialet over modstand R2 skal indstilles over VGS(th) for korrekt drift med E-MOSFET karakteristisk ligning som I D = K (V GS -I GS (th))^2. Ved at kende VG-værdien bruges den karakteristiske ligning for E-MOSFET til at etablere drænstrømmen. Men enhedskonstanten 'K' er den eneste manglende faktor, der kan beregnes for en bestemt enhed afhængigt af VGS (til) og ID (til) koordinatpar. Konstanten 'K' er afledt af den karakteristiske ligning for E-MOSFET som K = I D /(I GS -I GS (th))^2. K = I D /(I GS -I GS (th))^2. Så denne værdi bruges til andre forspændingspunkter. Denne forspænding bruger 'on' driftspunktet på den ovennævnte karakteristiske kurve. Ideen er at opsætte en drænstrøm gennem et passende udvalg af strømforsyningen og drænmodstanden. Prototypen af afløbsfeedback-kredsløbet er vist nedenfor. Dette er et ganske simpelt kredsløb, der bruger nogle grundlæggende komponenter. Denne operation forstås ved at anvende KVL. I DD = V RD + V RG + V GS I DD = jeg D R D + I G R G + V GS Her er gatestrømmen ubetydelig, så ovenstående ligning bliver I DD =I D R D +V GS og også V DS = I GS Dermed, I GS =V DS = V DD − jeg D R D Denne ligning kan bruges som grundlag for forspændingskredsløbsdesignet. Forskellen mellem enhancement mosfet og depletion mosfet inkluderer følgende. Forbedring MOSFET Udtømning MOSFET Se venligst dette link for at vide mere om – Depletion Mode MOSFET . Det applikationer af Enhancement MOSFET omfatte følgende. Det handler således om et overblik over en forbedring MOSFET – fungerer med ansøgninger. E-MOSFET kan fås i både høj- og laveffektversioner, som kun fungerer i forbedringstilstand. Her er et spørgsmål til dig, hvad er depletion MOSFET? Overførselskarakteristika
P Channel Enhancement MOSFET
Ansøgninger
Biasing of Enhancement MOSFET
Spændingsdeler Bias
Dræn feedback Bias
Enhancement MOSFET vs Depletion MOSFET
Enhancement MOSFET er også kendt som E-MOSFET.
Depletion MOSFET er også kendt som D-MOSFET.
I forbedringstilstand eksisterer kanalen i første omgang ikke og dannes af den spænding, der påføres gateterminalen.
I udtømningstilstand fremstilles kanalen permanent på transistorens konstruktionstidspunkt.
Normalt er den OFF enheden ved nul Gate (G) til Source (S) spænding.
Det er normalt en ON-enhed ved nul Gate (G) til Source (S) spænding.
Denne MOSFET kan ikke lede strøm i OFF tilstand.
Denne MOSFET kan lede strøm i OFF tilstand.
For at tænde denne MOSFET kræver den positiv gate-spænding.
For at tænde denne MOSFET kræver den negativ gatespænding.
Denne MOSFET har en diffusions- og lækstrøm.
Denne MOSFET har ikke en diffusions- og lækstrøm.
Den har ingen permanent kanal.
Den har en permanent kanal.
Spændingen ved gateterminalen er direkte proportional med strømmen ved drænterminalen.
Spændingen ved porten er omvendt proportional med strømmen ved Drain.
