N-kanal MOSFET: Kredsløb, arbejde, forskelle og dets applikationer

MOSFET er en slags transistor, og den kaldes også IGFET (Insulated Gate Field Effect Transistor) eller MIFET (Metal Insulator Field Effect Transistor). I en MOSFET , er kanalen og porten adskilt gennem et tyndt SiO2-lag, og de danner en kapacitans, der ændres med portspændingen. Så MOSFET fungerer som en MOS-kondensator, der styres gennem input-gate til kildespænding. Således kan MOSFET også bruges som en spændingsstyret kondensator. Strukturen af ​​MOSFET svarer til MOS-kondensatoren, fordi siliciumbasen i denne kondensator er p-type.

Disse er klassificeret i fire typer p-kanalforbedring, n-kanalforbedring, p-kanaludtømning og n-kanaludtømning. Denne artikel diskuterer en af ​​de typer MOSFET-lignende N-kanal MOSFET – arbejde med applikationer.

Hvad er N Channel MOSFET?

En type MOSFET, hvor MOSFET-kanalen er sammensat af et flertal af ladningsbærere som strømbærere som elektroner, er kendt som N-kanal MOSFET. Når denne MOSFET er tændt, vil størstedelen af ​​ladebærere bevæge sig gennem kanalen. Denne MOSFET er en kontrast til P-Channel MOSFET.

Denne MOSFET inkluderer N - kanalregionen, som er placeret i midten af ​​source & drain terminalerne. Det er en tre-terminal enhed, hvor terminalerne er G (gate), D(drain) og S (kilde). I denne transistor er source & drain stærkt doteret n+ region & kroppen eller substratet er af P-type.

Arbejder

Denne MOSFET inkluderer en N-kanal region, som er placeret i midten af ​​source & drain terminalerne. Det er en enhed med tre terminaler, hvor terminalerne er G (gate), D(drain) og S (kilde). I denne FET er source & drain stærkt doteret n+ region & kroppen eller substratet er af P-type.

Her skabes kanalen ved ankomsten af ​​elektroner. +ve-spændingen tiltrækker også elektroner fra både n+ source- og drænregionerne ind i kanalen. Når en spænding er påført mellem afløbet og kilderne, flyder strømmen frit mellem kilden og afløbet, og spændingen ved porten styrer simpelthen ladebærerne elektronerne i kanalen. På samme måde, hvis vi anvender -ve spænding ved gateterminalen, dannes der en hulkanal under oxidlaget.

N kanal MOSFET-symbol

N-kanals MOSFET-symbolet er vist nedenfor. Denne MOSFET inkluderer tre terminaler som source, drain og gate. For n-kanals mosfet er pilens symbolretning indad. Så pilesymbolet angiver kanaltypen som P-kanal eller N-kanal.

N-kanal MOSFET-kredsløb

Det kredsløbsdiagram til styring af en børsteløs jævnstrømsventilator ved hjælp af N-kanals mosfet og Arduino Uno rev3 er vist nedenfor. Dette kredsløb kan bygges med et Arduino Uno rev3-kort, n-kanals mosfet, en børsteløs DC-blæser og tilslutningsledninger.

MOSFET'en, der bruges i dette kredsløb, er 2N7000 N-kanal MOSFET, og den er en forbedringstype, så vi bør indstille udgangspinden på Arduino til høj for at give strøm til blæseren.

Forbindelserne til dette kredsløb følger som;

• Forbind MOSFET'ens kildestift til GND
• Gatebenet på MOSFET er forbundet til ben 2 på Arduino.
• Drænstiften på MOSFET til blæserens sorte farvetråd.
• Den røde farvetråd på den børsteløse jævnstrømsventilator er forbundet til brødbrættets positive skinne.
• Der skal gives en ekstra forbindelse fra Arduino 5V-stiften til breadboardets positive skinne.

Generelt bruges en MOSFET til at skifte og forstærke signaler. I dette eksempel bruges denne mosfet som en switch, der inkluderer tre terminaler som gate, source & drain. Den n-kanals MOSFET er en type spændingsstyret enhed, og disse MOSFET'er er tilgængelige i to typer ekstraudstyrs-mosfet og depletion-mosfet.

Generelt er en forstærket MOSFET slukket, når Vgs'en (gate-source spænding) er 0V, så der skal leveres en spænding til gateterminalen, så strømmen løber gennem dræn-kildekanalen. Hvorimod udtømnings-MOSFET generelt er tændt, når Vgs (gate-source spænding) er 0V, så strømmen løber gennem drænet til source-kanalen, indtil en +ve-spænding er givet ved gateterminalen.

Kode

void setup() {
// sæt din opsætningskode her, for at køre én gang:
pinMode(2, OUTPUT);

}

void loop() {
// sæt din hovedkode her, for at køre gentagne gange:
digitalWrite(2, HIGH);
forsinkelse(5000);
digitalWrite(2, LAV);
forsinkelse(5000);
}

Når 5V-forsyningen gives til gateterminalen på mosfet, vil den børsteløse jævnstrømsblæser blive tændt. På samme måde, når 0v er givet til gateterminalen på mosfet, vil ventilatoren blive slukket.

Typer af N-kanal MOSFET

N-kanal MOSFET er en spændingsstyret enhed, der er klassificeret i to typer forbedringstype og udtømningstype.

N Channel Enhancement MOSFET

En forstærkningstype N-kanal MOSFET er generelt slukket, når gate-til-kilde-spændingen er nul volt, og der bør derfor tilføres en spænding til gate-terminalen, således at strømmen tilføres gennem dræn-kildekanalen.

Funktionen af ​​n-kanals-forbedrings-MOSFET er den samme som forbedring-p-kanal-MOSFET bortset fra konstruktionen og driften. I denne type MOSFET kan et p-type substrat, der er let doteret, danne enhedens krop. Kilde- og afløbsområderne er kraftigt dopet med n-type urenheder.

Her er kilden og kroppen almindeligvis forbundet til jordterminalen. Når vi først påfører en positiv spænding til gateterminalen, vil minoritetsladningsbærerne af p-type substrat tiltrække mod gateterminalen på grund af portens positivitet og tilsvarende kapacitive effekt.

De fleste ladningsbærere som elektroner og minoritetsladningsbærere af p-type substrat vil blive tiltrukket mod gateterminalen, så den danner et negativt udækket ionlag under det dielektriske lag ved at rekombinere elektroner med huller.

Hvis vi øger den positive portspænding kontinuerligt, vil rekombinationsprocessen blive mættet efter tærskelspændingsniveauet, hvorefter ladningsbærere som elektroner vil begynde at opbygge sig på stedet for at danne en fri elektron-ledende kanal. Disse frie elektroner vil også komme fra den stærkt dopede kilde og dræne området af n-type.

Hvis vi anvender +ve spænding ved afløbsterminalen, vil strømmen være der i hele kanalen. Så kanalmodstanden vil afhænge af de frie ladningsbærere som elektroner i kanalen, og igen vil disse elektroner afhænge af enhedens gatepotentiale i kanalen. Når den frie elektronkoncentration danner kanalen, og strømmen af ​​strøm gennem kanalen vil blive forbedret på grund af stigningen i portspændingen.

N Kanaludtømning MOSFET

Generelt aktiveres denne MOSFET, når spændingen ved gate til kilden er 0V, derfor strømforsyning fra drænet til kildekanalen, indtil en positiv spænding påføres ved gate (G) terminalen. N-kanals-udtømnings-MOSFET-funktionen er anderledes sammenlignet med n-kanal-forstærknings-MOSFET. I denne MOSFET er det anvendte substrat en p-type halvleder.

I denne MOSFET er både source- og drain-regionerne stærkt dopede n-type halvledere. Mellemrummet mellem både source- og dræn-regionerne er spredt gennem n-type urenheder.

Når vi først anvender en potentialforskel mellem kilde- og drænterminaler, flyder strømmen gennem substratets n-region. Når vi anvender en -ve spænding ved gateterminalen, vil ladningsbærerne som elektroner blive ophævet og flyttet ned i n-regionen lige under det dielektriske siliciumdioxidlag.

Følgelig vil der være positive udækkede ionlag under det dielektriske SiO2-lag. Så på denne måde vil en udtømning af ladningsbærere forekomme i kanalen. Således vil den samlede kanals ledningsevne blive reduceret.

I denne tilstand, når den samme spænding påføres ved afløbsterminalen, vil strømmen ved afløbet blive reduceret. Her har vi observeret, at drænstrømmen kan styres ved at ændre udtømningen af ​​ladningsbærere i kanalen, så det er kendt som udtømnings-MOSFET.

Her er porten i et -ve potentiale, afløbet er i et +ve potentiale og kilden er på '0' potentiale. Som et resultat er spændingsforskellen mere mellem dræn til gate end source til gate, derfor er udtømningslagets bredde mere mod drænet end kilden.

Forskellen mellem N Channel MOSFET og P Channel MOSFET

Forskellen mellem n-kanal og p-kanal mosfet inkluderer følgende.

Sådan testes en N Channel MOSFET

De trin, der er involveret i at teste N-kanal MOSFET, er diskuteret nedenfor.

• For at teste en n-kanals MOSFET bruges et analogt multimeter. Til det skal vi placere knappen i 10K-området.
• For at teste denne MOSFET skal du først placere den sorte sonde på afløbsstiften på MOSFET'en og den røde sonde på gatestiften for at aflade intern kapacitans i MOSFET'en.
• Flyt derefter den røde farvesonde til kildestiften, mens den sorte sonde stadig er på drænstiften
• Brug højre finger til at røre både gate- og drænstifterne, så vi kan observere, at markøren på det analoge multimeter vil dreje til side til midterområdet af målerens skala.
• Fjern den røde sonde på multimeteret og også højre finger fra kildestiften på MOSFET, og anbring derefter igen fingeren på den røde sonde og kildestift, markøren vil stadig forblive i midten af ​​multimeterskalaen.
• For at aflade den skal vi fjerne den røde sonde og kun en enkelt gangs berøring af portstiften. Til sidst vil dette aflade den interne kapacitans igen.
• Nu skal en rød sonde bruges igen for at røre ved kildestiften, så vil multimeterets viser slet ikke afbøjes, da du tidligere har afladet den ved blot at røre ved gatestiften.

Egenskaber

N-kanal MOSFET har to karakteristika som drænegenskaber og overførselskarakteristika.

Afløbsegenskaber

Drænegenskaberne for N-kanal mosfet omfatter følgende.

• Drain-egenskaberne for den n-kanals mosfet er plottet mellem udgangsstrømmen og VDS, der er kendt som Drain to source-spænding VDS.
• Som vi kan se i diagrammet, plotter vi de aktuelle værdier for forskellige Vgs-værdier. Så vi kan se forskellige plots af drænstrøm i diagrammet som laveste Vgs-værdi, maksimale Vgs-værdier osv.
• I ovenstående karakteristika vil strømmen forblive konstant efter en vis drænspænding. Derfor kræves minimumsspænding for afløbet til kilden for at fungere MOSFET.
• Så når vi øger 'Vgs' så vil kanalbredden blive øget og hvilket resulterer i mere ID (drænstrøm).

Overførselskarakteristika

Overførselsegenskaberne for N-kanal mosfet omfatter følgende.

• Overførselsegenskaberne er også kendt som transkonduktanskurven, som er plottet mellem indgangsspændingen (Vgs) og udgangsstrømmen (ID).
• Til at begynde med, når der ikke er nogen gate til kildespænding (Vgs), vil der flyde meget mindre strøm som i mikroampere.
• Når gate-til-kildespændingen er positiv, øges drænstrømmen gradvist.
• Bagefter er der en hurtig stigning inden for drænstrøm svarende til stigning i vgs.
• Drænstrømmen kan opnås gennem Id= K (Vgsq- Vtn)^2.

Ansøgninger

Det applikationer af n-kanal mosfe t inkludere følgende.

• Disse MOSFET'er bruges ofte i lavspændingsenhedsapplikationer som en fuld bro og B6-broarrangement ved hjælp af motoren og en DC-kilde.
• Disse MOSFET'er er nyttige til at skifte den negative forsyning til motoren i den modsatte retning.
• En n-kanal MOSFET opererer i mætnings- og afskæringsområder. så fungerer det som et koblingskredsløb.
• Disse MOSFET'er bruges til at tænde/slukke LAMP eller LED.
• Disse foretrækkes i højstrømsanvendelser.

Det handler således om et overblik over n kanal mosfet – arbejder med ansøgninger. Her er et spørgsmål til dig, hvad er p channel mosfet?