Mint MOS -szállító, gyakran megkérdezik tőlem a MOSFET működésének elvét. Ennek megértése elengedhetetlen az elektronikában részt vevő személyek számára, függetlenül attól, hogy mérnök, hobbi vagy vagy valaki, akit érdekel a modern eszközök mögött meghúzódó technológia. Ebben a blogbejegyzésben a MOSFET működésének, annak felépítésének és alkalmazásainak részleteibe merítem.
Egy mosfet felépítése
A MOSFET vagy a fém-oxid-escemorter mező-effektus tranzisztor egy olyan tranzisztor típusa, amely elektromos mezőt használ az áram áramlásának szabályozására. Három fő terminálból áll: a forrás (ok), a csatorna (D) és a kapu (G). Van egy szubsztrát is, amely jellemzően olyan félvezető anyag, mint a szilícium.
A MOSFET alapszerkezete két típusra osztható: N-csatorna és P-csatorna. Egy N-csatornás MOSFET-ben a forrás és a csatorna N-típusú félvezető anyagból készül, míg a szubsztrát p-típusú. Ezzel szemben egy p-csatornás MOSFET-ben a forrás és a csatorna P-típusú, a szubsztrát pedig N-típusú.
A kaput elválasztják a szubsztráttól egy vékony, szigetelő oxidréteggel, általában szilícium -dioxiddal. Ez a szigetelő réteg adja a MOSFET nagy bemeneti impedanciáját, azaz nagyon kevés áramot húz a bemeneti jelből.
Üzemi üzemmódok
A MOSFET két fő módban működhet: a javítási mód és a kimerülési mód.
Javító mód
Engedélyezés módban a MOSFET általában ki van kapcsolva, vagyis a forrás és a lefolyó között nincs áram, amikor a kapura nincs feszültség. Ha a kapura pozitív feszültséget (N-csatornás MOSFET esetén) vagy negatív feszültséget (p-csatornás MOSFET-hez) alkalmaznak, akkor az elektromos mezőt jönnek létre a szigetelő rétegen.
Ez az elektromos mező vonzza a töltőhordozókat (elektronok egy N-csatornás MOSFET-ben és lyukakat egy p-csatornás MOSFET-ben) a kapu alatti régióba, amely vezetőképes csatornát képez a forrás és a lefolyó között. Ahogy a kapu feszültsége növekszik, növekszik a csatornában lévő töltéshordozók száma, és a csatorna vezetőképessége is növekszik, lehetővé téve, hogy nagyobb áram áramoljon a forrás és a lefolyó között.
Kimerülési mód
A kimerülési módban a MOSFET általában be van kapcsolva, vagyis az áram áramlik a forrás és a lefolyó között, még akkor is, ha a kapura nincs feszültség. Amikor az ellenkező polaritás feszültségét alkalmazzák a kapura, a kapu feszültség által létrehozott elektromos mező visszatartja a csatorna töltőhordozóit, csökkentve a csatorna vezetőképességét és csökkentve a forrás és a lefolyó közötti áramáramot.
Váltási művelet
A MOSFET egyik leggyakoribb alkalmazása váltásként. Egy kapcsolóáramkörben a MOSFET -et használják a terhelés (például egy izzó vagy motor) be- és kikapcsolásához.
Amikor a MOSFET -et kapcsolóként használják, akkor a küszöböt vagy a telítettségi régióban működik. A küszöbrégióban a kapu feszültsége a küszöbfeszültség alatt van, és a MOSFET ki van kapcsolva, vagyis a forrás és a lefolyó között nincs áram. A telítettségi régióban a kapu feszültsége meghaladja a küszöbfeszültséget, és a MOSFET be van kapcsolva, azaz a forrás és a lefolyó között alacsony ellenállási út van, lehetővé téve az áram áramlását a terhelésen.
A MOSFET kapcsolóként történő használatának előnye a magas kapcsolási sebesség és az alacsony energiafogyasztás. A MOSFET-ek nagyon gyorsan be- és kikapcsolhatnak, így alkalmassá válnak a magas frekvenciájú alkalmazásokhoz. Ezenkívül nagy bemeneti impedanciájuk miatt nagyon kevés áramot vonnak le a vezérlőjelből, csökkentve az energiafogyasztást.
Erősítési művelet
A MOSFET -ek erősítőként is használhatók. Egy erősítő áramkörben a MOSFET -et egy kis bemeneti jel erősítésére használják egy nagyobb kimeneti jelre.
Amikor egy kis bemeneti jelet alkalmaznak a MOSFET kapujára, ez kis változást okoz a kapu feszültségében. A kapu feszültségének ez a változása a csatorna vezetőképességének megfelelő változását okozza, ami viszont a forrás és a lefolyó közötti áramlás változást okozza. A kimeneti jel, amelyet a lefolyóból vettek, a bemeneti jel amplifikált változata.
A MOSFET erősítő nyereségét a MOSFET transzkonduktivitása határozza meg, ami azt méri, hogy a lefolyóáram mennyiben változnak a kapu feszültségének adott változásához.
Alkalmazások
A MOSFET -eket sokféle alkalmazásban használják, beleértve a tápegységeket, a motorvezérlést, az audio erősítőket és a digitális áramköröket.
A tápegységekben a MOSFET -eket kapcsolókként használják a terhelés áramlásának áramlásának szabályozására. Meg tudják kezelni a nagyfeszültségeket és az áramokat, így alkalmassá teszik őket nagy teljesítményű alkalmazásokhoz.
A motorvezérlés során a MOSFET -eket használják a motorok sebességének és irányának szabályozására. Ha a MOSFET -eket különböző időpontokban be- és kikapcsolja, a motoron keresztül áramló áram vezérelhető, lehetővé téve a motor számára, hogy különböző sebességgel és különböző irányban futhasson.
Az audio erősítőkben a MOSFET -eket használják az audio jel erősítésére. Kiváló minőségű amplifikációt tudnak biztosítani alacsony torzítással, így alkalmassá teszik azokat a nagy hűségű audiorendszerekhez.
A digitális áramkörökben a MOSFET -eket logikai kapukként használják a digitális műveletek végrehajtására. Használhatók összetett digitális áramkörök, például mikroprocesszorok és memória chipek felépítésére.
Következtetés
Összegezve, a MOSFET működési elve egy csatorna vezetőképességének ellenőrzésén alapul a forrás és a lefolyó között a kapu feszültség által létrehozott elektromos mező által. A MOSFET -ek akár fejlesztési módban, akár kimerülési módban is működhetnek, és kapcsolókként vagy erősítőként használhatók sokféle alkalmazásban.
Mint MOS-beszállító, kiváló minőségű MOSFET-eket kínálok, amelyek alkalmasak különböző alkalmazásokhoz. Ha érdekli a MOSFET -ek vásárlása, vagy bármilyen kérdése van a működésükkel kapcsolatban, kérjük, nyugodtan kezdeményezzen kapcsolatot a beszerzési tárgyalásokhoz]. Kínálunk más kapcsolódó termékeket is, példáulMOS,Nem aktív ehető élesztő, ésÉlesztősejtfal- Vegye fel velünk a kapcsolatot ma, hogy megvitassa az Ön konkrét követelményeit.
Referenciák
- Streetman, BG és Banerjee, SK (2006). Szilárdtest elektronikus eszközök. Prentice Hall.
- Sedra, AS, és Smith, KC (2010). Mikroelektronikus áramkörök. Oxford University Press.
