Metallioksidipuolijohde-kenttätransistori (MOSFET, MOS-FET tai MOS FET) on eräänlainen kenttätransistori (FET), joka on yleisimmin valmistettu piin kontrolloidulla hapetuksella. Siinä on eristetty portti, jonka jännite määrää laitteen johtavuuden.
Sen pääominaisuus on, että metalliportin ja kanavan välissä on piidioksidia eristävä kerros, joten sillä on korkea tuloresistanssi (jopa 1015Ω). Se on myös jaettu N-kanavaiseen putkeen ja P-kanavaiseen putkeen. Yleensä substraatti (substraatti) ja lähde S on kytketty toisiinsa.
Eri johtavuustilojen mukaan MOSFETit jaetaan tehostustyyppiin ja tyhjennystyyppiin.
Ns. parannustyyppi tarkoittaa: kun VGS=0, putki on katkaisutilassa. Oikean VGS:n lisäämisen jälkeen useimmat kantoaaltoja houkuttelevat porttia, mikä "tehostaa" kantoaaltoja tällä alueella ja muodostaa johtavan kanavan. .
Tyhjennystila tarkoittaa, että kun VGS=0, muodostuu kanava. Kun oikea VGS lisätään, useimmat kantolaitteet voivat virrata ulos kanavasta, mikä "tyhjentää" kantoaaltoja ja sammuttaa putken.
Erottele syy: JFET:n tuloresistanssi on yli 100MΩ ja transkonduktanssi on erittäin korkea, kun portti on johdettu, sisätilan magneettikenttä on erittäin helppo havaita portin työjännitedatasignaali, joten putkisto pyrkii olla valmiina tai yleensä on-off. Jos kehon induktiojännite lisätään välittömästi porttiin, koska avaimen sähkömagneettinen häiriö on voimakas, yllä oleva tilanne on merkittävämpi. Jos mittarin neula poikkeaa jyrkästi vasemmalle, se tarkoittaa, että putkisto pyrkii olemaan ylöspäin, nielulähdevastus RDS laajenee ja nielun lähdevirran määrä pienentää IDS:ää. Sitä vastoin mittarin neula poikkeaa jyrkästi oikealle, mikä osoittaa, että putkilinjalla on taipumus olla päällä-pois, RDS laskee ja IDS nousee. Kuitenkin tarkan suunnan, johon mittarin neula taipuu, tulisi riippua indusoidun jännitteen positiivisesta ja negatiivisesta napasta (positiivisen suunnan käyttöjännite tai vastasuuntainen käyttöjännite) ja putkilinjan toimivasta keskipisteestä.
WINSOK DFN3x3 MOSFET
Esimerkkinä N-kanavasta otetaan se P-tyypin piisubstraatille, jossa on kaksi voimakkaasti seostettua lähdediffuusioaluetta N+ ja nielun diffuusioaluetta N+, ja sitten lähdeelektrodi S ja nieluelektrodi D johdetaan ulos vastaavasti. Lähde ja substraatti on kytketty sisäisesti, ja ne säilyttävät aina saman potentiaalin. Kun nielu on kytketty teholähteen positiiviseen napaan ja lähde on kytketty teholähteen negatiiviseen napaan ja VGS=0, kanavavirta (eli nieluvirta) ID=0. Kun VGS kasvaa asteittain positiivisen hilajännitteen vetämänä, negatiivisesti varautuneita vähemmistökantoaaltoja indusoituu kahden diffuusioalueen väliin, muodostaen N-tyypin kanavan nielusta lähteeseen. Kun VGS on suurempi kuin putken käynnistysjännite VTN (yleensä noin +2V), N-kanavainen putki alkaa johtaa muodostaen nieluvirran ID.
VMOSFET (VMOSFET), sen koko nimi on V-ura MOSFET. Se on äskettäin kehitetty erittäin tehokas virrankytkentälaite MOSFETin jälkeen. Se ei peri ainoastaan MOSFETin korkeaa tuloimpedanssia (≥108 W), vaan myös pienen käyttövirran (noin 0,1 μA). Sillä on myös erinomaiset ominaisuudet, kuten korkea kestojännite (jopa 1200V), suuri käyttövirta (1,5A ~ 100A), korkea lähtöteho (1 ~ 250W), hyvä transkonduktanssi lineaarisuus ja nopea kytkentänopeus. Juuri siksi, että siinä yhdistyvät tyhjiöputkien ja tehotransistoreiden edut, sitä käytetään laajalti jännitevahvistimissa (jännitteen vahvistus voi olla tuhansia kertoja), tehovahvistimissa, hakkuriteholähteissä ja inverttereissä.
Kuten kaikki tiedämme, perinteisen MOSFETin portti, lähde ja nielu ovat suunnilleen samassa vaakatasossa sirulla ja sen käyttövirta kulkee periaatteessa vaakasuunnassa. VMOS-putki on erilainen. Siinä on kaksi tärkeintä rakenteellista ominaisuutta: ensinnäkin metalliportissa on V-muotoinen urarakenne; toiseksi sillä on pystysuora johtavuus. Koska nielu vedetään sirun takaa, ID ei virtaa vaakasuunnassa sirua pitkin, vaan alkaa voimakkaasti seostetulta N+-alueelta (lähde S) ja virtaa kevyesti seostetulle N-drift-alueelle P-kanavan kautta. Lopuksi se ulottuu pystysuoraan alaspäin valumaan D. Koska virtauksen poikkipinta-ala kasvaa, suuret virrat voivat kulkea läpi. Koska portin ja sirun välissä on piidioksidia eristävä kerros, se on silti eristetty MOSFET.
Käytön edut:
MOSFET on jänniteohjattu elementti, kun taas transistori on virtaohjattu elementti.
MOSFETejä tulee käyttää, kun signaalilähteestä voidaan ottaa vain pieni määrä virtaa; Transistoreita tulee käyttää, kun signaalin jännite on alhainen ja signaalin lähteestä saa ottaa enemmän virtaa. MOSFET käyttää pääkantoaaltoja sähkön johtamiseen, joten sitä kutsutaan unipolaariseksi laitteeksi, kun taas transistorit käyttävät sekä enemmistökantoaaltoja että vähemmistökantoaaltoja sähkön johtamiseen, joten sitä kutsutaan kaksinapaiseksi laitteeksi.
Joidenkin MOSFETien lähdettä ja nielua voidaan käyttää vaihtokelpoisesti, ja hilajännite voi olla positiivinen tai negatiivinen, mikä tekee niistä joustavampia kuin triodit.
MOSFET voi toimia hyvin pienellä virralla ja erittäin alhaisella jännitteellä, ja sen valmistusprosessilla voidaan helposti integroida monia MOSFETejä piisirulle. Siksi MOSFETiä on käytetty laajalti suurissa integroiduissa piireissä.
Olueky SOT-23N MOSFET
MOSFETin ja transistorin vastaavat sovellusominaisuudet
1. MOSFETin lähde s, hila g ja nielu d vastaavat transistorin emitteriä e, kantaa b ja kollektoria c. Niiden toiminnot ovat samanlaiset.
2. MOSFET on jänniteohjattu virtalaite, iD:tä ohjaa vGS, ja sen vahvistuskerroin gm on yleensä pieni, joten MOSFETin vahvistuskyky on huono; transistori on virtaohjattu virtalaite, ja iC:tä ohjaa iB (tai iE).
3. MOSFET-portti ei käytä lähes lainkaan virtaa (ig»0); kun taas transistorin kanta ottaa aina tietyn virran transistorin toimiessa. Siksi MOSFETin hilatuloresistanssi on suurempi kuin transistorin tuloresistanssi.
4. MOSFET koostuu johtamiseen osallistuvista monikantoaaloista; transistoreilla on kaksi kantoaaltoa, monikantoaalto ja vähemmistökantoaalto, jotka ovat mukana johtamisessa. Vähemmistökantaja-aineiden pitoisuuteen vaikuttavat suuresti sellaiset tekijät kuin lämpötila ja säteily. Siksi MOSFETeillä on parempi lämpötilan stabiilisuus ja vahvempi säteilynkestävyys kuin transistoreilla. MOSFETejä tulee käyttää paikoissa, joissa ympäristöolosuhteet (lämpötila jne.) vaihtelevat suuresti.
5. Kun lähdemetalli ja MOSFETin substraatti liitetään yhteen, lähdettä ja viemäriä voidaan käyttää vaihtokelpoisesti, ja ominaisuudet muuttuvat vähän; kun taas triodin kollektoria ja emitteriä käytetään vaihtokelpoisesti, ominaisuudet ovat hyvin erilaisia. β-arvo pienenee paljon.
6. MOSFETin kohinakerroin on hyvin pieni. MOSFETiä tulisi käyttää mahdollisimman paljon vähäkohinaisten vahvistinpiirien ja korkeaa signaali-kohinasuhdetta vaativien piirien tulovaiheessa.
7. Sekä MOSFET että transistori voivat muodostaa erilaisia vahvistinpiirejä ja kytkentäpiirejä, mutta ensimmäisellä on yksinkertainen valmistusprosessi ja sen edut ovat alhainen virrankulutus, hyvä lämmönkestävyys ja laaja käyttöjännitealue. Siksi sitä käytetään laajalti suurissa ja erittäin suurissa integroiduissa piireissä.
8. Transistorilla on suuri päällekytkentäresistanssi, kun taas MOSFETillä on pieni päällekytkentäresistanssi, vain muutama sata mΩ. Nykyisissä sähkölaitteissa MOSFETejä käytetään yleensä kytkiminä ja niiden hyötysuhde on suhteellisen korkea.
WINSOK SOT-323 kapseloitu MOSFET
MOSFET vs. bipolaarinen transistori
MOSFET on jänniteohjattu laite, ja portti ei periaatteessa ota virtaa, kun taas transistori on virtaohjattu laite, ja kannan on otettava tietty virta. Siksi, kun signaalilähteen nimellisvirta on erittäin pieni, on käytettävä MOSFET:iä.
MOSFET on monikantojohdin, kun taas transistorin molemmat kantoaallot osallistuvat johtamiseen. Koska vähemmistökantoaaltojen pitoisuus on erittäin herkkä ulkoisille olosuhteille, kuten lämpötilalle ja säteilylle, MOSFET sopii paremmin tilanteisiin, joissa ympäristö muuttuu suuresti.
Sen lisäksi, että MOSFETiä käytetään vahvistina ja ohjattavina kytkiminä, kuten transistoreina, niitä voidaan käyttää myös jänniteohjattuina muuttuvina lineaarivastuksina.
MOSFETin lähde ja nielu ovat rakenteeltaan symmetrisiä ja niitä voidaan käyttää vaihtokelpoisesti. Tyhjennysmoodin MOSFETin hilalähdejännite voi olla positiivinen tai negatiivinen. Siksi MOSFETien käyttö on joustavampaa kuin transistorit.
Postitusaika: 13.10.2023
