Miksi MOSFETien jännite ohjataan?

MOSFETejä (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistore) kutsutaan jänniteohjatuiksi laitteiksi pääasiassa siksi, että niiden toimintaperiaate perustuu pääasiassa hilajännitteen (Vgs) ohjaamiseen nieluvirran (Id) yli sen sijaan, että se ohjaisi virtaa. pätee bipolaarisiin transistoreihin (kuten BJT). Seuraavassa on yksityiskohtainen selitys MOSFETistä jänniteohjattavana laitteena:

Toimintaperiaate

Portin jännitteen säätö:MOSFETin sydän on sen portin, lähteen ja viemärin sekä portin alla olevan eristyskerroksen (yleensä piidioksidi) välisessä rakenteessa. Kun hilaan syötetään jännite, eristävän kerroksen alle syntyy sähkökenttä, joka muuttaa lähteen ja viemärin välisen alueen johtavuutta.

Johtavan kanavan muodostus:N-kanavaisten MOSFET-laitteiden kohdalla, kun hilajännite Vgs on riittävän korkea (yli tietyn arvon, jota kutsutaan kynnysjännitteeksi Vt), hilan alla olevassa P-tyypin substraatissa olevat elektronit vetäytyvät eristävän kerroksen alapuolelle muodostaen N- tyyppinen johtava kanava, joka mahdollistaa johtavuuden lähteen ja viemärin välillä. Kääntäen, jos Vgs on pienempi kuin Vt, johtavaa kanavaa ei muodostu ja MOSFET on katkaisutilassa.

Tyhjennysvirran ohjaus:nieluvirran Id kokoa ohjataan pääasiassa hilajännitteellä Vgs. Mitä korkeampi Vgs, sitä leveämpi johtava kanava muodostuu ja sitä suurempi on nieluvirta Id. Tämä suhde sallii MOSFETin toimia jänniteohjatun virtalaitteena.

Pietsokarakterisoinnin edut

Korkea tuloimpedanssi:MOSFETin tuloimpedanssi on erittäin korkea, koska hila ja lähde-nielualue on eristetty eristekerroksella, ja hilavirta on lähes nolla, mikä tekee siitä hyödyllisen piireissä, joissa vaaditaan suurta tuloimpedanssia.

Matala melu:MOSFETit tuottavat suhteellisen vähän kohinaa toiminnan aikana, mikä johtuu suurelta osin niiden korkeasta tuloimpedanssista ja yksinapaisesta kantoaaltojohtamismekanismista.

Nopea vaihtonopeus:Koska MOSFETit ovat jänniteohjattuja laitteita, niiden kytkentänopeus on yleensä nopeampi kuin bipolaarisilla transistoreilla, joiden on käytävä läpi varauksen varastointi- ja vapautusprosessi kytkennän aikana.

Alhainen virrankulutus:Käytössä-tilassa MOSFETin nielulähdevastus (RDS(on)) on suhteellisen alhainen, mikä auttaa vähentämään virrankulutusta. Myös katkaisutilassa staattinen tehonkulutus on hyvin pieni, koska hilavirta on lähes nolla.

Yhteenvetona voidaan todeta, että MOSFETejä kutsutaan jänniteohjatuiksi laitteiksi, koska niiden toimintaperiaate perustuu vahvasti nieluvirran ohjaukseen hilajännitteellä. Tämä jänniteohjattu ominaisuus tekee MOSFETeista lupaaviksi monenlaisiin sovelluksiin elektronisissa piireissä, erityisesti missä tarvitaan suurta tuloimpedanssia, alhaista kohinaa, nopeaa kytkentänopeutta ja pientä virrankulutusta.