Kov-oxid-polovodičový tranzistor s efektem pole (MOSFET, MOS-FET nebo MOS FET) je typ tranzistoru s efektem pole (FET), který se nejčastěji vyrábí řízenou oxidací křemíku. Má izolovanou bránu, jejíž napětí určuje vodivost zařízení.
Jeho hlavní vlastností je, že mezi kovovým hradlem a kanálem je izolační vrstva oxidu křemičitého, takže má vysoký vstupní odpor (až 1015Ω). Také se dělí na N-kanálovou trubici a P-kanálovou trubici. Obvykle jsou substrát (substrát) a zdroj S spojeny dohromady.
Podle různých režimů vedení se MOSFETy dělí na typ vylepšení a typ vyčerpání.
Takzvaný typ vylepšení znamená: když VGS=0, trubice je v odříznutém stavu. Po přidání správného VGS je většina nosičů přitahována k bráně, čímž se nosiče v této oblasti "vylepšují" a tvoří vodivý kanál. .
Režim vyčerpání znamená, že když VGS=0, vytvoří se kanál. Když je přidán správný VGS, většina nosičů může vytékat z kanálu, čímž se nosiče "vyčerpají" a trubice se vypne.
Rozlišujte důvod: Vstupní odpor JFET je více než 100 MΩ a transkonduktance je velmi vysoká, když je brána vedena, magnetické pole vnitřního prostoru je velmi snadné detekovat datový signál pracovního napětí na bráně, takže potrubí má tendenci být až nebo má tendenci být zapnuto-vypnuto. Pokud se k bráně okamžitě přidá indukční napětí těla, protože klíčové elektromagnetické rušení je silné, bude výše uvedená situace významnější. Pokud se ručička měřiče prudce vychýlí doleva, znamená to, že potrubí má tendenci být až nahoru, odpor zdroje kolektoru RDS se rozšiřuje a množství proudu kolektor-zdroj klesá IDS. Naopak ručička měřiče se prudce vychýlí doprava, což naznačuje, že potrubí má tendenci být zapnuto-vypnuto, RDS klesá a IDS stoupá. Přesný směr, ve kterém je ručička měřiče vychýlena, by však měl záviset na kladných a záporných pólech indukovaného napětí (kladné pracovní napětí nebo pracovní napětí v opačném směru) a pracovním středu potrubí.
MOSFET WINSOK DFN3x3
Vezmeme-li jako příklad kanál N, je vyroben na křemíkovém substrátu typu P se dvěma vysoce dotovanými oblastmi difúze zdroje N+ a oblastmi difuze drenáže N+, a poté jsou zdrojová elektroda S a elektroda drenáže vyvedeny v tomto pořadí. Zdroj a substrát jsou vnitřně propojeny a vždy si zachovávají stejný potenciál. Když je kolektor připojen ke kladné svorce napájecího zdroje a zdroj je připojen k záporné svorce napájecího zdroje a VGS=0, proud kanálu (tj. proud kolektoru) ID=0. Jak se VGS postupně zvyšuje, přitahován kladným hradlovým napětím, jsou mezi dvěma difúzními oblastmi indukovány záporně nabité menšinové nosiče, které tvoří kanál typu N od odtoku ke zdroji. Když je VGS větší než spínací napětí VTN elektronky (obecně asi +2V), N-kanálová elektronka začne vést a tvoří odvodňovací proud ID.
VMOSFET (VMOSFET), jeho celý název je V-groove MOSFET. Jedná se o nově vyvinuté vysoce účinné, výkonové spínací zařízení po MOSFET. Nejenže zdědí vysokou vstupní impedanci MOSFETu (≥108W), ale také malý budicí proud (asi 0,1μA). Má také vynikající vlastnosti, jako je vysoké výdržné napětí (až 1200 V), velký provozní proud (1,5 A ~ 100 A), vysoký výstupní výkon (1 ~ 250 W), dobrá linearita transkonduktance a rychlá spínací rychlost. Právě proto, že kombinuje výhody elektronek a výkonových tranzistorů, nachází široké uplatnění v napěťových zesilovačích (napěťové zesílení může dosáhnout tisíckrát), výkonových zesilovačích, spínaných zdrojích a invertorech.
Jak všichni víme, hradlo, zdroj a vývod tradičního MOSFETu jsou na čipu zhruba ve stejné horizontální rovině a jeho provozní proud teče v podstatě v horizontálním směru. Elektronka VMOS je jiná. Má dva hlavní konstrukční rysy: za prvé, kovová brána má drážkovou strukturu ve tvaru V; za druhé, má vertikální vodivost. Protože drenáž je čerpána ze zadní části čipu, ID neproudí horizontálně podél čipu, ale začíná od silně dotované oblasti N+ (zdroj S) a proudí do lehce dotované oblasti driftu N přes P kanál. Nakonec sahá svisle dolů do odtoku D. Protože se plocha průřezu toku zvětšuje, mohou jím procházet velké proudy. Vzhledem k tomu, že mezi hradlem a čipem je izolační vrstva oxidu křemičitého, je to stále izolovaný MOSFET hradla.
Výhody použití:
MOSFET je prvek řízený napětím, zatímco tranzistor je prvek řízený proudem.
MOSFETy by se měly používat, když je povoleno odebírat ze zdroje signálu pouze malé množství proudu; tranzistory by měly být používány, když je napětí signálu nízké a je povolen odběr většího proudu ze zdroje signálu. MOSFET využívá k vedení elektřiny většinové nosiče, proto se nazývá unipolární zařízení, zatímco tranzistory používají k vedení elektřiny jak většinové, tak menšinové nosiče, proto se nazývá bipolární zařízení.
Zdroj a odtok některých MOSFETů lze používat zaměnitelně a hradlové napětí může být kladné nebo záporné, což je činí flexibilnějšími než triody.
MOSFET může pracovat za podmínek velmi malého proudu a velmi nízkého napětí a jeho výrobní proces může snadno integrovat mnoho MOSFETů na křemíkový čip. Proto byl MOSFET široce používán ve velkých integrovaných obvodech.
Olueky SOT-23N MOSFET
Příslušné aplikační charakteristiky MOSFETu a tranzistoru
1. Zdroj s, hradlo g a kolektor d MOSFETu odpovídají emitoru e, bázi b a kolektoru c tranzistoru. Jejich funkce jsou podobné.
2. MOSFET je proudové zařízení řízené napětím, iD je řízeno vGS a jeho koeficient zesílení gm je obecně malý, takže schopnost zesílení MOSFETu je špatná; tranzistor je proudově řízené proudové zařízení a iC je řízeno iB (nebo iE).
3. Brána MOSFET neodebírá téměř žádný proud (ig»0); zatímco báze tranzistoru vždy odebírá určitý proud, když tranzistor pracuje. Vstupní odpor hradla MOSFETu je proto vyšší než vstupní odpor tranzistoru.
4. MOSFET se skládá z vícenásobných nosných zapojených do vedení; tranzistory mají dvě nosné, multinosné a menšinové, které se podílejí na vedení. Koncentrace menšinových nosičů je značně ovlivněna faktory, jako je teplota a radiace. Proto mají MOSFETy lepší teplotní stabilitu a silnější radiační odolnost než tranzistory. MOSFETy by se měly používat tam, kde se podmínky prostředí (teplota atd.) velmi liší.
5. Když jsou zdrojový kov a substrát MOSFET spojeny dohromady, lze zdroj a odtok používat zaměnitelně a charakteristiky se mění jen málo; zatímco když se kolektor a emitor triody používají zaměnitelně, charakteristiky jsou velmi odlišné. Hodnota β se hodně sníží.
6. Koeficient šumu MOSFET je velmi malý. MOSFET by měl být používán co nejvíce ve vstupním stupni nízkošumových zesilovacích obvodů a obvodů, které vyžadují vysoký odstup signálu od šumu.
7. MOSFET i tranzistor mohou tvořit různé zesilovací obvody a spínací obvody, ale první z nich má jednoduchý výrobní proces a má výhody nízké spotřeby energie, dobré tepelné stability a širokého rozsahu provozního napájecího napětí. Proto je široce používán v rozsáhlých a velmi rozsáhlých integrovaných obvodech.
8. Tranzistor má velký zapínací odpor, zatímco MOSFET má malý zapínací odpor, pouze několik set mΩ. V současných elektrických zařízeních se MOSFETy obecně používají jako spínače a jejich účinnost je poměrně vysoká.
MOSFET zapouzdření WINSOK SOT-323
MOSFET vs. bipolární tranzistor
MOSFET je napěťově řízené zařízení a hradlo v podstatě nebere žádný proud, zatímco tranzistor je proudově řízené zařízení a báze musí odebírat určitý proud. Proto, když je jmenovitý proud zdroje signálu extrémně malý, měl by být použit MOSFET.
MOSFET je vodič s více nosnými, přičemž na vedení se podílejí oba nosiče tranzistoru. Vzhledem k tomu, že koncentrace menšinových nosičů je velmi citlivá na vnější podmínky, jako je teplota a záření, je MOSFET vhodnější pro situace, kdy se prostředí výrazně mění.
Kromě použití jako zesilovací zařízení a ovladatelné spínače, jako jsou tranzistory, lze MOSFETy použít také jako napěťově řízené proměnné lineární odpory.
Zdroj a vývod MOSFETu mají symetrickou strukturu a lze je používat zaměnitelně. Napětí brány-zdroje MOSFET v režimu vyčerpání může být kladné nebo záporné. Proto je použití MOSFETů flexibilnější než tranzistory.
Čas odeslání: 13. října 2023
