A fém-oxid-félvezető térhatású tranzisztor (MOSFET, MOS-FET vagy MOS FET) egyfajta térhatású tranzisztor (FET), amelyet leggyakrabban szilícium szabályozott oxidációjával állítanak elő. Szigetelt kapuval rendelkezik, melynek feszültsége határozza meg a készülék vezetőképességét.
Fő jellemzője, hogy a fémkapu és a csatorna között szilícium-dioxid szigetelő réteg található, így nagy bemeneti ellenállással rendelkezik (akár 1015Ω). N-csatornás csőre és P-csatornás csőre is fel van osztva. Általában a hordozó (szubsztrát) és az S forrás össze van kötve.
A különböző vezetési módok szerint a MOSFET-eket fokozási és kimerítési típusokra osztják.
Az úgynevezett fokozási típus azt jelenti: ha VGS=0, akkor a cső levágott állapotban van. A megfelelő VGS hozzáadása után a legtöbb vivő a kapuhoz vonzódik, ezáltal "feljavítja" a vivőket ezen a területen, és vezető csatornát képez. .
A kimerítési mód azt jelenti, hogy ha VGS=0, akkor csatorna jön létre. Ha a megfelelő VGS-t adjuk hozzá, a legtöbb vivő kifolyhat a csatornából, így "kimerítve" a vivőket és kikapcsolja a csövet.
Határozza meg az okot: a JFET bemeneti ellenállása több mint 100 MΩ, és a transzkonduktancia nagyon magas, amikor a kaput vezetik, a beltéri tér mágneses mezője nagyon könnyen érzékeli a kapun lévő üzemi feszültség adatjelét, így a csővezeték hajlamos felfelé vagy hajlamos be-ki lenni. Ha a test indukciós feszültségét azonnal hozzáadjuk a kapuhoz, mert a kulcs elektromágneses interferencia erős, akkor a fenti helyzet jelentősebb lesz. Ha a mérőtű élesen balra elhajlik, ez azt jelenti, hogy a csővezeték hajlamos felfelé haladni, az RDS leeresztő-forrás ellenállás kitágul, és a lefolyó-forrás áram mennyisége csökkenti az IDS-t. Ezzel szemben a mérőtű élesen elhajlik jobbra, jelezve, hogy a csővezeték általában ki-be kapcsol, az RDS lemegy, az IDS pedig felfelé megy. A mérőtű pontos eltérítésének iránya azonban az indukált feszültség pozitív és negatív pólusaitól (pozitív irányú üzemi feszültség vagy fordított irányú üzemi feszültség) és a csővezeték működési felezőpontjától függ.
WINSOK DFN3x3 MOSFET
Példaként az N csatornát egy P-típusú szilícium hordozóra készítik, két erősen adalékolt forrásdiffúziós régióval, N+ és drén diffúziós tartományokkal, majd az S forráselektródát és a D drénelektródát rendre kivezetik. A forrás és a szubsztrát belsőleg össze van kötve, és mindig ugyanazt a potenciált tartják fenn. Ha a lefolyót a tápegység pozitív kivezetésére, a forrást pedig a tápegység negatív kivezetésére csatlakoztatjuk, és VGS=0, a csatornaáram (azaz leeresztőáram) ID=0. Ahogy a VGS fokozatosan növekszik, a pozitív kapufeszültség vonzza, negatív töltésű kisebbségi hordozók indukálódnak a két diffúziós tartomány között, N-típusú csatornát képezve a dréntől a forrásig. Ha a VGS nagyobb, mint a cső VTN bekapcsolási feszültsége (általában körülbelül +2 V), az N-csatornás cső vezetni kezd, és egy leeresztőáram ID-t képez.
VMOSFET (VMOSFET), teljes neve V-groove MOSFET. Ez egy új fejlesztésű, nagy hatékonyságú, MOSFET utáni teljesítménykapcsoló eszköz. Nemcsak a MOSFET nagy bemeneti impedanciáját örökli (≥108W), hanem a kis hajtóáramot is (körülbelül 0,1μA). Kiváló tulajdonságokkal is rendelkezik, mint például nagy feszültségállóság (1200 V-ig), nagy üzemi áram (1,5 A ~ 100 A), nagy kimeneti teljesítmény (1 ~ 250 W), jó transzkonduktancia linearitás és gyors kapcsolási sebesség. Pontosan azért, mert egyesíti a vákuumcsövek és a teljesítménytranzisztorok előnyeit, széles körben használják feszültségerősítőkben (a feszültségerősítés több ezerszeresét is elérheti), teljesítményerősítőkben, kapcsolóüzemű tápegységekben és inverterekben.
Mint azt mindannyian tudjuk, a hagyományos MOSFET kapuja, forrása és lefolyója nagyjából egy vízszintes síkban van a chipen, és működési árama alapvetően vízszintes irányban folyik. A VMOS cső más. Két fő szerkezeti jellemzője van: először is a fémkapu V-alakú hornyos szerkezetet vesz fel; másodszor, függőleges vezetőképességgel rendelkezik. Mivel a lefolyót a chip hátuljáról húzzák, az ID nem vízszintesen folyik a chip mentén, hanem az erősen adalékolt N+ régióból (S forrás) indul, és a P csatornán keresztül az enyhén adalékolt N-drift tartományba folyik. Végül függőlegesen lefelé ér a D elvezetésére. Mivel az áramlási keresztmetszeti terület növekszik, nagy áramok haladhatnak át rajta. Mivel a kapu és a chip között szilícium-dioxid szigetelőréteg van, ez továbbra is egy szigetelt kapu MOSFET.
Használat előnyei:
A MOSFET egy feszültségvezérelt elem, míg a tranzisztor egy áramvezérelt elem.
MOSFET-eket akkor kell használni, ha csak kis mennyiségű áramot engednek le a jelforrásból; tranzisztorokat kell használni, ha a jel feszültsége alacsony, és több áramot lehet levenni a jelforrásból. A MOSFET többségi vivőket használ az elektromosság vezetésére, ezért unipoláris eszköznek nevezik, míg a tranzisztorok többségi és kisebbségi vivőket egyaránt használnak az elektromosság vezetésére, ezért bipoláris eszköznek nevezik.
Egyes MOSFET-ek forrása és lefolyása felcserélhetően használható, a kapufeszültség pedig lehet pozitív vagy negatív, így rugalmasabbak, mint a triódák.
A MOSFET nagyon kis áramerősség és nagyon alacsony feszültség mellett is működhet, és gyártási folyamata könnyen integrálhat sok MOSFET-et egy szilícium chipre. Ezért a MOSFET-et széles körben használják nagyméretű integrált áramkörökben.
Olueky SOT-23N MOSFET
A MOSFET és a tranzisztor megfelelő alkalmazási jellemzői
1. A MOSFET s forrása, g kapuja és d lefolyása megfelel a tranzisztor e emitterének, b bázisának és c kollektorának. Funkcióik hasonlóak.
2. A MOSFET egy feszültségvezérelt árameszköz, az iD-t vGS vezérli, és a gm erősítési együtthatója általában kicsi, ezért a MOSFET erősítőképessége gyenge; a tranzisztor egy áramvezérelt árameszköz, az iC-t pedig iB (vagy iE) vezérli.
3. A MOSFET kapu szinte nem vesz fel áramot (ig»0); míg a tranzisztor bázisa mindig bizonyos áramot vesz fel, amikor a tranzisztor működik. Ezért a MOSFET kapu bemeneti ellenállása nagyobb, mint a tranzisztor bemeneti ellenállása.
4. A MOSFET több vivőből áll, amelyek részt vesznek a vezetésben; A tranzisztoroknak két vivője van, a többvivős és a kisebbségi vivők, amelyek részt vesznek a vezetésben. A kisebbségi hordozók koncentrációját nagymértékben befolyásolják olyan tényezők, mint a hőmérséklet és a sugárzás. Ezért a MOSFET-ek jobb hőmérséklet-stabilitással és erősebb sugárzásállósággal rendelkeznek, mint a tranzisztorok. A MOSFET-eket ott kell használni, ahol a környezeti feltételek (hőmérséklet stb.) nagyon eltérőek.
5. Ha a forrásfém és a MOSFET hordozója össze van kötve, a forrás és a lefolyó felcserélhetően használható, és a jellemzők alig változnak; míg ha a trióda kollektorát és emitterét felváltva használjuk, a jellemzők nagyon eltérőek. A β értéke sokat fog csökkenni.
6. A MOSFET zajtényezője nagyon kicsi. A MOSFET-et a lehető legnagyobb mértékben kell használni az alacsony zajszintű erősítő áramkörök és a magas jel-zaj arányt igénylő áramkörök bemeneti fokozatában.
7. Mind a MOSFET, mind a tranzisztor különféle erősítő áramköröket és kapcsolóáramköröket képezhet, de az előbbi egyszerű gyártási eljárással rendelkezik, és előnye az alacsony energiafogyasztás, a jó hőstabilitás és a széles üzemi tápfeszültség tartomány. Ezért széles körben használják nagy és nagyon nagyméretű integrált áramkörökben.
8. A tranzisztornak nagy, míg a MOSFET-nek kicsi a bekapcsolási ellenállása, mindössze néhány száz mΩ. A jelenlegi elektromos eszközökben a MOSFET-eket általában kapcsolóként használják, és hatásfokuk viszonylag magas.
WINSOK SOT-323 tokozású MOSFET
MOSFET vs. bipoláris tranzisztor
A MOSFET egy feszültségvezérelt eszköz, és a kapu alapvetően nem vesz fel áramot, míg a tranzisztor egy áramvezérelt eszköz, és az alapnak bizonyos áramot kell vennie. Ezért, ha a jelforrás névleges árama rendkívül kicsi, MOSFET-et kell használni.
A MOSFET egy többvivős vezető, míg a tranzisztor mindkét vivője részt vesz a vezetésben. Mivel a kisebbségi hordozók koncentrációja nagyon érzékeny a külső körülményekre, például a hőmérsékletre és a sugárzásra, a MOSFET alkalmasabb olyan helyzetekre, ahol a környezet nagymértékben változik.
Amellett, hogy erősítő eszközként és vezérelhető kapcsolóként, például tranzisztorként használják, a MOSFET-ek feszültségvezérelt változó lineáris ellenállásként is használhatók.
A MOSFET forrása és lefolyója szimmetrikus szerkezetű, és felcserélhető. A kimerítési módú MOSFET kapuforrás feszültsége lehet pozitív vagy negatív. Ezért a MOSFET-ek használata rugalmasabb, mint a tranzisztorok.
Feladás időpontja: 2023.10.13
