Miért szabályozzák a MOSFET-ek feszültségét?

A MOSFET-eket (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Tranzisztor) elsősorban azért nevezik feszültségvezérelt eszközöknek, mert működési elvük elsősorban a kapufeszültség (Vgs) szabályozásán alapul a leeresztőáram (Id) felett, nem pedig az áramra hagyatkozva annak szabályozására. ez a helyzet a bipoláris tranzisztorokkal (például a BJT-kkel). Az alábbiakban részletesen ismertetjük a MOSFET-et, mint feszültségvezérelt eszközt:

Működési elv

Kapufeszültség szabályozás:A MOSFET szíve a kapu, a forrás és a lefolyó, valamint a kapu alatti szigetelőréteg (általában szilícium-dioxid) közötti szerkezetben rejlik. Amikor a kapura feszültséget kapcsolunk, a szigetelőréteg alatt elektromos tér jön létre, amely megváltoztatja a forrás és a lefolyó közötti terület vezetőképességét.

Vezető csatorna kialakítása:Az N-csatornás MOSFET-eknél, amikor a Vgs kapufeszültség elég magas (egy meghatározott érték, a Vt küszöbfeszültség felett), a kapu alatti P-típusú hordozóban lévő elektronok a szigetelőréteg alsó oldalához vonzódnak, így N- típusú vezető csatorna, amely lehetővé teszi a vezetőképességet a forrás és a lefolyó között. Ezzel szemben, ha a Vgs kisebb, mint a Vt, akkor a vezető csatorna nem jön létre, és a MOSFET levágásban van.

Leeresztőáram szabályozása:az Id leeresztőáram nagyságát elsősorban a Vgs kapufeszültség szabályozza. Minél nagyobb a Vgs, annál szélesebb a vezetőcsatorna, és annál nagyobb az Id leeresztőáram. Ez a kapcsolat lehetővé teszi, hogy a MOSFET feszültségvezérelt árameszközként működjön.

Piezo jellemzés előnyei

Magas bemeneti impedancia:A MOSFET bemeneti impedanciája nagyon magas a kapu és a forrás-drain tartomány szigetelőréteggel történő leválasztása miatt, a kapu árama pedig majdnem nulla, ami hasznossá teszi olyan áramkörökben, ahol nagy bemeneti impedanciára van szükség.

Alacsony zajszint:A MOSFET-ek viszonylag alacsony zajt keltenek működés közben, nagyrészt a nagy bemeneti impedanciájuk és az egypólusú vivővezetési mechanizmusuk miatt.

Gyors kapcsolási sebesség:Mivel a MOSFET-ek feszültségvezérelt eszközök, kapcsolási sebességük általában gyorsabb, mint a bipoláris tranzisztoroké, amelyeknek a kapcsolás során át kell menniük a töltés tárolásának és feloldásának folyamatán.

Alacsony fogyasztás:Bekapcsolt állapotban a MOSFET lefolyóforrás ellenállása (RDS(on)) viszonylag alacsony, ami segít csökkenteni az energiafogyasztást. Ezenkívül lekapcsolt állapotban a statikus energiafogyasztás nagyon alacsony, mivel a kapuáram majdnem nulla.

Összefoglalva, a MOSFET-eket feszültségvezérelt eszközöknek nevezzük, mivel működési elvük nagymértékben függ a leeresztőáram gate feszültség általi szabályozásától. Ez a feszültségvezérelt karakterisztikája ígéretessé teszi a MOSFET-eket az elektronikus áramkörök széles körben történő alkalmazására, különösen ott, ahol nagy bemeneti impedancia, alacsony zaj, gyors kapcsolási sebesség és alacsony energiafogyasztás szükséges.