Princíp činnosti MOSFET je založený hlavne na jeho jedinečných štrukturálnych vlastnostiach a účinkoch elektrického poľa. Nasleduje podrobné vysvetlenie toho, ako fungujú MOSFETy:
I. Základná štruktúra MOSFET
MOSFET sa skladá hlavne z hradla (G), zdroja (S), zvodu (D) a substrátu (B, niekedy pripojeného k zdroju, aby vytvorilo trojpólové zariadenie). V MOSFEToch na vylepšenie N-kanálov je substrát zvyčajne nízko dopovaný silikónový materiál typu P, na ktorom sú vyrobené dve vysoko dotované oblasti typu N, aby slúžili ako zdroj a odtok. Povrch substrátu typu P je pokrytý veľmi tenkým oxidovým filmom (oxid kremičitý) ako izolačnou vrstvou a ako brána je nakreslená elektróda. Vďaka tejto štruktúre je brána izolovaná od polovodičového substrátu typu P, odtoku a zdroja, a preto sa nazýva aj trubica s efektom poľa s izolovanou bránou.
II. Princíp činnosti
MOSFETy fungujú pomocou hradlového zdroja napätia (VGS) na riadenie odberového prúdu (ID). Konkrétne, keď je aplikované napätie zdroja kladného hradla, VGS, väčšie ako nula, na vrstve oxidu pod hradlom sa objaví horné kladné a spodné záporné elektrické pole. Toto elektrické pole priťahuje voľné elektróny v oblasti P, čo spôsobuje, že sa hromadia pod vrstvou oxidu, pričom odpudzuje diery v oblasti P. Ako sa VGS zvyšuje, zvyšuje sa sila elektrického poľa a zvyšuje sa koncentrácia priťahovaných voľných elektrónov. Keď VGS dosiahne určité prahové napätie (VT), koncentrácia voľných elektrónov zhromaždených v oblasti je dostatočne veľká na vytvorenie novej oblasti typu N (N-kanál), ktorá funguje ako most spájajúci odtok a zdroj. V tomto bode, ak medzi kolektorom a zdrojom existuje určité hnacie napätie (VDS), začne prúdiť ID odberového prúdu.
III. Vytvorenie a zmena vodiaceho kanála
Vytvorenie vodivého kanála je kľúčom k prevádzke MOSFET. Keď je VGS väčšia ako VT, vytvorí sa vodivý kanál a ID odberového prúdu je ovplyvnené VGS aj VDS. VGS ovplyvňuje ID riadením šírky a tvaru vodivého kanála, zatiaľ čo VDS ovplyvňuje ID priamo ako budiace napätie. je dôležité poznamenať, že ak vodivý kanál nie je vytvorený (tj VGS je menší ako VT), potom aj keď je prítomný VDS, ID odtokového prúdu sa nezobrazí.
IV. Charakteristika MOSFETov
Vysoká vstupná impedancia:Vstupná impedancia MOSFET je veľmi vysoká, blízka nekonečnu, pretože medzi hradlom a oblasťou zdroja-odvodu je izolačná vrstva a len slabý hradlový prúd.
Nízka výstupná impedancia:MOSFETy sú napäťovo riadené zariadenia, v ktorých sa prúd zdroja a odvádzania môže meniť so vstupným napätím, takže ich výstupná impedancia je malá.
Konštantný prietok:Pri prevádzke v oblasti nasýtenia nie je prúd MOSFET prakticky ovplyvnený zmenami v napätí zdroja a zvodu, čo poskytuje vynikajúci konštantný prúd.
Dobrá teplotná stabilita:MOSFETy majú široký rozsah prevádzkových teplôt od -55°C do približne +150°C.
V. Aplikácie a klasifikácie
MOSFETy sú široko používané v digitálnych obvodoch, analógových obvodoch, silových obvodoch a iných oblastiach. Podľa typu operácie možno MOSFETy rozdeliť na typy vylepšenia a vyčerpania; podľa typu vodivého kanála ich možno rozdeliť na N-kanál a P-kanál. Tieto rôzne typy MOSFETov majú svoje výhody v rôznych aplikačných scenároch.
Stručne povedané, pracovným princípom MOSFET je riadenie tvorby a zmeny vodivého kanála cez napätie hradla, ktoré zase riadi tok odtokového prúdu. Jeho vysoká vstupná impedancia, nízka výstupná impedancia, stály prúd a teplotná stabilita robia z MOSFETov dôležitý komponent v elektronických obvodoch.
Čas odoslania: 25. septembra 2024
