Kov-oxid-polovodičový tranzistor s efektom poľa (MOSFET, MOS-FET alebo MOS FET) je typ tranzistora s efektom poľa (FET), ktorý sa najčastejšie vyrába riadenou oxidáciou kremíka. Má izolovanú bránu, ktorej napätie určuje vodivosť zariadenia.
Jeho hlavnou vlastnosťou je, že medzi kovovým hradlom a kanálom je izolačná vrstva oxidu kremičitého, takže má vysoký vstupný odpor (až 1015Ω). Je tiež rozdelená na N-kanálovú elektrónku a P-kanálovú elektrónku. Zvyčajne sú substrát (substrát) a zdroj S spojené dohromady.
Podľa rôznych režimov vedenia sú MOSFET rozdelené na typ vylepšenia a typ vyčerpania.
Takzvaný typ vylepšenia znamená: keď VGS=0, trubica je v stave odrezania. Po pridaní správneho VGS sa väčšina nosičov pritiahne k bráne, čím sa nosiče v tejto oblasti „vylepšia“ a vytvorí sa vodivý kanál. .
Režim vyčerpania znamená, že keď VGS=0, vytvorí sa kanál. Keď sa pridá správny VGS, väčšina nosičov môže vytiecť z kanála, čím sa nosiče "vyčerpajú" a trubica sa vypne.
Rozlišujte dôvod: Vstupný odpor JFET je viac ako 100 MΩ a transkonduktancia je veľmi vysoká, keď je brána vedená, magnetické pole vnútorného priestoru je veľmi ľahké zistiť dátový signál pracovného napätia na bráne, takže potrubie má tendenciu byť až, alebo má tendenciu byť zapnuté-vypnuté. Ak sa k bráne okamžite pridá indukčné napätie tela, pretože kľúčové elektromagnetické rušenie je silné, vyššie uvedená situácia bude významnejšia. Ak sa ručička meracieho prístroja prudko vychýli doľava, znamená to, že potrubie má tendenciu byť až, odpor zdroja odberu RDS sa roztiahne a množstvo prúdu zdroja odberu IDS sa zníži. Naopak, ručička merača sa prudko vychýli doprava, čo naznačuje, že potrubie má tendenciu byť zapnuté-vypnuté, RDS klesá a IDS stúpa. Presný smer, v ktorom je ručička meracieho prístroja vychýlená, by však mal závisieť od kladných a záporných pólov indukovaného napätia (kladné pracovné napätie alebo pracovné napätie v opačnom smere) a pracovného stredu potrubia.
MOSFET WINSOK DFN3x3
Ak vezmeme N kanál ako príklad, je vyrobený na silikónovom substráte typu P s dvoma vysoko dotovanými zdrojovými difúznymi oblasťami N+ a drenážnymi difúznymi oblasťami N+, a potom sú vyvedené zdrojová elektróda S a drenážna elektróda D. Zdroj a substrát sú vnútorne prepojené a vždy si zachovávajú rovnaký potenciál. Keď je kolektor pripojený ku kladnej svorke napájacieho zdroja a zdroj je pripojený k zápornej svorke napájacieho zdroja a VGS=0, prúd kanála (tj odberový prúd) ID=0. Ako sa VGS postupne zvyšuje, priťahované kladným hradlovým napätím, medzi dvoma difúznymi oblasťami sa indukujú negatívne nabité menšinové nosiče, ktoré tvoria kanál typu N od odtoku k zdroju. Keď je VGS väčšie ako zapínacie napätie VTN elektrónky (zvyčajne asi +2 V), N-kanálová elektrónka začne viesť a vytvorí odvodňovací prúd ID.
VMOSFET (VMOSFET), jeho celý názov je V-groove MOSFET. Ide o novo vyvinuté vysokoúčinné zariadenie na spínanie výkonu po MOSFET. Nededí len vysokú vstupnú impedanciu MOSFET (≥108W), ale aj malý budiaci prúd (asi 0,1μA). Má tiež vynikajúce vlastnosti, ako je vysoké výdržné napätie (až 1200 V), veľký prevádzkový prúd (1,5 A ~ 100 A), vysoký výstupný výkon (1 ~ 250 W), dobrá linearita transkonduktancie a rýchla rýchlosť spínania. Práve preto, že kombinuje výhody vákuových elektrónok a výkonových tranzistorov, je široko používaný v napäťových zosilňovačoch (napäťové zosilnenie môže dosiahnuť tisícnásobok), výkonových zosilňovačoch, spínaných zdrojoch a invertoroch.
Ako všetci vieme, hradlo, zdroj a odtok tradičného MOSFETu sú na čipe zhruba v rovnakej horizontálnej rovine a jeho prevádzkový prúd tečie v podstate v horizontálnom smere. Rúrka VMOS je iná. Má dva hlavné konštrukčné prvky: po prvé, kovová brána má drážkovú štruktúru v tvare V; po druhé, má vertikálnu vodivosť. Pretože drenáž sa ťahá zo zadnej strany čipu, ID netečie horizontálne pozdĺž čipu, ale začína od silne dotovanej N+ oblasti (zdroj S) a prúdi do mierne dotovanej N-driftovej oblasti cez P kanál. Nakoniec siaha zvisle nadol k odtoku D. Pretože sa plocha prierezu toku zväčšuje, môžu cez ňu prechádzať veľké prúdy. Keďže medzi bránou a čipom je izolačná vrstva oxidu kremičitého, stále ide o izolovaný MOSFET brány.
Výhody použitia:
MOSFET je prvok riadený napätím, zatiaľ čo tranzistor je prvok riadený prúdom.
MOSFETy by sa mali používať vtedy, keď je dovolené odoberať zo zdroja signálu len malé množstvo prúdu; tranzistory by sa mali používať, keď je napätie signálu nízke a je dovolené odoberať väčší prúd zo zdroja signálu. MOSFET využíva na vedenie elektriny väčšinové nosiče, preto sa nazýva unipolárne zariadenie, zatiaľ čo tranzistory používajú na vedenie elektriny väčšinové aj menšinové nosiče, preto sa nazýva bipolárne zariadenie.
Zdroj a odtok niektorých MOSFETov sa môžu používať zameniteľne a hradlové napätie môže byť kladné alebo záporné, vďaka čomu sú flexibilnejšie ako triódy.
MOSFET môže pracovať pri veľmi malom prúde a veľmi nízkom napätí a jeho výrobný proces môže ľahko integrovať mnoho MOSFETov na kremíkový čip. Preto sa MOSFET široko používa vo veľkých integrovaných obvodoch.
Olueky SOT-23N MOSFET
Príslušné aplikačné charakteristiky MOSFET a tranzistora
1. Zdroj s, hradlo g a kolektor d MOSFET zodpovedajú emitoru e, báze b a kolektoru c tranzistora. Ich funkcie sú podobné.
2. MOSFET je prúdové zariadenie riadené napätím, iD je riadené vGS a jeho koeficient zosilnenia gm je vo všeobecnosti malý, takže schopnosť zosilnenia MOSFETu je slabá; tranzistor je prúdovo riadené prúdové zariadenie a iC je riadené iB (alebo iE).
3. Brána MOSFET neodoberá takmer žiadny prúd (ig»0); pričom báza tranzistora vždy odoberá určitý prúd, keď tranzistor pracuje. Preto je vstupný odpor brány MOSFET vyšší ako vstupný odpor tranzistora.
4. MOSFET sa skladá z multinosičov zapojených do vedenia; tranzistory majú dve nosné, multinosné a menšinové, ktoré sa podieľajú na vedení. Koncentráciu menšinových nosičov vo veľkej miere ovplyvňujú faktory ako teplota a žiarenie. Preto majú MOSFETy lepšiu teplotnú stabilitu a silnejšiu odolnosť voči žiareniu ako tranzistory. MOSFETy by sa mali používať tam, kde sa podmienky prostredia (teplota atď.) veľmi líšia.
5. Keď sú zdrojový kov a substrát MOSFET spojené dohromady, zdroj a odtok môžu byť zameniteľné a charakteristiky sa menia len málo; zatiaľ čo keď sa kolektor a emitor triódy používajú zameniteľne, charakteristiky sú veľmi odlišné. Hodnota β sa výrazne zníži.
6. Koeficient hluku MOSFET je veľmi malý. MOSFET by sa mal používať čo najviac vo vstupnom štádiu nízkošumových zosilňovacích obvodov a obvodov, ktoré vyžadujú vysoký odstup signálu od šumu.
7. MOSFET aj tranzistor môžu tvoriť rôzne zosilňovacie obvody a spínacie obvody, ale prvý z nich má jednoduchý výrobný proces a má výhody nízkej spotreby energie, dobrej tepelnej stability a širokého rozsahu prevádzkového napájacieho napätia. Preto je široko používaný vo veľkých a veľmi rozsiahlych integrovaných obvodoch.
8. Tranzistor má veľký zapínací odpor, zatiaľ čo MOSFET má malý zapínací odpor, len niekoľko stoviek mΩ. V súčasných elektrických zariadeniach sa MOSFET vo všeobecnosti používajú ako spínače a ich účinnosť je pomerne vysoká.
MOSFET zapuzdrený WINSOK SOT-323
MOSFET vs. bipolárny tranzistor
MOSFET je napäťovo riadené zariadenie a brána v podstate neodoberá žiadny prúd, zatiaľ čo tranzistor je prúdovo riadené zariadenie a základňa musí odoberať určitý prúd. Preto, keď je menovitý prúd zdroja signálu extrémne malý, mal by sa použiť MOSFET.
MOSFET je viacnosný vodič, pričom na vedení sa podieľajú oba nosiče tranzistora. Keďže koncentrácia minoritných nosičov je veľmi citlivá na vonkajšie podmienky, ako je teplota a žiarenie, MOSFET je vhodnejší pre situácie, keď sa prostredie výrazne mení.
Okrem toho, že sa MOSFETy používajú ako zosilňovače a ovládateľné spínače, ako sú tranzistory, možno ich použiť aj ako napätím riadené variabilné lineárne odpory.
Zdroj a odtok MOSFET majú symetrickú štruktúru a môžu sa používať zameniteľne. Napätie zdroja brány MOSFET v režime vyčerpania môže byť kladné alebo záporné. Preto je použitie MOSFETov flexibilnejšie ako tranzistory.
Čas odoslania: 13. októbra 2023
