Detala klarigo de la laborprincipa diagramo de MOSFET | Analizo de la interna strukturo de FET

MOSFET estas unu el la plej bazaj komponentoj en la duonkondukta industrio. En elektronikaj cirkvitoj, MOSFET estas ĝenerale uzata en elektraj amplifilaj cirkvitoj aŭ ŝanĝantaj elektroprovizocirkvitoj kaj estas vaste uzata. Malsupre,OLUKEYdonos al vi detalan klarigon pri la funkcia principo de MOSFET kaj analizos la internan strukturon de MOSFET.

Kio estasMOSFET

MOSFET, Metal Oxide Semiconductor Filed Effect Transistor (MOSFET). Ĝi estas kampefika transistoro kiu povas esti vaste uzata en analogaj cirkvitoj kaj ciferecaj cirkvitoj. Laŭ la polusdiferenco de ĝia "kanalo" (funkcianta portanto), ĝi povas esti dividita en du tipojn: "N-tipo" kaj "P-tipo", kiuj estas ofte nomitaj NMOS kaj PMOS.

MOSFET-funkcia principo

MOSFET povas esti dividita en plibonigan tipon kaj malplenigan tipon laŭ la laborreĝimo. La pliboniga tipo rilatas al la MOSFET kiam neniu biasa tensio estas aplikata kaj ne ekzistas trompodukta kanalo. La malplenigspeco rilatas al la MOSFET kiam neniu biasa tensio estas uzita. Kondukta kanalo aperos.

En faktaj aplikoj, ekzistas nur N-kanala pliboniga tipo kaj P-kanala pliboniga tipo MOSFEToj. Ĉar NMOSFEToj havas malgrandan surŝtatan reziston kaj estas facile fabrikeblaj, NMOS estas pli ofta ol PMOS en faktaj aplikoj.

Pliboniga reĝimo MOSFET

Ekzistas du dors-al-dorsaj PN-krucvojoj inter la drenilo D kaj fonto S de la plibonig-reĝima MOSFET. Kiam la pordeg-fonta tensio VGS=0, eĉ se la drenil-fonta tensio VDS estas aldonita, ekzistas ĉiam PN-krucvojo en invers-biasita stato, kaj ekzistas neniu kondukta kanalo inter la drenilo kaj la fonto (neniu kurento fluas). ). Tial, la dreniga fluo ID=0 en ĉi tiu momento.

En ĉi tiu tempo, se aldona tensio estas aldonita inter la pordego kaj la fonto. Tio estas, VGS>0, tiam elektra kampo kun la pordego vicigita kun la P-tipa silicia substrato estos generita en la SiO2 izola tavolo inter la pordega elektrodo kaj la silicia substrato. Ĉar la oksidtavolo estas izola, la tensio VGS aplikita al la pordego ne povas produkti kurenton. Kondensilo estas generita sur same flankoj de la oksidtavolo, kaj la VGS-ekvivalenta cirkvito ŝargas tiun kondensilon (kondensilo). Kaj generi elektran kampon, ĉar VGS malrapide altiĝas, altirita de la pozitiva tensio de la pordego. Granda nombro da elektronoj akumuliĝas aliflanke de ĉi tiu kondensilo (kondensilo) kaj kreas N-tipan konduktan kanalon de drenilo ĝis fonto. Kiam VGS superas la enŝaltan tension VT de la tubo (ĝenerale proksimume 2V), la N-kanala tubo ĵus komencas konduki, generante drenan fluon ID. Ni nomas la pordeg-fontan tension kiam la kanalo unue komencas generi la enŝaltan tension. Ĝenerale esprimita kiel VT.

Kontroli la grandecon de la pordega tensio VGS ŝanĝas la forton aŭ malforton de la elektra kampo, kaj la efiko de kontrolado de la grandeco de la drenila fluo ID povas esti atingita. Tio ankaŭ estas grava trajto de MOSFEToj kiuj uzas elektrajn kampojn por kontroli kurenton, do ili ankaŭ estas nomitaj kampefikaj transistoroj.

MOSFET interna strukturo

Sur P-tipa silicia substrato kun malalta malpura koncentriĝo, du N+-regionoj kun alta malpura koncentriĝo estas faritaj, kaj du elektrodoj estas tiritaj el metala aluminio por funkcii kiel la drenilo d kaj la fonto s respektive. Tiam la duonkondukta surfaco estas kovrita per ekstreme maldika silicia dioksida (SiO2) izola tavolo, kaj aluminia elektrodo estas instalita sur la izola tavolo inter la drenilo kaj la fonto por servi kiel la pordego g. Elektrodo B ankaŭ estas tirita eksteren sur la substrato, formante N-kanalan plibonig-reĝiman MOSFET. La sama estas vera por la interna formado de P-kanalaj pliig-specaj MOSFEToj.

N-kanala MOSFET kaj P-kanala MOSFET cirkvitsimboloj

La supra bildo montras la cirkvitan simbolon de MOSFET. En la bildo, D estas la drenilo, S estas la fonto, G estas la pordego, kaj la sago en la mezo reprezentas la substraton. Se la sago indikas enen, ĝi indikas N-kanalan MOSFET, kaj se la sago indikas eksteren, ĝi indikas P-kanalan MOSFET.

Duobla N-kanala MOSFET, duobla P-kanala MOSFET kaj N+P-kanala MOSFET cirkvitsimboloj

Fakte, dum la procezo de fabrikado de MOSFET, la substrato estas konektita al la fonto antaŭ ol eliri la fabrikon. Tial, en la simbologiaj reguloj, la sagsimbolo reprezentanta la substraton ankaŭ devas esti ligita al la fonto por distingi la drenilon kaj la fonton. La poluseco de la tensio uzita de MOSFET estas simila al nia tradicia transistoro. La N-kanalo estas simila al NPN-transistoro. La drenilo D estas ligita al la pozitiva elektrodo kaj la fonto S estas ligita al la negativa elektrodo. Kiam la pordego G havas pozitivan tension, kondukta kanalo estas formita kaj la N-kanala MOSFET komencas funkcii. Simile, la P-kanalo estas simila al PNP-transistoro. La drenilo D estas konektita al la negativa elektrodo, la fonto S estas konektita al la pozitiva elektrodo, kaj kiam la pordego G havas negativan tension, kondukta kanalo formiĝas kaj la P-kanala MOSFET komencas funkcii.

MOSFET ŝanĝanta perdo principo

Ĉu ĝi estas NMOS aŭ PMOS, ekzistas kondukta interna rezisto generita post kiam ĝi estas ŝaltita, tiel ke la fluo konsumos energion sur ĉi tiu interna rezisto. Ĉi tiu parto de la konsumita energio nomiĝas kondukta konsumo. Elekti MOSFET kun malgranda kondukta interna rezisto efike reduktos konduktan konsumon. La nuna interna rezisto de malalt-motoraj MOSFEToj estas ĝenerale ĉirkaŭ dekoj de miliohmoj, kaj ekzistas ankaŭ pluraj miliohmoj.

Kiam MOS estas ŝaltita kaj ĉesigita, ĝi ne devas esti realigita en momento. La tensio ambaŭflanke de la MOS havos efikan malkreskon, kaj la kurento fluanta tra ĝi havos pliiĝon. Dum ĉi tiu periodo, la perdo de la MOSFET estas la produkto de la tensio kaj la fluo, kio estas la ŝanĝa perdo. Ĝenerale, ŝanĝaj perdoj estas multe pli grandaj ol konduktaj perdoj, kaj ju pli rapida la ŝanĝfrekvenco, des pli grandaj estas la perdoj.

La produkto de tensio kaj kurento en la momento de kondukado estas tre granda, rezultigante tre grandajn perdojn. Ŝaltaj perdoj povas esti reduktitaj en du manieroj. Unu estas redukti la ŝaltan tempon, kiu povas efike redukti la perdon dum ĉiu enŝalto; la alia estas redukti la ŝanĝfrekvencon, kiu povas redukti la nombron da ŝaltiloj por unuotempo.

Ĉi-supra estas detala klarigo de la laborprincipa diagramo de MOSFET kaj analizo de la interna strukturo de MOSFET. Por lerni pli pri MOSFET, bonvenon konsulti OLUKEY por provizi vin per MOSFET-teknika subteno!