Tranzistor s efektom polja metal-oksid-poluvodič (MOSFET, MOS-FET ili MOS FET) vrsta je tranzistora s efektom polja (FET), koji se najčešće proizvodi kontroliranom oksidacijom silicija. Ima izolirana vrata, čiji napon određuje vodljivost uređaja.
Njegova glavna značajka je da postoji izolacijski sloj silicijevog dioksida između metalnih vrata i kanala, tako da ima visok ulazni otpor (do 1015Ω). Također se dijeli na N-kanalnu cijev i P-kanalnu cijev. Obično su supstrat (podloga) i izvor S povezani zajedno.
Prema različitim načinima provođenja, MOSFET-ovi se dijele na tip poboljšanja i tip osiromašenja.
Takozvani tip poboljšanja znači: kada je VGS=0, cijev je u stanju prekida. Nakon dodavanja ispravnog VGS-a, većina nositelja privlači vrata, čime se "poboljšavaju" nositelji u ovom području i formira vodljivi kanal. .
Način iscrpljivanja znači da kada je VGS=0, formira se kanal. Kada se doda ispravan VGS, većina nosača može istjecati iz kanala, čime se "iscrpljuju" nosači i isključuje cijev.
Razlikujte razlog: ulazni otpor JFET-a je veći od 100 MΩ, a transkonduktivnost je vrlo visoka, kada se vrata vode, magnetsko polje unutarnjeg prostora vrlo je lako detektirati signal podataka o radnom naponu na vratima, tako da cjevovod teži biti do, ili ima tendenciju da bude on-off. Ako se napon indukcije tijela odmah doda vratima, jer je ključna elektromagnetska smetnja jaka, gornja će situacija biti značajnija. Ako se igla mjerača naglo skrene ulijevo, to znači da cjevovod ima tendenciju da bude gore, otpornik odvod-izvor RDS se širi, a količina struje odvod-izvor smanjuje IDS. Nasuprot tome, igla mjerača skreće oštro udesno, pokazujući da cjevovod ima tendenciju uključivanja-isključivanja, RDS pada, a IDS raste. Međutim, točan smjer u kojem je igla mjerača otklonjena trebao bi ovisiti o pozitivnim i negativnim polovima induciranog napona (radni napon u pozitivnom smjeru ili radni napon u obrnutom smjeru) i radnoj središnjoj točki cjevovoda.
WINSOK DFN3x3 MOSFET
Uzimajući N kanal kao primjer, napravljen je na silicijskoj podlozi P-tipa s dva visoko dopirana izvorna difuzijska područja N+ i odvodna difuzijska područja N+, a zatim se sorsna elektroda S i odvodna elektroda D izvode redom. Izvor i supstrat su interno povezani i uvijek imaju isti potencijal. Kada je odvod spojen na pozitivni priključak napajanja, a sors na negativni priključak napajanja i VGS=0, struja kanala (tj. struja odvoda) ID=0. Kako se VGS postupno povećava, privučen pozitivnim naponom vrata, induciraju se negativno nabijeni manjinski nositelji između dva difuzijska područja, tvoreći kanal N-tipa od odvoda do izvora. Kada je VGS veći od napona uključivanja VTN cijevi (općenito oko +2 V), N-kanalna cijev počinje provoditi, tvoreći struju odvoda ID.
VMOSFET (VMOSFET), njegov puni naziv je V-groove MOSFET. To je novorazvijeni visokoučinkoviti sklopni uređaj nakon MOSFET-a. Ne samo da nasljeđuje visoku ulaznu impedanciju MOSFET-a (≥108 W), već i malu pogonsku struju (oko 0,1 μA). Također ima izvrsne karakteristike poput visokog otpornog napona (do 1200 V), velike radne struje (1,5 A ~ 100 A), velike izlazne snage (1 ~ 250 W), dobre transkonduktivne linearnosti i velike brzine prebacivanja. Upravo zato što objedinjuje prednosti vakuumskih cijevi i tranzistora snage, naširoko se koristi u pojačalima napona (pojačanje napona može doseći tisuće puta), pojačalima snage, prekidačkim izvorima napajanja i inverterima.
Kao što svi znamo, vrata, izvor i odvod tradicionalnog MOSFET-a su otprilike na istoj vodoravnoj ravnini na čipu, a njegova radna struja u osnovi teče u vodoravnom smjeru. VMOS cijev je drugačija. Ima dvije glavne strukturne značajke: prvo, metalna vrata imaju strukturu utora u obliku slova V; drugo, ima vertikalnu vodljivost. Budući da se odvod povlači sa stražnje strane čipa, ID ne teče vodoravno duž čipa, već počinje od jako dopiranog N+ područja (izvor S) i teče u blago dopirano N-drift područje kroz P kanal. Naposljetku, seže okomito prema dolje do odvoda D. Budući da se površina presjeka protoka povećava, mogu proći velike struje. Budući da između vrata i čipa postoji izolacijski sloj silicijevog dioksida, to je još uvijek MOSFET s izoliranim vratima.
Prednosti korištenja:
MOSFET je element kontroliran naponom, dok je tranzistor element kontroliran strujom.
MOSFET-ovi bi se trebali koristiti kada se iz izvora signala može povući samo mala količina struje; tranzistori se trebaju koristiti kada je napon signala nizak i kada je dopušteno izvlačenje veće struje iz izvora signala. MOSFET koristi većinske nositelje za provođenje struje, pa se naziva unipolarni uređaj, dok tranzistori za provođenje struje koriste i većinske i manjinske nositelje, pa se naziva bipolarni uređaj.
Izvor i odvod nekih MOSFET-a mogu se koristiti naizmjenično, a napon vrata može biti pozitivan ili negativan, što ih čini fleksibilnijim od trioda.
MOSFET može raditi u uvjetima vrlo male struje i vrlo niskog napona, a njegov proizvodni proces može lako integrirati mnoge MOSFET-ove na silikonski čip. Stoga se MOSFET naširoko koristi u velikim integriranim krugovima.
Olueky SOT-23N MOSFET
Odgovarajuće karakteristike primjene MOSFET-a i tranzistora
1. Izvor s, vrata g i odvod d MOSFET-a odgovaraju emiteru e, bazi b i kolektoru c tranzistora. Funkcije su im slične.
2. MOSFET je strujni uređaj kontroliran naponom, iD kontrolira vGS, a njegov koeficijent pojačanja gm općenito je mali, tako da je sposobnost pojačanja MOSFET-a loša; tranzistor je strujni uređaj kontroliran strujom, a iC kontrolira iB (ili iE).
3. MOSFET vrata ne povlače gotovo nikakvu struju (ig»0); dok baza tranzistora uvijek vuče određenu struju kada tranzistor radi. Stoga je ulazni otpor vrata MOSFET-a veći od ulaznog otpora tranzistora.
4. MOSFET se sastoji od više nositelja uključenih u provođenje; tranzistori imaju dva nositelja, višenosače i manjinske nositelje, uključene u provođenje. Na koncentraciju manjinskih nositelja uvelike utječu čimbenici kao što su temperatura i zračenje. Stoga MOSFET-ovi imaju bolju temperaturnu stabilnost i veću otpornost na zračenje od tranzistori. MOSFET-ovi bi se trebali koristiti tamo gdje uvjeti okoline (temperatura, itd.) jako variraju.
5. Kada su metal izvora i supstrat MOSFET-a povezani zajedno, izvor i odvod se mogu koristiti naizmjenično, a karakteristike se malo mijenjaju; dok kada se kolektor i emiter triode koriste naizmjenično, karakteristike su vrlo različite. Vrijednost β će se znatno smanjiti.
6. Koeficijent šuma MOSFET-a je vrlo mali. MOSFET treba koristiti što je više moguće u ulaznom stupnju niskošumnih sklopova pojačala i sklopova koji zahtijevaju visok omjer signala i šuma.
7. I MOSFET i tranzistor mogu formirati različite krugove pojačala i sklopke, ali prvi ima jednostavan proizvodni proces i ima prednosti niske potrošnje energije, dobre toplinske stabilnosti i širokog radnog raspona napona napajanja. Stoga se naširoko koristi u integriranim krugovima velikih i vrlo velikih razmjera.
8. Tranzistor ima veliki on-otpor, dok MOSFET ima mali on-otpor, samo nekoliko stotina mΩ. U trenutnim električnim uređajima, MOSFET-ovi se općenito koriste kao sklopke, a njihova učinkovitost je relativno visoka.
WINSOK SOT-323 inkapsulacijski MOSFET
MOSFET naspram bipolarnog tranzistora
MOSFET je uređaj kontroliran naponom, a vrata u osnovi ne primaju struju, dok je tranzistor uređaj kontroliran strujom, a baza mora uzimati određenu struju. Stoga, kada je nazivna struja izvora signala izuzetno mala, treba koristiti MOSFET.
MOSFET je vodič s više nositelja, dok u provođenju sudjeluju oba nositelja tranzistora. Budući da je koncentracija manjinskih nositelja vrlo osjetljiva na vanjske uvjete kao što su temperatura i zračenje, MOSFET je prikladniji za situacije u kojima se okolina jako mijenja.
Osim što se mogu koristiti kao uređaji za pojačalo i upravljivi prekidači poput tranzistora, MOSFET-ovi se također mogu koristiti kao naponski kontrolirani varijabilni linearni otpornici.
Izvor i odvod MOSFET-a su simetrične strukture i mogu se koristiti naizmjenično. Napon vrata-izvora MOSFET-a s osiromašenim načinom rada može biti pozitivan ili negativan. Stoga je korištenje MOSFET-a fleksibilnije od tranzistora.
Vrijeme objave: 13. listopada 2023
