Jako dostawca MOS często pytano mnie o zasadę działania MOSFET. Zrozumienie, że ma to kluczowe znaczenie dla każdego zaangażowanego w elektronikę, niezależnie od tego, czy jesteś inżynierem, hobbystą, czy kogoś zainteresowanym technologią za nowoczesnymi urządzeniami. W tym poście na blogu zagłębię się w szczegóły działania Mosfet, jego struktury i jego aplikacji.
Struktura MOSFET
MOSFET lub tranzystor pola-semiconductor-semiconductor-semiconductor jest rodzajem tranzystora, który wykorzystuje pole elektryczne do kontrolowania przepływu prądu. Składa się z trzech głównych terminali: źródła, drenażu (d) i bramy (g). Istnieje również podłoże, który zwykle jest materiałem półprzewodnikiem, takim jak krzem.
Podstawową strukturę MOSFET można podzielić na dwa typy: N-kanał i kanał P. W MOSFET w kanale N źródło i drenaż są wykonane z materiału półprzewodnikowego typu N, podczas gdy podłoże jest typu p. I odwrotnie, w MOSFET w kanale P źródło i drenaż są typu p, a podłoże jest typu N.
Brama jest oddzielona od podłoża cienką warstwą izolacyjną tlenku, zwykle dwutlenku krzemu. Ta warstwa izolacyjna nadaje MOSFET wysoką impedancję wejściową, co oznacza, że pobiera bardzo mało prądu z sygnału wejściowego.
Tryby operacji
MOSFET może działać w dwóch głównych trybach: tryb ulepszenia i tryb wyczerpania.
Tryb ulepszenia
W trybie wzmocnienia MOSFET jest zwykle wyłączony, co oznacza, że nie ma prądu między źródłem a drenażem, gdy do bramy nie ma napięcia. Gdy do bramy przyłożone jest napięcie dodatnie (dla MOSFET w kanale N) lub napięcie ujemne (dla MOSFET w kanale P), pole elektryczne jest tworzone na warstwie izolacyjnej.
To pole elektryczne przyciąga nośniki ładunku (elektrony w MOSFET w kanale N i otwory w MOSFET Kanałowym P) do regionu pod bramą, tworząc kanał przewodzący między źródłem a odpływem. Wraz ze wzrostem napięcia bramki wzrasta liczba nośników ładunku w kanale, a przewodność kanału również wzrasta, umożliwiając przepływ większego prądu między źródłem a odpływem.
Tryb wyczerpania
W trybie wyczerpania MOSFET jest zwykle włączony, co oznacza, że między źródłem a drenażem przepływa prąd, nawet gdy nie ma napięcia do bramki. Gdy do bramy przyłożono napięcie przeciwnej polaryzacji, pole elektryczne utworzone przez napięcie bramki odpycha nośniki ładunku z kanału, zmniejszając przewodność kanału i zmniejszając przepływ prądu między źródłem a drenażem.
Operacja przełączania
Jednym z najczęstszych zastosowań MOSFET jest przełącznik. W obwodzie przełączającym MOSFET służy do obciążenia (takiego jak żarówka lub silnik).
Gdy MOSFET jest używany jako przełącznik, działa on w obszarze odcięcia lub w obszarze nasycenia. W obszarze odcięcia napięcie bramki znajduje się poniżej napięcia progowego, a MOSFET jest wyłączony, co oznacza, że nie ma prądu między źródłem a odpływem. W obszarze nasycenia napięcie bramki znajduje się powyżej napięcia progowego, a MOSFET jest włączony, co oznacza, że istnieje ścieżka o niskiej oporności między źródłem a odpływem, umożliwiając przepływ prądu przez obciążenie.
Zaletą używania MOSFET jako przełącznika jest jego wysoka prędkość przełączania i niskie zużycie energii. MOSFET mogą bardzo szybko włączać się i wyłączać, dzięki czemu są odpowiednie do aplikacji o wysokiej częstotliwości. Dodatkowo, ze względu na ich wysoką impedancję wejściową, rysują bardzo mało prądu z sygnału kontrolnego, zmniejszając zużycie energii.
Operacja wzmocnienia
MOSFET mogą być również stosowane jako wzmacniacze. W obwodzie wzmacniacza MOSFET służy do wzmocnienia małego sygnału wejściowego do większego sygnału wyjściowego.
Gdy do bramki MOSFET przyłoży się mały sygnał wejściowy, powoduje niewielką zmianę napięcia bramki. Ta zmiana napięcia bramki powoduje odpowiednią zmianę przewodności kanału, co z kolei powoduje zmianę prądu przepływu między źródłem a drenażem. Sygnał wyjściowy, który jest pobierany z drenażu, jest wzmocnioną wersją sygnału wejściowego.
Wzmocnienie wzmacniacza MOSFET jest określone przez nadprzewodnictwo MOSFET, co jest miarą zmian prądu spustowego dla danej zmiany napięcia bramki.
Zastosowania
MOSFET są używane w wielu różnych zastosowaniach, w tym zasilacze, sterowanie silnikiem, wzmacniacze audio i obwody cyfrowe.
W zasilaczy MOSFET są używane jako przełączniki do sterowania przepływem mocy do obciążenia. Mogą obsługiwać wysokie napięcia i prądy, co czyni je odpowiednimi do zastosowań o dużej mocy.
W kontroli silnika MOSFET są używane do kontrolowania prędkości i kierunku silników. Włączając i wyłączając MOSFET w różnych momentach, prąd przepływający przez silnik można kontrolować, umożliwiając silnik działanie z różnymi prędkościami i w różnych kierunkach.
W wzmacniaczach audio MOSFET są używane do wzmocnienia sygnału audio. Mogą zapewnić wysokiej jakości amplifikację z niskimi zniekształceniami, co czyni je odpowiednimi do systemów audio o wysokiej wierności.
W obwodach cyfrowych MOSFET są używane jako bramy logiczne do wykonywania operacji cyfrowych. Można je wykorzystać do budowy złożonych obwodów cyfrowych, takich jak mikroprocesory i układy pamięci.
Wniosek
Podsumowując, zasada działania MOSFET opiera się na kontroli przewodności kanału między źródłem a drenażem przez pole elektryczne utworzone przez napięcie bramki. MOSFET mogą działać w trybie ulepszenia lub w trybie wyczerpania, i mogą być używane jako przełączniki lub wzmacniacze w wielu różnych zastosowaniach.
Jako dostawca MOS oferuję wysokiej jakości MOSFET, które są odpowiednie do różnych zastosowań. Jeśli chcesz kupić MOSFET lub masz pytania dotyczące ich działania, prosimy o [zainicjować kontakt w celu negocjacji w zakresie zamówień]. Oferujemy również inne powiązane produkty, takie jakMosWNie aktywne jadalne drożdże, IŚciana komórkowa drożdży. Skontaktuj się z nami już dziś, aby omówić swoje konkretne wymagania.
Odniesienia
- Streetman, BG i Banerjee, SK (2006). Solidne urządzenia elektroniczne. Prentice Hall.
- SEDRA, AS i Smith, KC (2010). Obwody mikroelektroniczne. Oxford University Press.
