MOSFET е един от най-основните компоненти в полупроводниковата индустрия. В електронните схеми MOSFET обикновено се използва във вериги на усилвател на мощност или вериги на импулсно захранване и се използва широко. по-долу,ОЛУКИще ви даде подробно обяснение на принципа на работа на MOSFET и ще анализира вътрешната структура на MOSFET.
Какво еMOSFET
MOSFET, металооксиден полупроводников поледен транзистор (MOSFET). Това е полеви транзистор, който може да се използва широко в аналогови схеми и цифрови схеми. Според разликата в полярността на неговия "канал" (работещ носител), той може да бъде разделен на два типа: "N-тип" и "P-тип", които често се наричат NMOS и PMOS.
Принцип на работа на MOSFET
MOSFET може да бъде разделен на тип подобрение и тип изчерпване според режима на работа. Типът подобрение се отнася до MOSFET, когато не е приложено преднапрежение и няма конпроводящ канал. Типът изчерпване се отнася за MOSFET, когато не е приложено преднапрежение. Ще се появи проводящ канал.
В действителните приложения има само MOSFET с N-канален тип подобрение и P-канален тип MOSFET. Тъй като NMOSFET имат малко съпротивление в състояние и са лесни за производство, NMOS е по-често срещан от PMOS в реални приложения.
Режим на подобрение MOSFET
Има две обратни PN връзки между дрейна D и източника S на MOSFET в режим на подобрение. Когато напрежението гейт-източник VGS=0, дори ако се добави напрежението дрейн-източник VDS, винаги има PN преход в състояние с обратно отклонение и няма проводящ канал между дрейна и сорс (не протича ток ). Следователно токът на изтичане ID=0 в този момент.
По това време, ако се добави напрежение напред между портата и източника. Тоест, VGS>0, тогава електрическо поле с порта, подравнена със силициевия субстрат от P-тип, ще бъде генерирано в изолационния слой SiO2 между електрода на затвора и силиконовия субстрат. Тъй като оксидният слой е изолиращ, напрежението VGS, приложено към портата, не може да произведе ток. От двете страни на оксидния слой се генерира кондензатор и VGS еквивалентната верига зарежда този кондензатор (кондензатор). И генерира електрическо поле, докато VGS бавно се издига, привлечен от положителното напрежение на портата. Голям брой електрони се натрупват от другата страна на този кондензатор (кондензатор) и създават проводящ канал от N-тип от изтичане до източник. Когато VGS превиши напрежението на включване VT на тръбата (обикновено около 2 V), тръбата с N-канал просто започва да провежда, генерирайки ID на дрейн ток. Ние наричаме напрежение порта-източник, когато каналът за първи път започне да генерира напрежението на включване. Обикновено се изразява като VT.
Контролирането на размера на напрежението на затвора VGS променя силата или слабостта на електрическото поле и може да се постигне ефектът от контролирането на размера на ID на изтичащия ток. Това също е важна характеристика на MOSFET, които използват електрически полета за управление на тока, така че те се наричат също полеви транзистори.
MOSFET вътрешна структура
Върху P-тип силициев субстрат с ниска концентрация на примеси се правят две N+ области с висока концентрация на примеси и два електрода се изтеглят от метален алуминий, за да служат съответно като дренаж d и източник s. След това повърхността на полупроводника е покрита с изключително тънък изолационен слой от силициев диоксид (SiO2) и алуминиев електрод е монтиран върху изолационния слой между дренажа и източника, за да служи като порта g. Електрод B също е изтеглен върху субстрата, образувайки N-канален MOSFET в режим на подобрение. Същото важи и за вътрешното формиране на MOSFET от тип усилване на P-канала.
N-канален MOSFET и P-канал MOSFET символи на вериги
Картината по-горе показва символа на веригата на MOSFET. На снимката D е дренажът, S е източникът, G е портата, а стрелката в средата представлява субстрата. Ако стрелката сочи навътре, това показва N-канален MOSFET, а ако стрелката сочи навън, това показва P-канален MOSFET.
Двоен N-канален MOSFET, двоен P-канален MOSFET и N+P-канален MOSFET символи на вериги
Всъщност, по време на производствения процес на MOSFET, субстратът се свързва към източника, преди да напусне фабриката. Следователно, в правилата за символика, символът със стрелка, представляващ субстрата, също трябва да бъде свързан към източника, за да се разграничи дренажът и източникът. Полярността на напрежението, използвано от MOSFET, е подобна на тази на нашия традиционен транзистор. N-каналът е подобен на NPN транзистор. Дренажът D е свързан към положителния електрод, а източникът S е свързан към отрицателния електрод. Когато портата G има положително напрежение, се формира проводящ канал и N-каналният MOSFET започва да работи. По същия начин P-каналът е подобен на PNP транзистор. Дренажът D е свързан към отрицателния електрод, източникът S е свързан към положителния електрод и когато портата G има отрицателно напрежение, се формира проводящ канал и MOSFET с P-канал започва да работи.
Принцип на загуба при превключване на MOSFET
Независимо дали е NMOS или PMOS, има вътрешно съпротивление на проводимост, генерирано след включването му, така че токът ще консумира енергия на това вътрешно съпротивление. Тази част от консумираната енергия се нарича консумация на проводимост. Избирането на MOSFET с малко вътрешно съпротивление на проводимост ще намали ефективно потреблението на проводимост. Текущото вътрешно съпротивление на MOSFET с ниска мощност обикновено е около десетки милиома, а има и няколко милиома.
Когато MOS е включен и прекратен, той не трябва да се реализира в един миг. Напрежението от двете страни на MOS ще има ефективно намаление, а токът, протичащ през него, ще има увеличение. През този период загубата на MOSFET е произведение на напрежението и тока, което е загубата при превключване. Най-общо казано, загубите при превключване са много по-големи от загубите на проводимост и колкото по-висока е честотата на превключване, толкова по-големи са загубите.
Продуктът на напрежението и тока в момента на провеждане е много голям, което води до много големи загуби. Загубите при превключване могат да бъдат намалени по два начина. Единият е да се намали времето за превключване, което може ефективно да намали загубата по време на всяко включване; другото е да се намали честотата на превключване, което може да намали броя на превключванията за единица време.
Горното е подробно обяснение на диаграмата на принципа на работа на MOSFET и анализ на вътрешната структура на MOSFET. За да научите повече за MOSFET, добре дошли да се консултирате с OLUKEY, за да ви предостави техническа поддръжка за MOSFET!
Време на публикуване: 16 декември 2023 г
