Полевият транзистор с метален оксид-полупроводник (MOSFET, MOS-FET или MOS FET) е вид полеви транзистор (FET), произвеждан най-често чрез контролирано окисляване на силиций. Има изолиран затвор, чието напрежение определя проводимостта на устройството.
Основната му характеристика е, че има изолационен слой от силициев диоксид между металната врата и канала, така че има високо входно съпротивление (до 1015Ω). Той също така е разделен на N-канална тръба и P-канална тръба. Обикновено субстратът (субстратът) и източникът S са свързани заедно.
Според различните режими на проводимост MOSFET се разделят на тип усилване и тип изчерпване.
Така нареченият тип подобрение означава: когато VGS=0, тръбата е в състояние на прекъсване. След добавяне на правилния VGS, повечето носители се привличат към гейта, като по този начин „усилват“ носителите в тази област и образуват проводящ канал. .
Режимът на изчерпване означава, че когато VGS=0, се формира канал. Когато се добави правилният VGS, повечето носители могат да изтекат от канала, като по този начин "изчерпват" носителите и изключват тръбата.
Разграничете причината: входното съпротивление на JFET е повече от 100 MΩ и транскондуктивността е много висока, когато портата е водена, вътрешното пространство магнитно поле е много лесно за откриване на работния сигнал за данни за напрежение на портата, така че тръбопроводът има тенденция да бъде до или има тенденция да бъде включено-изключено. Ако индукционното напрежение на тялото се добави незабавно към портата, тъй като ключовото електромагнитно смущение е силно, горната ситуация ще бъде по-значима. Ако стрелката на измервателния уред се отклони рязко наляво, това означава, че тръбопроводът има тенденция да бъде нагоре, резисторът дрейн-източник RDS се разширява и количеството на тока дрейн-източник намалява IDS. Обратно, стрелката на измервателния уред се отклонява рязко надясно, което показва, че тръбопроводът има тенденция да бъде включен-изключен, RDS намалява и IDS се повишава. Въпреки това, точната посока, в която се отклонява стрелката на измервателния уред, трябва да зависи от положителните и отрицателните полюси на индуцираното напрежение (работно напрежение в положителна посока или работно напрежение в обратна посока) и работната средна точка на тръбопровода.
WINSOK DFN3x3 MOSFET
Вземайки N канала като пример, той е направен върху P-тип силициева подложка с две силно легирани области на дифузия на източника N+ и области на дифузия на изтичане N+, след което електродът на източника S и електродът на изтичане D се извеждат съответно. Източникът и субстратът са вътрешно свързани и винаги поддържат същия потенциал. Когато изтичането е свързано към положителния извод на захранването и източникът е свързан към отрицателния извод на захранването и VGS=0, токът на канала (т.е. изтичащ ток) ID=0. Тъй като VGS постепенно се увеличава, привлечен от положителното напрежение на затвора, отрицателно заредени малцинствени носители се индуцират между двете дифузионни области, образувайки канал от N-тип от изтичане към източник. Когато VGS е по-голямо от напрежението на включване VTN на тръбата (обикновено около +2V), N-каналната тръба започва да провежда, образувайки ID на дрейн ток.
VMOSFET (VMOSFET), пълното му име е V-groove MOSFET. Това е новоразработено високоефективно превключващо устройство след MOSFET. Той не само наследява високия входен импеданс на MOSFET (≥108 W), но и малкия управляващ ток (около 0,1 μA). Той също така има отлични характеристики като високо издържано напрежение (до 1200 V), голям работен ток (1,5 A ~ 100 A), висока изходна мощност (1 ~ 250 W), добра линейност на транспроводимост и бърза скорост на превключване. Именно защото съчетава предимствата на вакуумните тръби и мощните транзистори, той се използва широко в усилватели на напрежение (усилването на напрежението може да достигне хиляди пъти), усилватели на мощност, импулсни захранвания и инвертори.
Както всички знаем, портата, източникът и изтичането на традиционния MOSFET са приблизително в една и съща хоризонтална равнина на чипа и неговият работен ток основно протича в хоризонтална посока. VMOS тръбата е различна. Той има две основни структурни характеристики: първо, металната порта приема V-образна жлебна структура; второ, има вертикална проводимост. Тъй като изтичането се изтегля от задната страна на чипа, ID не тече хоризонтално по протежение на чипа, а започва от силно легираната N+ област (източник S) и се влива в леко легираната N-дрейфова област през P канала. Накрая достига вертикално надолу, за да източи D. Тъй като площта на напречното сечение на потока се увеличава, през него могат да преминават големи токове. Тъй като има изолационен слой от силициев диоксид между портата и чипа, той все още е MOSFET с изолирана порта.
Предимства на употреба:
MOSFET е елемент с управление на напрежението, докато транзисторът е елемент с управление на тока.
MOSFETs трябва да се използват, когато е позволено да се изтегли само малко количество ток от източника на сигнала; транзисторите трябва да се използват, когато напрежението на сигнала е ниско и е позволено да се изтегли повече ток от източника на сигнала. MOSFET използва мажоритарни носители за провеждане на електричество, така че се нарича еднополярно устройство, докато транзисторите използват както мажоритарни носители, така и малцинствени носители за провеждане на електричество, така че се нарича биполярно устройство.
Източникът и изтичането на някои MOSFET могат да се използват взаимозаменяемо, а напрежението на гейта може да бъде положително или отрицателно, което ги прави по-гъвкави от триодите.
MOSFET може да работи при условия на много малък ток и много ниско напрежение и неговият производствен процес може лесно да интегрира много MOSFET транзистори в силиконов чип. Поради това MOSFET се използва широко в мащабни интегрални схеми.
Olueky SOT-23N MOSFET
Съответните приложни характеристики на MOSFET и транзистора
1. Източникът s, портата g и дрейнът d на MOSFET съответстват съответно на емитер e, база b и колектор c на транзистора. Функциите им са сходни.
2. MOSFET е устройство за ток с управление на напрежението, iD се управлява от vGS и неговият коефициент на усилване gm обикновено е малък, така че способността за усилване на MOSFET е лоша; транзисторът е токово устройство, управлявано от ток, а iC се управлява от iB (или iE).
3. Портата MOSFET не черпи почти никакъв ток (ig»0); докато базата на транзистора винаги черпи определен ток, когато транзисторът работи. Следователно входното съпротивление на портата на MOSFET е по-високо от входното съпротивление на транзистора.
4. MOSFET се състои от множество носители, участващи в проводимостта; транзисторите имат два носителя, множество носители и миноритарни носители, участващи в проводимостта. Концентрацията на малцинствени носители е силно повлияна от фактори като температура и радиация. Следователно MOSFETs имат по-добра температурна стабилност и по-силна радиационна устойчивост от транзисторите. MOSFET трябва да се използват там, където условията на околната среда (температура и т.н.) варират значително.
5. Когато металът на източника и субстратът на MOSFET са свързани заедно, източникът и дрейнът могат да се използват взаимозаменяемо и характеристиките се променят малко; докато когато колекторът и емитерът на триода се използват взаимозаменяемо, характеристиките са много различни. Стойността на β ще бъде намалена много.
6. Коефициентът на шум на MOSFET е много малък. MOSFET трябва да се използва колкото е възможно повече във входния етап на нискошумни усилвателни схеми и схеми, които изискват високо съотношение сигнал/шум.
7. Както MOSFET, така и транзисторът могат да формират различни усилвателни вериги и превключващи вериги, но първият има прост производствен процес и има предимствата на ниска консумация на енергия, добра термична стабилност и широк обхват на работното захранващо напрежение. Поради това той се използва широко в широкомащабни и много големи интегрални схеми.
8. Транзисторът има голямо съпротивление при включване, докато MOSFET има малко съпротивление при включване, само няколкостотин mΩ. В настоящите електрически устройства MOSFETs обикновено се използват като превключватели и тяхната ефективност е сравнително висока.
WINSOK SOT-323 капсулиран MOSFET
MOSFET срещу биполярен транзистор
MOSFET е устройство с контролирано напрежение и портата по същество не приема ток, докато транзисторът е устройство с контролирано напрежение и основата трябва да поема определен ток. Следователно, когато номиналният ток на източника на сигнал е изключително малък, трябва да се използва MOSFET.
MOSFET е проводник с много носители, докато и двата носителя на транзистора участват в проводимостта. Тъй като концентрацията на незначителни носители е много чувствителна към външни условия като температура и радиация, MOSFET е по-подходящ за ситуации, в които средата се променя значително.
Освен че се използват като усилвателни устройства и управляеми превключватели като транзистори, MOSFET могат да се използват и като променливи линейни резистори с контролирано напрежение.
Източникът и изтичането на MOSFET са симетрични по структура и могат да се използват взаимозаменяемо. Напрежението порта-източник на MOSFET в режим на изчерпване може да бъде положително или отрицателно. Следователно използването на MOSFET е по-гъвкаво от транзисторите.
Време на публикуване: 13 октомври 2023 г
