Защо MOSFET се контролират напрежението?

MOSFET (полеви транзистори с метален оксид, полупроводник) се наричат ​​устройства с управление на напрежението главно защото техният принцип на работа разчита главно на контрола на напрежението на затвора (Vgs) върху изтичащия ток (Id), вместо да разчита на тока, за да го управлява, т.к. такъв е случаят с биполярните транзистори (като BJT). Следва подробно обяснение на MOSFET като устройство с контролирано напрежение:

Принцип на работа

Контрол на напрежението на вратата:Сърцето на MOSFET се намира в структурата между неговия порт, източник и дрейн и изолационен слой (обикновено силициев диоксид) под портата. Когато се приложи напрежение към портата, под изолационния слой се създава електрическо поле и това поле променя проводимостта на зоната между източника и дренажа.

Образуване на проводящ канал:За N-канални MOSFET, когато напрежението на затвора Vgs е достатъчно високо (над определена стойност, наречена прагово напрежение Vt), електроните в субстрата от тип P под затвора се привличат към долната страна на изолационния слой, образувайки N- тип проводящ канал, който позволява проводимост между източника и дренажа. Обратно, ако Vgs е по-ниско от Vt, проводящият канал не се формира и MOSFET е в състояние на прекъсване.

Контрол на дренажния ток:размерът на изтичащия ток Id се контролира главно от напрежението на затвора Vgs. Колкото по-високо е Vgs, толкова по-широк е проводящият канал и толкова по-голям е дрейнният ток Id. Тази връзка позволява на MOSFET да действа като устройство за ток с контролирано напрежение.

Предимства на пиезохарактеризирането

Висок входен импеданс:Входният импеданс на MOSFET е много висок поради изолацията на гейта и областта източник-дрейн чрез изолационен слой, а токът на гейта е почти нула, което го прави полезен във вериги, където се изисква висок входен импеданс.

Нисък шум:MOSFET генерират сравнително нисък шум по време на работа, до голяма степен поради техния висок входен импеданс и униполярен механизъм за провеждане на носителя.

Бърза скорост на превключване:Тъй като MOSFET са устройства с контролирано напрежение, тяхната скорост на превключване обикновено е по-бърза от тази на биполярните транзистори, които трябва да преминат през процеса на съхранение и освобождаване на заряда по време на превключване.

Ниска консумация на енергия:Във включено състояние съпротивлението дрейн-източник (RDS(on)) на MOSFET е сравнително ниско, което помага да се намали консумацията на енергия. Освен това, в състояние на прекъсване, статичната консумация на енергия е много ниска, тъй като токът на затвора е почти нула.

В обобщение, MOSFET се наричат ​​устройства с управление на напрежението, тъй като техният принцип на работа разчита до голяма степен на контрола на изтичащия ток от напрежението на затвора. Тази контролирана от напрежението характеристика прави MOSFET транзисторите обещаващи за широк спектър от приложения в електронни схеми, особено когато се изисква висок входен импеданс, нисък шум, бърза скорост на превключване и ниска консумация на енергия.