Metal oksit yarı iletken alan etkili transistör (MOSFET, MOS-FET veya MOS FET), en yaygın olarak silikonun kontrollü oksidasyonu ile üretilen bir tür alan etkili transistördür (FET). Gerilimi cihazın iletkenliğini belirleyen yalıtımlı bir kapısı vardır.
Ana özelliği, metal geçit ile kanal arasında silikon dioksit yalıtım katmanının bulunması, dolayısıyla yüksek giriş direncine sahip olmasıdır (1015Ω'a kadar). Ayrıca N-kanal tüpü ve P-kanal tüpüne ayrılmıştır. Genellikle substrat (substrat) ve kaynak S birbirine bağlanır.
Farklı iletim modlarına göre MOSFET'ler geliştirme tipi ve tükenme tipine ayrılır.
Geliştirme tipi olarak adlandırılan türün anlamı şudur: VGS=0 olduğunda tüp bir kesme durumundadır. Doğru VGS eklendikten sonra çoğu taşıyıcı kapıya çekilir, böylece bu alandaki taşıyıcılar "güçlendirilir" ve iletken bir kanal oluşturulur. .
Tükenme modu, VGS=0 olduğunda bir kanalın oluştuğu anlamına gelir. Doğru VGS eklendiğinde taşıyıcıların çoğu kanaldan dışarı akabilir, böylece taşıyıcılar "tükenebilir" ve tüp kapatılabilir.
Sebebini ayırt edin: JFET'in giriş direnci 100MΩ'dan fazladır ve geçiş iletkenliği çok yüksektir, kapı açıldığında, iç mekan manyetik alanının kapıdaki çalışma voltajı veri sinyalini tespit etmesi çok kolaydır, böylece boru hattı eğilimi gösterir. açık veya kapalı olma eğilimindedir. Anahtar elektromanyetik girişim güçlü olduğundan, vücut indüksiyon voltajı hemen geçide eklenirse, yukarıdaki durum daha önemli olacaktır. Sayaç iğnesi keskin bir şekilde sola saparsa, bu, boru hattının yükselme eğiliminde olduğu, drenaj kaynağı direnci RDS'nin genişlediği ve drenaj kaynağı akımı miktarının IDS'yi azalttığı anlamına gelir. Tersine, sayaç ibresi keskin bir şekilde sağa saparak boru hattının açık-kapalı olma eğiliminde olduğunu, RDS'nin aşağı indiğini ve IDS'nin yukarı çıktığını gösterir. Bununla birlikte, sayaç iğnesinin saptırıldığı kesin yön, indüklenen voltajın pozitif ve negatif kutuplarına (pozitif yönde çalışma voltajı veya ters yönde çalışma voltajı) ve boru hattının çalışma orta noktasına bağlı olmalıdır.
WINSOK DFN3x3 MOSFET
N kanalını örnek olarak alırsak, iki adet yüksek katkılı kaynak difüzyon bölgesi N+ ve drenaj difüzyon bölgesi N+ ile P tipi silikon substrat üzerinde yapılır ve ardından kaynak elektrot S ve drenaj elektrotu D sırasıyla dışarı çıkarılır. Kaynak ve alt tabaka dahili olarak birbirine bağlıdır ve her zaman aynı potansiyeli korurlar. Drenaj, güç kaynağının pozitif terminaline ve kaynak, güç kaynağının negatif terminaline bağlandığında ve VGS=0 olduğunda, kanal akımı (yani drenaj akımı) ID=0 olur. Pozitif kapı voltajı tarafından çekilen VGS kademeli olarak arttıkça, iki difüzyon bölgesi arasında negatif yüklü azınlık taşıyıcıları indüklenir ve drenajdan kaynağa N tipi bir kanal oluşturur. VGS, tüpün açılma voltajından VTN daha büyük olduğunda (genellikle yaklaşık +2V), N-kanallı tüp bir drenaj akımı ID'si oluşturarak iletime başlar.
VMOSFET (VMOSFET), tam adı V-groove MOSFET'tir. MOSFET'ten sonra yeni geliştirilen yüksek verimli, güç anahtarlama cihazıdır. Sadece MOSFET'in yüksek giriş empedansını (≥108W) değil, aynı zamanda küçük sürüş akımını da (yaklaşık 0,1μA) miras alır. Aynı zamanda yüksek dayanım voltajı (1200V'a kadar), büyük çalışma akımı (1,5A ~ 100A), yüksek çıkış gücü (1 ~ 250W), iyi iletkenlik doğrusallığı ve hızlı anahtarlama hızı gibi mükemmel özelliklere de sahiptir. Tam olarak vakum tüpleri ve güç transistörlerinin avantajlarını birleştirdiği için voltaj amplifikatörlerinde (gerilim amplifikasyonu binlerce katına ulaşabilir), güç amplifikatörlerinde, anahtarlamalı güç kaynaklarında ve invertörlerde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Hepimizin bildiği gibi, geleneksel bir MOSFET'in kapısı, kaynağı ve drenajı çip üzerinde kabaca aynı yatay düzlemdedir ve çalışma akımı temelde yatay yönde akar. VMOS tüpü farklıdır. İki ana yapısal özelliği vardır: Birincisi, metal kapı V şeklinde bir oluk yapısını benimser; ikincisi dikey iletkenliğe sahiptir. Drenaj çipin arkasından çekildiği için ID çip boyunca yatay olarak akmaz, ancak yoğun katkılı N+ bölgesinden (kaynak S) başlar ve P kanalı boyunca hafif katkılı N-sürüklenme bölgesine akar. Son olarak D drenajına dikey olarak aşağıya doğru ulaşır. Akış kesit alanı arttığı için içinden büyük akımlar geçebilir. Geçit ile çip arasında silikon dioksit yalıtım katmanı bulunduğundan, yine de yalıtımlı bir geçit MOSFET'idir.
Kullanım avantajları:
MOSFET voltaj kontrollü bir elemandır, transistör ise akım kontrollü bir elemandır.
MOSFET'ler, sinyal kaynağından yalnızca küçük miktarda akımın çekilmesine izin verildiğinde kullanılmalıdır; Sinyal voltajının düşük olduğu ve sinyal kaynağından daha fazla akımın çekilmesine izin verilen durumlarda transistörler kullanılmalıdır. MOSFET elektriği iletmek için çoğunluk taşıyıcılarını kullanır, bu nedenle buna tek kutuplu cihaz denir, transistörler ise elektriği iletmek için hem çoğunluk taşıyıcılarını hem de azınlık taşıyıcılarını kullanır, bu nedenle iki kutuplu cihaz olarak adlandırılır.
Bazı MOSFET'lerin kaynağı ve drenajı birbirinin yerine kullanılabilir ve geçit voltajı pozitif veya negatif olabilir, bu da onları triyotlardan daha esnek hale getirir.
MOSFET çok küçük akım ve çok düşük voltaj koşullarında çalışabilmektedir ve üretim süreci birçok MOSFET'i bir silikon çip üzerine kolaylıkla entegre edebilmektedir. Bu nedenle MOSFET büyük ölçekli entegre devrelerde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Olueky SOT-23N MOSFET
MOSFET ve transistörün ilgili uygulama özellikleri
1. MOSFET'in kaynağı s, kapısı g ve drenajı d, sırasıyla transistörün emitörü e, tabanı b ve toplayıcı c'ye karşılık gelir. İşlevleri benzerdir.
2. MOSFET voltaj kontrollü bir akım cihazıdır, iD vGS tarafından kontrol edilir ve amplifikasyon katsayısı gm genellikle küçüktür, dolayısıyla MOSFET'in amplifikasyon kapasitesi zayıftır; transistör akım kontrollü bir akım cihazıdır ve iC, iB (veya iE) tarafından kontrol edilir.
3. MOSFET kapısı neredeyse hiç akım çekmez (ig»0); transistörün tabanı ise transistör çalışırken daima belirli bir akım çeker. Bu nedenle MOSFET'in kapı giriş direnci, transistörün giriş direncinden daha yüksektir.
4. MOSFET, iletimde yer alan çoklu taşıyıcılardan oluşur; Transistörlerin iletime dahil olan iki taşıyıcısı vardır; çoklu taşıyıcılar ve azınlık taşıyıcıları. Azınlık taşıyıcılarının konsantrasyonu sıcaklık ve radyasyon gibi faktörlerden büyük ölçüde etkilenir. Bu nedenle MOSFET'ler, transistörlere göre daha iyi sıcaklık stabilitesine ve daha güçlü radyasyon direncine sahiptir. MOSFET'ler çevresel koşulların (sıcaklık vb.) büyük ölçüde değiştiği yerlerde kullanılmalıdır.
5. MOSFET'in kaynak metali ve alt tabakası birbirine bağlandığında, kaynak ve drenaj birbirinin yerine kullanılabilir ve özellikler çok az değişir; Triyotun toplayıcı ve vericisi birbirinin yerine kullanıldığında özellikler çok farklıdır. β değeri çok azalacaktır.
6. MOSFET'in gürültü katsayısı çok küçüktür. Düşük gürültülü amplifikatör devrelerinin ve yüksek sinyal-gürültü oranı gerektiren devrelerin giriş aşamasında mümkün olduğunca MOSFET kullanılmalıdır.
7. Hem MOSFET hem de transistör çeşitli amplifikatör devreleri ve anahtarlama devreleri oluşturabilir, ancak ilki basit bir üretim sürecine sahiptir ve düşük güç tüketimi, iyi termal kararlılık ve geniş çalışma güç kaynağı voltaj aralığı avantajlarına sahiptir. Bu nedenle büyük ölçekli ve çok büyük ölçekli entegre devrelerde yaygın olarak kullanılmaktadır.
8. Transistörün büyük bir açık direnci vardır, MOSFET'in ise yalnızca birkaç yüz mΩ kadar küçük bir açık direnci vardır. Mevcut elektrikli cihazlarda MOSFET'ler genellikle anahtar olarak kullanılmakta olup verimleri nispeten yüksektir.
WINSOK SOT-323 kapsülleme MOSFET'i
MOSFET ve Bipolar Transistör
MOSFET voltaj kontrollü bir cihazdır ve geçit temelde akım almaz, transistör ise akım kontrollü bir cihazdır ve tabanın belirli bir akım alması gerekir. Bu nedenle sinyal kaynağının anma akımının çok küçük olduğu durumlarda MOSFET kullanılmalıdır.
MOSFET çok taşıyıcılı bir iletkendir, transistörün her iki taşıyıcısı da iletime katılır. Azınlık taşıyıcılarının konsantrasyonu sıcaklık ve radyasyon gibi dış koşullara çok duyarlı olduğundan, MOSFET ortamın büyük ölçüde değiştiği durumlar için daha uygundur.
MOSFET'ler, amplifikatör cihazları ve transistörler gibi kontrol edilebilir anahtarlar olarak kullanılmalarının yanı sıra, voltaj kontrollü değişken doğrusal dirençler olarak da kullanılabilir.
MOSFET'in kaynağı ve drenajı yapı olarak simetriktir ve birbirinin yerine kullanılabilir. Tükenme modu MOSFET'in kapı kaynağı voltajı pozitif veya negatif olabilir. Bu nedenle MOSFET'lerin kullanılması transistörlere göre daha esnektir.
Gönderim zamanı: 13 Ekim 2023
