MOSFET'lerin voltajı neden kontrol ediliyor?

MOSFET'ler (Metal Oksit Yarı İletken Alan Etkili Transistörler), voltaj kontrollü cihazlar olarak adlandırılır çünkü bunların çalışma prensibi, kontrol etmek için akıma güvenmek yerine esas olarak drenaj akımı (Id) üzerindeki kapı voltajının (Vgs) kontrolüne dayanır. bipolar transistörlerde (BJT'ler gibi) durum budur. Aşağıda MOSFET'in voltaj kontrollü bir cihaz olarak ayrıntılı bir açıklaması bulunmaktadır:

Çalışma Prensibi

Kapı Gerilim Kontrolü:Bir MOSFET'in kalbi, kapısı, kaynağı ve drenajı ile kapının altındaki yalıtım katmanı (genellikle silikon dioksit) arasındaki yapıda bulunur. Geçide voltaj uygulandığında yalıtım katmanının altında bir elektrik alanı oluşturulur ve bu alan kaynak ile drenaj arasındaki alanın iletkenliğini değiştirir.

İletken Kanal Oluşumu:N-kanallı MOSFET'ler için, kapı voltajı Vgs yeterince yüksek olduğunda (eşik voltajı Vt olarak adlandırılan belirli bir değerin üzerinde), kapının altındaki P-tipi alt tabakadaki elektronlar, yalıtım katmanının alt tarafına çekilerek bir N-kanal oluşturur. Kaynak ve drenaj arasında iletkenliğe izin veren tip iletken kanal. Tersine, eğer Vgs, Vt'den düşükse iletken kanal oluşmaz ve MOSFET kesimdedir.

Drenaj akımı kontrolü:drenaj akımı Id'nin boyutu esas olarak kapı voltajı Vgs tarafından kontrol edilir. Vgs ne kadar yüksek olursa iletken kanal o kadar geniş olur ve drenaj akımı Id de o kadar büyük olur. Bu ilişki MOSFET'in voltaj kontrollü bir akım cihazı gibi davranmasını sağlar.

Piezo Karakterizasyonunun Avantajları

Yüksek Giriş Empedansı:MOSFET'in giriş empedansı, geçidin ve kaynak-drenaj bölgesinin bir yalıtım katmanı tarafından izole edilmesi nedeniyle çok yüksektir ve geçit akımı neredeyse sıfırdır, bu da onu yüksek giriş empedansının gerekli olduğu devrelerde kullanışlı kılar.

Düşük Gürültü:MOSFET'ler, büyük ölçüde yüksek giriş empedansı ve tek kutuplu taşıyıcı iletim mekanizmaları nedeniyle çalışma sırasında nispeten düşük gürültü üretir.

Hızlı anahtarlama hızı:MOSFET'ler voltaj kontrollü cihazlar olduğundan, anahtarlama hızları genellikle şarj depolama ve anahtarlama sırasında serbest bırakma sürecinden geçmesi gereken bipolar transistörlerden daha hızlıdır.

Düşük Güç Tüketimi:Açık durumda, MOSFET'in drenaj kaynağı direnci (RDS(on)) nispeten düşüktür, bu da güç tüketiminin azaltılmasına yardımcı olur. Ayrıca kesme durumunda kapı akımı neredeyse sıfır olduğundan statik güç tüketimi çok düşüktür.

Özetle, MOSFET'lere voltaj kontrollü cihazlar denir çünkü çalışma prensipleri büyük ölçüde drenaj akımının geçit voltajı tarafından kontrolüne dayanır. Bu voltaj kontrollü karakteristik, MOSFET'leri elektronik devrelerde, özellikle yüksek giriş empedansının, düşük gürültünün, hızlı anahtarlama hızının ve düşük güç tüketiminin gerekli olduğu geniş bir uygulama yelpazesi için umut verici kılmaktadır.