Tranzistor sa efektom polja metal-oksid-poluprovodnik (MOSFET, MOS-FET ili MOS FET) je vrsta tranzistora sa efektom polja (FET), koji se najčešće proizvodi kontrolisanom oksidacijom silicijuma. Ima izolovanu kapiju, čiji napon određuje provodljivost uređaja.
Njegova glavna karakteristika je da između metalne kapije i kanala postoji izolacioni sloj od silicijum dioksida, tako da ima visok ulazni otpor (do 1015Ω). Također se dijeli na N-kanalnu cijev i P-kanalnu cijev. Obično su supstrat (podloga) i izvor S povezani zajedno.
Prema različitim načinima provodljivosti, MOSFET-ovi se dijele na tip poboljšanja i tip osiromašenja.
Takozvani tip poboljšanja znači: kada je VGS=0, cijev je u odsječenom stanju. Nakon dodavanja ispravnog VGS-a, većina nosača se privlači na kapiju, čime se "pojačavaju" nosači u ovoj oblasti i formira provodni kanal. .
Režim iscrpljivanja znači da kada je VGS=0, formira se kanal. Kada se doda ispravan VGS, većina nosača može istjecati iz kanala, čime se "oštećuju" nosači i isključuje cijev.
Razlikujte razlog: ulazni otpor JFET-a je veći od 100MΩ, a transkonduktivnost je vrlo visoka, kada se kapija vodi, magnetno polje unutrašnjeg prostora je vrlo lako otkriti signal podataka radnog napona na kapiji, tako da cevovod teži da biti do, ili ima tendenciju da bude on-off. Ako se napon indukcije tijela odmah doda kapiji, jer je ključna elektromagnetna smetnja jaka, gornja situacija će biti značajnija. Ako se igla merača naglo skrene ulevo, to znači da cevovod teži da bude do, otpornik drejn-izvor RDS se širi, a količina struje drejn-izvor smanjuje IDS. Suprotno tome, igla merača se oštro skreće udesno, što ukazuje na to da cevovod ima tendenciju da se uključi-isključi, RDS ide dole, a IDS ide gore. Međutim, tačan smjer u kojem je igla mjerača skrenuta treba ovisiti o pozitivnim i negativnim polovima induciranog napona (radni napon pozitivnog smjera ili radni napon obrnutog smjera) i radnoj sredini cjevovoda.
WINSOK DFN3x3 MOSFET
Uzimajući za primjer N kanal, napravljen je na silikonskoj podlozi P-tipa sa dva visoko dopirana područja difuzije izvora N+ i područja difuzije drena N+, a zatim se izvode izvorna elektroda S i drena elektroda D. Izvor i supstrat su iznutra povezani i uvijek održavaju isti potencijal. Kada je odvod spojen na pozitivni terminal napajanja, a izvor spojen na negativni terminal napajanja i VGS=0, struja kanala (tj. struja odvoda) ID=0. Kako se VGS postepeno povećava, privučen pozitivnim naponom gejta, negativno nabijeni manjinski nosioci indukuju se između dva difuzna područja, formirajući kanal N-tipa od drena do izvora. Kada je VGS veći od napona uključivanja VTN cijevi (uglavnom oko +2V), N-kanalna cijev počinje da provodi, formirajući ID struje odvoda.
VMOSFET (VMOSFET), njegov puni naziv je V-groove MOSFET. To je novorazvijeni visokoefikasni uređaj za prebacivanje snage nakon MOSFET-a. Ne samo da nasljeđuje visoku ulaznu impedanciju MOSFET-a (≥108W), već i malu pogonsku struju (oko 0,1μA). Takođe ima odlične karakteristike kao što su visok otporni napon (do 1200V), velika radna struja (1.5A ~ 100A), velika izlazna snaga (1~250W), dobra linearnost transkonduktivnosti i velika brzina prebacivanja. Upravo zato što kombinuje prednosti vakuumskih cijevi i energetskih tranzistora, široko se koristi u naponskim pojačivačima (pojačavanje napona može doseći hiljade puta), pojačivačima snage, prekidačkim izvorima napajanja i inverterima.
Kao što svi znamo, kapija, izvor i odvod tradicionalnog MOSFET-a su otprilike u istoj horizontalnoj ravni na čipu, a njegova radna struja u osnovi teče u horizontalnom smjeru. VMOS cijev je drugačija. Ima dvije glavne strukturne karakteristike: prvo, metalna kapija ima strukturu utora u obliku slova V; drugo, ima vertikalnu provodljivost. Pošto se drejn povlači sa zadnje strane čipa, ID ne teče vodoravno duž čipa, već počinje od jako dopiranog N+ regiona (izvor S) i teče u blago dopirano područje N-drifta kroz P kanal. Konačno, doseže vertikalno prema dolje do drenaže D. Budući da se površina poprečnog presjeka protoka povećava, velike struje mogu proći kroz njih. Budući da između gejta i čipa postoji izolacioni sloj od silicijum dioksida, to je i dalje MOSFET izolovanih kapija.
Prednosti upotrebe:
MOSFET je element koji se kontrolira naponom, dok je tranzistor element kontroliran strujom.
MOSFET-ove treba koristiti kada je dozvoljeno da se iz izvora signala povuče samo mala količina struje; tranzistore treba koristiti kada je napon signala nizak i kada je dozvoljeno da se povuče više struje iz izvora signala. MOSFET koristi većinske nosače za provođenje električne energije, pa se naziva unipolarnim uređajem, dok tranzistori koriste i većinske i manjinske nosioce za provođenje struje, pa se naziva bipolarnim uređajem.
Izvor i odvod nekih MOSFET-ova mogu se koristiti naizmenično, a napon na kapiji može biti pozitivan ili negativan, što ih čini fleksibilnijim od trioda.
MOSFET može raditi pod vrlo malom strujom i vrlo niskim naponom, a njegov proizvodni proces može lako integrirati mnoge MOSFET-ove na silikonski čip. Stoga se MOSFET široko koristi u velikim integriranim kolima.
Olueky SOT-23N MOSFET
Odgovarajuće karakteristike primjene MOSFET-a i tranzistora
1. Izvor s, gejt g i odvod d MOSFET-a odgovaraju emiteru e, bazi b i kolektoru c tranzistora. Njihove funkcije su slične.
2. MOSFET je strujni uređaj koji kontroliše napon, iD kontroliše vGS, a njegov koeficijent pojačanja gm je generalno mali, tako da je sposobnost pojačanja MOSFET-a loša; tranzistor je strujni uređaj koji kontroliše struju, a iC kontroliše iB (ili iE).
3. MOSFET kapija skoro da ne crpi struju (ig»0); dok baza tranzistora uvijek povlači određenu struju kada tranzistor radi. Stoga je ulazni otpor gejta MOSFET-a veći od ulaznog otpora tranzistora.
4. MOSFET se sastoji od više nosilaca uključenih u provodljivost; tranzistori imaju dva nosioca, multi nosioce i manjinske nosioce, uključene u provodljivost. Na koncentraciju manjinskih nosača u velikoj mjeri utiču faktori kao što su temperatura i zračenje. Stoga MOSFET-ovi imaju bolju temperaturnu stabilnost i veću otpornost na zračenje od tranzistora. MOSFET-ovi bi se trebali koristiti tamo gdje se uslovi okoline (temperatura, itd.) jako razlikuju.
5. Kada su izvorni metal i supstrat MOSFET-a povezani zajedno, izvor i odvod se mogu koristiti naizmenično, a karakteristike se malo mijenjaju; dok kada se kolektor i emiter triode koriste naizmjenično, karakteristike su vrlo različite. β vrijednost će se znatno smanjiti.
6. Koeficijent buke MOSFET-a je vrlo mali. MOSFET bi se trebao koristiti što je više moguće u ulaznom stupnju niskošumnih pojačala i kola koja zahtijevaju visok omjer signal-šum.
7. I MOSFET i tranzistor mogu formirati različita pojačala i sklopna kola, ali prvi ima jednostavan proizvodni proces i ima prednosti niske potrošnje energije, dobre termičke stabilnosti i širokog raspona napona napajanja. Stoga se široko koristi u velikim i vrlo velikim integriranim kolima.
8. Tranzistor ima veliki otpor uključivanja, dok MOSFET ima mali otpor uključivanja, samo nekoliko stotina mΩ. U trenutnim električnim uređajima, MOSFET se uglavnom koriste kao prekidači, a njihova efikasnost je relativno visoka.
WINSOK SOT-323 enkapsulacija MOSFET
MOSFET protiv bipolarnog tranzistora
MOSFET je uređaj koji se kontroliše naponom, a kapija u osnovi ne prima struju, dok je tranzistor strujno kontrolisan uređaj, a baza mora da prima određenu struju. Stoga, kada je nazivna struja izvora signala izuzetno mala, treba koristiti MOSFET.
MOSFET je provodnik sa više nosača, dok oba nosača tranzistora učestvuju u vođenju. Budući da je koncentracija manjinskih nosača vrlo osjetljiva na vanjske uvjete kao što su temperatura i zračenje, MOSFET je pogodniji za situacije u kojima se okruženje jako mijenja.
Osim što se koriste kao pojačivači i kontrolisani prekidači kao što su tranzistori, MOSFET-i se mogu koristiti i kao promjenjivi linearni otpornici kontrolirani naponom.
Izvor i odvod MOSFET-a su simetrične strukture i mogu se koristiti naizmjenično. Napon gejt-izvor MOSFET-a u modu osiromašenja može biti pozitivan ili negativan. Stoga je korištenje MOSFET-a fleksibilnije od tranzistora.
Vrijeme objave: 13.10.2023
