Zašto se MOSFET-ovi kontroliraju naponom?

MOSFET-ovi (metalni oksid poluvodički tranzistori sa efektom polja) se nazivaju uređaji kontrolirani naponom uglavnom zato što se njihov princip rada uglavnom oslanja na kontrolu napona gejta (Vgs) nad strujom odvoda (Id), umjesto da se oslanja na struju da je kontroliše, kao to je slučaj sa bipolarnim tranzistorima (kao što su BJT). Slijedi detaljno objašnjenje MOSFET-a kao uređaja kontroliranog napona:

Princip rada

Kontrola napona kapije:Srce MOSFET-a leži u strukturi između njegovog gejta, izvora i drena, i izolacionog sloja (obično silicijum dioksida) ispod kapije. Kada se na gejtu dovede napon, ispod izolacionog sloja stvara se električno polje, koje menja provodljivost područja između izvora i drena.

Formiranje provodnog kanala:Za N-kanalne MOSFET-ove, kada je napon gejta Vgs dovoljno visok (iznad određene vrijednosti koja se naziva granični napon Vt), elektroni u supstratu P-tipa ispod kapije privlače se na donju stranu izolacionog sloja, formirajući N- tip provodnog kanala koji omogućava provodljivost između izvora i odvoda. Suprotno tome, ako je Vgs niži od Vt, provodni kanal se ne formira i MOSFET je na prekidu.

Kontrola struje odvoda:veličina struje odvoda Id se uglavnom kontroliše naponom gejta Vgs. Što je Vgs veći, širi se provodni kanal i veća je struja odvoda Id. Ovaj odnos omogućava MOSFET-u da djeluje kao naponsko kontrolirani strujni uređaj.

Prednosti piezo karakterizacije

Visoka ulazna impedancija:Ulazna impedansa MOSFET-a je veoma visoka zbog izolacije gejta i regiona izvor-drejn izolacionim slojem, a struja gejta je skoro nula, što ga čini korisnim u kolima gde je potrebna visoka ulazna impedansa.

Niska razina buke:MOSFET-ovi stvaraju relativno nisku buku tokom rada, uglavnom zbog njihove visoke ulazne impedanse i unipolarnog mehanizma provodljivosti nosioca.

Brza brzina prebacivanja:Budući da su MOSFET uređaji kontrolirani naponom, njihova brzina prebacivanja je obično veća od brzine bipolarnih tranzistora, koji moraju proći kroz proces skladištenja i oslobađanja punjenja tokom prebacivanja.

Mala potrošnja energije:U uključenom stanju, otpor drejn-izvora (RDS(on)) MOSFET-a je relativno nizak, što pomaže u smanjenju potrošnje energije. Takođe, u graničnom stanju, statička potrošnja energije je veoma niska jer je struja gejta skoro nula.

Ukratko, MOSFET-ovi se nazivaju naponski kontrolisani uređaji jer se njihov princip rada u velikoj meri oslanja na kontrolu struje odvoda pomoću napona gejta. Ova naponsko kontrolisana karakteristika čini MOSFET-ove obećavajućim za širok spektar primena u elektronskim kolima, posebno tamo gde su potrebna visoka ulazna impedancija, niska buka, velika brzina prebacivanja i niska potrošnja energije.