Pamata izpratne par MOSFET

MOSFET, saīsinājums no metāla oksīda pusvadītāju lauka efekta tranzistors, ir trīs spaiļu pusvadītāju ierīce, kas izmanto elektriskā lauka efektu, lai kontrolētu strāvas plūsmu. Tālāk ir sniegts MOSFET pamata pārskats:

1. Definīcija un klasifikācija

- Definīcija: MOSFET ir pusvadītāju ierīce, kas kontrolē vadošo kanālu starp noteci un avotu, mainot aizbīdņa spriegumu. Vārti ir izolēti no avota un notekas ar izolācijas materiāla (parasti silīcija dioksīda) slāni, tāpēc tos sauc arī par izolētu vārtu lauka efekta tranzistoru.

- Klasifikācija: MOSFET tiek klasificēti, pamatojoties uz vadošā kanāla veidu un vārtu sprieguma ietekmi:

- N-kanālu un P-kanālu MOSFET: atkarībā no vadošā kanāla veida.

- Uzlabošanas režīma un izsmelšanas režīma MOSFET: pamatojoties uz aizslēga sprieguma ietekmi uz vadošo kanālu. Tāpēc MOSFET tiek iedalīti četros veidos: N-kanāla uzlabošanas režīms, N-kanāla izsmelšanas režīms, P-kanāla uzlabošanas režīms un P-kanāla izsmelšanas režīms.

2. Struktūra un darbības princips

- Struktūra: MOSFET sastāv no trim pamata sastāvdaļām: vārtiem (G), notekas (D) un avota (S). Uz viegli leģēta pusvadītāju substrāta, izmantojot pusvadītāju apstrādes metodes, tiek izveidoti ļoti leģēti avota un drenāžas reģioni. Šie apgabali ir atdalīti ar izolācijas slāni, kas ir pārklāts ar vārtu elektrodu.

- Darbības princips: ņemot par piemēru N-kanālu uzlabošanas režīma MOSFET, kad aizslēga spriegums ir nulle, starp kanalizāciju un avotu nav vadoša kanāla, tāpēc strāva nevar plūst. Kad vārtu spriegums palielinās līdz noteiktam slieksnim (saukts par "ieslēgšanās spriegumu" vai "sliekšņa spriegumu"), izolācijas slānis zem vārtiem piesaista elektronus no substrāta, lai izveidotu inversijas slāni (N veida plāns slānis). , radot vadošu kanālu. Tas ļauj strāvai plūst starp kanalizāciju un avotu. Šī vadošā kanāla platumu un līdz ar to arī drenāžas strāvu nosaka aizbīdņa sprieguma lielums.

3. Galvenās īpašības

- Augsta ieejas pretestība: tā kā vārti ir izolēti no avota un notekas ar izolācijas slāni, MOSFET ieejas pretestība ir ārkārtīgi augsta, padarot to piemērotu augstas pretestības ķēdēm.

- Zems trokšņa līmenis: MOSFET darbības laikā rada salīdzinoši zemu troksni, tāpēc tie ir ideāli piemēroti shēmām ar stingrām trokšņa prasībām.

- Laba termiskā stabilitāte: MOSFET ir lieliska termiskā stabilitāte, un tie var efektīvi darboties plašā temperatūru diapazonā.

- Mazs enerģijas patēriņš: MOSFET patērē ļoti maz enerģijas gan ieslēgtā, gan izslēgtā stāvoklī, tāpēc tie ir piemēroti mazjaudas ķēdēm.

- Liels pārslēgšanas ātrums: MOSFET, kas ir ar spriegumu kontrolētas ierīces, piedāvā ātrus pārslēgšanas ātrumus, padarot tos ideāli piemērotus augstfrekvences ķēdēm.

4. Pielietojuma jomas

MOSFET tiek plaši izmantoti dažādās elektroniskās shēmās, jo īpaši integrālajās shēmās, spēka elektronikā, sakaru ierīcēs un datoros. Tie kalpo kā pamata komponenti pastiprināšanas shēmās, komutācijas shēmās, sprieguma regulēšanas shēmās un citās, nodrošinot tādas funkcijas kā signāla pastiprināšana, komutācijas vadība un sprieguma stabilizācija.

Kopumā MOSFET ir būtiska pusvadītāju ierīce ar unikālu struktūru un izcilām veiktspējas īpašībām. Tam ir izšķiroša nozīme elektroniskajās shēmās daudzās jomās.