Metāla oksīda pusvadītāju lauka efekta tranzistors (MOSFET, MOS-FET vai MOS FET) ir lauka efekta tranzistoru (FET) veids, ko visbiežāk ražo, kontrolējot silīcija oksidāciju. Tam ir izolēti vārti, kuru spriegums nosaka ierīces vadītspēju.
Tā galvenā iezīme ir tāda, ka starp metāla vārtiem un kanālu atrodas silīcija dioksīda izolācijas slānis, tāpēc tam ir augsta ieejas pretestība (līdz 1015Ω). Tas ir arī sadalīts N-kanāla caurulē un P-kanāla caurulē. Parasti substrāts (substrāts) un avots S ir savienoti kopā.
Atbilstoši dažādiem vadīšanas režīmiem MOSFET tiek sadalīti pastiprināšanas un izsīkuma veidā.
Tā sauktais uzlabošanas veids nozīmē: ja VGS=0, caurule ir nogrieztā stāvoklī. Pēc pareizā VGS pievienošanas lielākā daļa nesēju tiek piesaistīti vārtiem, tādējādi "uzlabojot" nesējus šajā zonā un veidojot vadošu kanālu. .
Iztukšošanas režīms nozīmē, ka tad, kad VGS=0, tiek izveidots kanāls. Kad tiek pievienots pareizais VGS, lielākā daļa nesēju var izplūst no kanāla, tādējādi "iztērējot" nesējus un izslēdzot cauruli.
Atšķiriet iemeslu: JFET ieejas pretestība ir lielāka par 100MΩ, un transvadītspēja ir ļoti augsta, kad tiek vadīti vārti, iekštelpu magnētiskais lauks ir ļoti viegli noteikt darba sprieguma datu signālu uz vārtiem, lai cauruļvads varētu būt līdz vai mēdz būt ieslēgts-izslēgts. Ja vārtiem nekavējoties pievieno ķermeņa indukcijas spriegumu, jo atslēgas elektromagnētiskie traucējumi ir spēcīgi, iepriekš minētā situācija būs nozīmīgāka. Ja skaitītāja adata strauji novirzās pa kreisi, tas nozīmē, ka cauruļvads mēdz būt līdz, drenāžas avota rezistors RDS paplašinās un drenāžas avota strāvas apjoms samazinās IDS. Un otrādi, skaitītāja adata strauji novirzās pa labi, norādot, ka cauruļvadam ir tendence būt ieslēgtam/izslēgtam, RDS pazeminās un IDS paceļas uz augšu. Tomēr precīzam virzienam, kurā skaitītāja adata tiek novirzīta, jābūt atkarīgam no inducētā sprieguma pozitīvajiem un negatīvajiem poliem (pozitīvā virziena darba sprieguma vai pretējā virziena darba sprieguma) un cauruļvada darba viduspunkta.
WINSOK DFN3x3 MOSFET
Ņemot par piemēru N kanālu, tas ir izgatavots uz P veida silīcija substrāta ar diviem ļoti leģētiem avota difūzijas reģioniem N+ un drenāžas difūzijas reģioniem N+, un pēc tam attiecīgi tiek izvadīts avota elektrods S un drenāžas elektrods D. Avots un substrāts ir iekšēji savienoti, un tie vienmēr uztur to pašu potenciālu. Ja drenāža ir pievienota barošanas avota pozitīvajam spailei un avots ir pievienots barošanas avota negatīvajam spailei un VGS=0, kanāla strāva (ti, drenāžas strāva) ID=0. Pakāpeniski palielinoties VGS, ko piesaista pozitīvais vārtu spriegums, starp diviem difūzijas reģioniem tiek inducēti negatīvi lādēti mazākuma nesēji, veidojot N veida kanālu no aizplūšanas līdz avotam. Kad VGS ir lielāks par caurules ieslēgšanas spriegumu VTN (parasti aptuveni +2 V), N-kanāla caurule sāk vadīt, veidojot drenāžas strāvas ID.
VMOSFET (VMOSFET), tā pilns nosaukums ir V-groove MOSFET. Tā ir nesen izstrādāta augstas efektivitātes jaudas pārslēgšanas ierīce pēc MOSFET. Tas ne tikai pārmanto MOSFET lielo ieejas pretestību (≥108 W), bet arī mazo piedziņas strāvu (apmēram 0,1 μA). Tam ir arī izcilas īpašības, piemēram, augsts noturības spriegums (līdz 1200 V), liela darba strāva (1,5 A ~ 100 A), liela izejas jauda (1 ~ 250 W), laba transvadītspējas linearitāte un ātrs pārslēgšanās ātrums. Tieši tāpēc, ka tajā ir apvienotas vakuuma lampu un jaudas tranzistoru priekšrocības, tas tiek plaši izmantots sprieguma pastiprinātājos (sprieguma pastiprinājums var sasniegt tūkstošiem reižu), jaudas pastiprinātājos, komutācijas barošanas avotos un invertoros.
Kā mēs visi zinām, tradicionālā MOSFET vārti, avots un kanalizācija atrodas aptuveni vienā un tajā pašā mikroshēmas horizontālajā plaknē, un tā darba strāva pamatā plūst horizontālā virzienā. VMOS caurule ir atšķirīga. Tam ir divas galvenās konstrukcijas iezīmes: pirmkārt, metāla vārtiem ir V-veida rievas struktūra; otrkārt, tai ir vertikāla vadītspēja. Tā kā drenāža tiek izvilkta no mikroshēmas aizmugures, ID neplūst horizontāli gar mikroshēmu, bet sākas no stipri leģēta N+ apgabala (avots S) un caur P kanālu ieplūst viegli leģētajā N-drift reģionā. Visbeidzot, tas sasniedz vertikāli uz leju, lai notecinātu D. Tā kā plūsmas šķērsgriezuma laukums palielinās, cauri var iziet lielas strāvas. Tā kā starp vārtiem un mikroshēmu ir silīcija dioksīda izolācijas slānis, tas joprojām ir izolēts vārtu MOSFET.
Lietošanas priekšrocības:
MOSFET ir sprieguma kontrolēts elements, savukārt tranzistors ir strāvas kontrolēts elements.
MOSFET jāizmanto, ja no signāla avota ir atļauts iegūt tikai nelielu strāvas daudzumu; tranzistori jāizmanto, ja signāla spriegums ir zems un no signāla avota ir atļauts ņemt vairāk strāvas. MOSFET elektrības vadīšanai izmanto vairākuma nesējus, tāpēc to sauc par vienpolāru ierīci, savukārt tranzistori izmanto gan vairākuma nesējus, gan mazākuma nesējus, lai vadītu elektrību, tāpēc to sauc par bipolāru ierīci.
Dažu MOSFET avotu un aizplūšanu var izmantot savstarpēji aizstājami, un vārtu spriegums var būt pozitīvs vai negatīvs, padarot tos elastīgākus nekā triodes.
MOSFET var darboties ļoti mazas strāvas un ļoti zema sprieguma apstākļos, un tā ražošanas procesā silīcija mikroshēmā var viegli integrēt daudzus MOSFET. Tāpēc MOSFET ir plaši izmantots liela mēroga integrālajās shēmās.
Olueky SOT-23N MOSFET
MOSFET un tranzistora attiecīgie pielietojuma raksturlielumi
1. MOSFET avots s, vārti g un drenāža d atbilst attiecīgi tranzistora emiteram e, bāzei b un kolektoram c. Viņu funkcijas ir līdzīgas.
2. MOSFET ir ar spriegumu kontrolēta strāvas ierīce, iD kontrolē vGS, un tā pastiprinājuma koeficients gm parasti ir mazs, tāpēc MOSFET pastiprināšanas spēja ir slikta; tranzistors ir strāvas kontrolēta strāvas ierīce, un iC kontrolē iB (vai iE).
3. MOSFET vārti gandrīz neņem strāvu (ig»0); savukārt tranzistora pamatne vienmēr ņem noteiktu strāvu, kad tranzistors darbojas. Tāpēc MOSFET vārtu ieejas pretestība ir augstāka nekā tranzistora ieejas pretestība.
4. MOSFET sastāv no vairākiem nesējiem, kas iesaistīti vadīšanā; tranzistoriem ir divi nesēji, daudznesēji un mazākuma nesēji, kas iesaistīti vadīšanā. Mazākuma nesēju koncentrāciju lielā mērā ietekmē tādi faktori kā temperatūra un starojums. Tāpēc MOSFET ir labāka temperatūras stabilitāte un spēcīgāka starojuma pretestība nekā tranzistoriem. MOSFET jāizmanto vietās, kur vides apstākļi (temperatūra utt.) ievērojami atšķiras.
5. Ja avota metāls un MOSFET substrāts ir savienoti kopā, avotu un noteci var izmantot savstarpēji aizstājot, un raksturlielumi mainās maz; savukārt, ja triodes kolektoru un emitētāju izmanto savstarpēji aizstājot, raksturlielumi ir ļoti atšķirīgi. β vērtība tiks ievērojami samazināta.
6. MOSFET trokšņa koeficients ir ļoti mazs. MOSFET pēc iespējas vairāk jāizmanto zema trokšņa līmeņa pastiprinātāju ķēžu ievades stadijā un shēmās, kurām nepieciešama augsta signāla un trokšņa attiecība.
7. Gan MOSFET, gan tranzistors var veidot dažādas pastiprinātāja shēmas un komutācijas shēmas, taču pirmajam ir vienkāršs ražošanas process, un tam ir zems enerģijas patēriņš, laba termiskā stabilitāte un plašs darbības barošanas sprieguma diapazons. Tāpēc to plaši izmanto liela mēroga un ļoti liela mēroga integrālajās shēmās.
8. Tranzistoram ir liela ieslēgšanas pretestība, savukārt MOSFET ir neliela ieslēgšanas pretestība, tikai daži simti mΩ. Pašreizējās elektriskās ierīcēs MOSFET parasti izmanto kā slēdžus, un to efektivitāte ir salīdzinoši augsta.
WINSOK SOT-323 iekapsulēšana MOSFET
MOSFET pret bipolāru tranzistoru
MOSFET ir ar spriegumu kontrolēta ierīce, un vārti pamatā neņem strāvu, savukārt tranzistors ir ar strāvu kontrolēta ierīce, un bāzei ir jāuzņem noteikta strāva. Tāpēc, ja signāla avota nominālā strāva ir ļoti maza, jāizmanto MOSFET.
MOSFET ir vairāku nesēju vadītājs, savukārt vadīšanā piedalās abi tranzistora nesēji. Tā kā mazākuma nesēju koncentrācija ir ļoti jutīga pret ārējiem apstākļiem, piemēram, temperatūru un starojumu, MOSFET ir vairāk piemērots situācijām, kad vide ļoti mainās.
Papildus tam, ka MOSFET izmanto kā pastiprinātāju ierīces un vadāmus slēdžus, piemēram, tranzistorus, tos var izmantot arī kā sprieguma kontrolētus mainīgos lineāros rezistorus.
MOSFET avots un kanalizācija ir simetriskas struktūras, un tos var izmantot savstarpēji aizstājot. Iztukšošanās režīma MOSFET vārtu avota spriegums var būt pozitīvs vai negatīvs. Tāpēc MOSFET izmantošana ir elastīgāka nekā tranzistoriem.
Izlikšanas laiks: 13. oktobris 2023
