Что такое режим истощения MOSFET: работа и его приложения

Полевой транзистор металл-оксид-полупроводник или МОП-транзистор представляет собой управляемое напряжением устройство, которое состоит из выводов, таких как исток, сток, затвор и корпус, для усиления или переключения напряжений в цепях, а также широко используется в ИС для цифровых приложений. Они также используются в аналоговых схемах, таких как усилители и фильтры. МОП-транзисторы в основном предназначены для преодоления недостатков ФАКТЫ например, высокое сопротивление стока, умеренное входное сопротивление и медленная работа. МОП-транзисторы имеют два типа: режим улучшения и режим истощения. В этой статье обсуждается один из типов MOSFET, а именно режим обеднения MOSFET – типы, работающие с приложениями.

Что такое режим истощения MOSFET?

МОП-транзистор, который обычно включается без подачи напряжения на затвор при подключении, известен как МОП-транзистор с режимом истощения. В этом МОП-транзисторе ток течет от клеммы стока к истоку. Этот тип MOSFET также известен как обычный на устройстве.

Как только на клемму затвора полевого МОП-транзистора подается напряжение, сток канала истока становится более резистивным. Когда напряжение затвор-исток увеличивается больше, поток тока от стока к истоку будет уменьшаться до тех пор, пока поток тока от стока к истоку не прекратится.

Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о МОП-транзистор как переключатель

Режим истощения MOSFET Символ

Символы MOSFET режима истощения для p-канала и n-канала показаны ниже. В этих МОП-транзисторах символы со стрелками представляют тип МОП-транзистора, такой как P-тип или N-тип. Если стрелка направлена ​​внутрь, то это n-канал, а если стрелка снаружи, то это p-канал.

Как работает полевой МОП-транзистор в режиме истощения?

Истощающий МОП-транзистор активирован по умолчанию. Здесь клеммы истока и стока соединены физически. Чтобы понять работу MOSFET, давайте разберемся с типами MOSFET с истощением.

Типы режима обеднения MOSFET

Структура полевого МОП-транзистора в режиме истощения варьируется в зависимости от типа. МОП-транзисторы бывают двух типов: режим истощения p-канала и режим истощения n-канала. Итак, каждый тип структуры полевого МОП-транзистора с режимом истощения и его работа обсуждаются ниже.

МОП-транзистор с истощением канала N

Структура МОП-транзистора с истощением N-каналов показана ниже. В полевых МОП-транзисторах этого типа исток и сток соединены небольшой полоской полупроводника N-типа. Подложка, используемая в этом MOSFET, представляет собой полупроводник P-типа, и электроны являются основными носителями заряда в этом типе MOSFET. Здесь исток и сток сильно легированы.

Конструкция N-канального полевого МОП-транзистора с режимом истощения такая же, как и у n-канального полевого МОП-транзистора с улучшенным режимом, за исключением того, что его работа отличается. Зазор между выводами истока и стока состоит из примесей n-типа.

Когда мы применяем разность потенциалов между обеими клеммами, такими как исток и сток, ток течет по всей n-области подложки. Когда на клемму затвора этого МОП-транзистора подается отрицательное напряжение, носители заряда, такие как электроны, отталкиваются и перемещаются вниз в n-области под диэлектрическим слоем. Таким образом, в канале будет происходить истощение носителей заряда.

Таким образом, общая проводимость канала снижается. В этом случае, как только к клемме GATE будет приложено такое же напряжение, ток стока уменьшится. При дальнейшем увеличении отрицательного напряжения оно достигает режим отсечки .

Здесь ток стока контролируется изменением истощения носителей заряда в канале, поэтому это называется истощение МОП-транзистор . Здесь клемма стока находится в положительном потенциале, клемма затвора находится в отрицательном потенциале, а исток имеет потенциал «0». Таким образом, изменение напряжения между стоком и затвором велико по сравнению с истоком и затвором, поэтому ширина обедненного слоя больше для стока по сравнению с выводом истока.

МОП-транзистор с истощением канала P

В МОП-транзисторах с истощением канала P небольшая полоска полупроводника P-типа соединяет исток и сток. Исток и сток выполнены из полупроводника P-типа, а подложка из полупроводника N-типа. Большинство носителей заряда — дырки.

Конструкция полевого МОП-транзистора с истощением канала p совершенно противоположна конструкции полевого МОП-транзистора с режимом истощения n-канала. Этот MOSFET включает в себя канал, который сделан между область истока и стока который сильно легирован примеси р-типа. Итак, в этом MOSFET используется подложка n-типа, а канал p-типа, как показано на схеме.

Как только мы подаем положительное напряжение на клемму затвора MOSFET, неосновные носители заряда, такие как электроны в области p-типа, будут притягиваться из-за электростатического действия и образовывать фиксированные отрицательные примесные ионы. Таким образом, внутри канала образуется обедненная область, и, следовательно, проводимость канала снижается. Таким образом, ток стока регулируется подачей положительного напряжения на клемму затвора.

Как только мы подаем положительное напряжение на клемму затвора MOSFET, неосновные носители заряда, такие как электроны в области p-типа, будут притягиваться из-за электростатического действия и образовывать фиксированные отрицательные примесные ионы. Таким образом, внутри канала образуется обедненная область, и, следовательно, проводимость канала снижается. Таким образом, ток стока регулируется подачей положительного напряжения на клемму затвора.

Чтобы активировать этот тип полевого МОП-транзистора с истощением, напряжение затвора должно быть равно 0 В, а значение тока стока должно быть большим, чтобы транзистор находился в активной области. Итак, чтобы еще раз включить этот полевой МОП-транзистор, на клемму истока подается напряжение +ve. Таким образом, при достаточном положительном напряжении и отсутствии напряжения на базовой клемме этот полевой МОП-транзистор будет работать в максимальном режиме и иметь большой ток.

Чтобы деактивировать полевой МОП-транзистор с истощением P-канала, вы можете отключить положительное напряжение смещения, которое питает сток, двумя способами, в противном случае вы можете подать отрицательное напряжение на клемму затвора. Как только на клемму затвора подается отрицательное напряжение, ток будет уменьшаться. По мере того, как напряжение затвора становится более отрицательным, ток уменьшается до отсечки, после чего полевой МОП-транзистор переходит в состояние «ВЫКЛ». Таким образом, это останавливает большой источник для стока тока.

Таким образом, как только на клемму затвора этого полевого МОП-транзистора подается еще одно напряжение, этот полевой МОП-транзистор будет проводить меньше тока, и через клемму исток-сток будет меньший ток. Как только напряжение на затворе достигает определенного порога напряжения -ve, транзистор закрывается. Итак, напряжение -ve отключает транзистор.

Характеристики

характеристики стока MOSFET обсуждаются ниже.

Характеристики стока N-канального обедненного МОП-транзистора

Характеристики стока полевого МОП-транзистора с обеднением канала n показаны ниже. Эти характеристики наносятся между VDS и IDSS. Когда мы продолжим увеличивать значение VDS, ID будет увеличиваться. После определенного напряжения ток стока ID станет постоянным. Значение тока насыщения для Vgs = 0 называется IDSS.

Всякий раз, когда приложенное напряжение отрицательно, и тогда это напряжение на клемме затвора будет выталкивать носители заряда, такие как электроны, к подложке. И также дырки внутри этой подложки р-типа будут притягиваться этими электронами. Таким образом, из-за этого напряжения электроны внутри канала будут рекомбинироваться с дырками. Скорость рекомбинации будет зависеть от приложенного отрицательного напряжения.

Как только мы увеличим это отрицательное напряжение, скорость рекомбинации также увеличится, что уменьшит нет. электронов, доступных в этом канале, и будет эффективно уменьшать ток.

когда мы наблюдаем вышеуказанные характеристики, видно, что когда значение VGS становится более отрицательным, ток стока уменьшается. При определенном напряжении это отрицательное напряжение станет равным нулю. Это напряжение известно как напряжение отсечки.

Этот полевой МОП-транзистор также работает с положительным напряжением, поэтому, когда мы подаем положительное напряжение на клемму затвора, электроны будут притягиваться к N-каналу. Так что нет. электронов в этом канале будет увеличиваться. Таким образом, текущий поток в этом канале будет увеличиваться. Таким образом, для положительного значения Vgs идентификатор будет даже больше, чем IDSS.

Передаточные характеристики N-канального полевого МОП-транзистора с обеднением

Передаточные характеристики полевого МОП-транзистора с истощением канала N показаны ниже и аналогичны JFET. Эти характеристики определяют основную взаимосвязь между ID и VGS для фиксированного значения VDS. Для положительных значений VGS мы также можем получить значение ID.

Таким образом, из-за этого кривая характеристик будет простираться вправо. Всякий раз, когда значение VGS положительное, нет. электронов в канале будет увеличиваться. Когда VGS положительный, эта область является областью усиления. Точно так же, когда VGS отрицателен, эта область известна как область истощения.

Основная взаимосвязь между ID и Vgs может быть выражена через ID = IDSS (1-VGS/VP)^2. Используя это выражение, мы можем найти значение идентификатора для Vgs.

Характеристики стока полевого МОП-транзистора с каналом P

Характеристики стока полевого МОП-транзистора с P-каналом показаны ниже. Здесь напряжение VDS отрицательное, а напряжение Vgs положительное. Как только мы продолжим увеличивать Vgs, Id (ток стока) уменьшится. При напряжении отсечки этот Id (ток стока) станет равным нулю. Как только VGS станет отрицательным, значение ID будет даже выше, чем IDSS.

Передаточные характеристики полевого МОП-транзистора с P-каналом

Ниже показаны передаточные характеристики полевого МОП-транзистора с истощением канала P, которые являются зеркальным отражением передаточных характеристик полевого МОП-транзистора с истощением канала с n. Здесь мы можем наблюдать, что ток стока увеличивается в положительной области VGS от точки отсечки до IDSS, а затем продолжает увеличиваться при увеличении отрицательного значения VGS.

Приложения

Приложения истощения MOSFET включают следующее.

• Этот полевой МОП-транзистор с обеднением можно использовать в схемах источника постоянного тока и линейного регулятора в качестве проходной транзистор .
• Они широко используются в цепи вспомогательного источника питания при запуске.
• Обычно эти полевые МОП-транзисторы включаются, когда на них не подается напряжение, что означает, что они могут проводить ток в нормальных условиях. Таким образом, он используется в цифровых логических схемах в качестве нагрузочного резистора.
• Они используются для обратноходовых цепей в микросхемах ШИМ.
• Они используются в телекоммуникационных коммутаторах, твердотельных реле и многих других устройствах.
• Этот полевой МОП-транзистор используется в схемах качания напряжения, схемах контроля тока, схемах управления светодиодными матрицами и т. д.

Таким образом, это обзор режима истощения МОП-транзистор - рабочий с приложениями. Вот вопрос к вам, что такое режим улучшения MOSFET?