MOSFET (металл-оксид-полупроводник FET) — это один из видов полевых транзисторов с изолированным затвором, который в основном используется для усиления или переключения сигналов. В настоящее время в аналоговых и цифровых схемах полевые МОП-транзисторы используются чаще, чем BJT . МОП-транзисторы в основном используются в усилителях из-за их бесконечного входного сопротивления, что позволяет усилителю захватывать почти весь входящий сигнал. Основное преимущество МОП-транзистор по сравнению с BJT заключается в том, что он почти не требует входного тока для управления током нагрузки. МОП-транзисторы подразделяются на два типа полевых МОП-транзисторов с усилением и полевых МОП-транзисторов с истощением. Итак, в этой статье представлена краткая информация о улучшение МОП-транзистор – работа с приложениями.
Что такое MOSFET с улучшенным типом?
МОП-транзистор, работающий в расширенном режиме, известен как E-MOSFET или улучшенный МОП-транзистор. Режим расширения означает, что всякий раз, когда напряжение на выводе затвора этого полевого МОП-транзистора увеличивается, ток будет увеличиваться больше от стока к истоку, пока не достигнет максимального уровня. Этот полевой МОП-транзистор представляет собой управляемое напряжением устройство с тремя выводами, где выводы являются истоком, затвором и стоком.
Особенностями этих МОП-транзисторов являются низкое рассеивание мощности, простота изготовления и малая геометрия. Таким образом, эти функции заставят их использоваться в интегральных схемах. Между стоком (D) и истоком (S) этого полевого МОП-транзистора нет пути, когда между клеммами затвора и истока не подается напряжение. Таким образом, подача напряжения на затвор-исток улучшит канал, делая его способным проводить ток. Это свойство является основной причиной, по которой это устройство называют полевым МОП-транзистором с улучшенным режимом.
Усовершенствованный символ MOSFET
Улучшенные символы MOSFET для P- и N-каналов показаны ниже. На приведенных ниже символах мы можем заметить, что пунктирная линия просто соединяет источник с терминалом подложки, что означает тип режима усиления.
Проводимость в EMOSSFET увеличивается за счет увеличения оксидного слоя, который добавляет носители заряда к каналу. Обычно этот слой известен как слой инверсии.
Канал в этом MOSFET формируется между D (сток) и S (исток). В N-канальном типе используется подложка P-типа, тогда как в P-канальном типе используется подложка N-типа. При этом проводимость канала за счет носителей заряда в основном зависит от каналов P- или N-типа соответственно.
Улучшенный принцип работы Mosfet
Улучшение МОП-транзисторы типа обычно выключены, что означает, что при подключении МОП-транзистора расширенного типа не будет протекать ток от стока клеммы (D) к истоку (S), когда на его клемму затвора не подается напряжение. По этой причине этот транзистор называется нормально выключенное устройство .
Точно так же, если напряжение подается на вывод затвора этого полевого МОП-транзистора, то канал сток-исток станет очень менее резистивным. Когда напряжение от затвора к клемме истока увеличивается, поток тока от стока к клемме истока также будет увеличиваться до тех пор, пока максимальный ток не будет подаваться от клеммы стока к истоку.
Строительство
конструкция улучшения MOSFET показано ниже. Этот полевой МОП-транзистор включает в себя трехслойный затвор, сток и исток. Корпус MOSFET известен как подложка, которая внутренне соединена с источником. В МОП-транзисторах металлический вывод затвора из полупроводникового слоя изолирован слоем диоксида кремния, в противном случае - диэлектрическим слоем.
Этот EMOSSFET изготовлен из двух материалов, таких как полупроводники P-типа и N-типа. Подложка обеспечивает физическую поддержку устройства. Тонкий слой SiO и превосходный электрический изолятор просто покрывают область между выводами истока и стока. На оксидном слое металлический слой образует электрод затвора.
В этой конструкции две N-области разделены расстоянием в несколько микрометров над слегка легированной подложкой p-типа. Эти две N-области выполняются как клеммы истока и стока. На поверхности образуется тонкий изоляционный слой, известный как диоксид кремния. Носители заряда, такие как отверстия, сделанные в этом слое, установят алюминиевые контакты как для истока, так и для выводов стока.
Этот проводящий слой работает как терминальный затвор, который расположен на SiO2, а также на всей площади канала. Однако для проводимости он не содержит какого-либо физического канала. В этом улучшенном МОП-транзисторе подложка p-типа распространяется на весь слой SiO2.
Работающий
Работа EMOSSFET заключается в том, что когда VGS равен 0 В, тогда нет канала, который соединял бы исток и сток. Подложка p-типа имеет лишь небольшое количество термически созданных неосновных носителей заряда, таких как свободные электроны, поэтому ток стока равен нулю. По этой причине этот МОП-транзистор обычно выключен.
Как только затвор (G) положительный (+ve), он притягивает неосновные носители заряда, такие как электроны, из p-подложки, где эти носители заряда объединятся через отверстия под слоем SiO2. При дальнейшем увеличении VGS у электронов будет достаточно потенциала для преодоления и связывания, и больше носителей заряда, т.е. электроны, осаждаются в канале.
Здесь диэлектрик используется для предотвращения движения электрона через слой диоксида кремния. Это накопление приведет к образованию n-каналов между терминалами Drain и Source. Таким образом, это может привести к протеканию генерируемого тока стока по всему каналу. Этот ток стока просто пропорционален сопротивлению канала, которое дополнительно зависит от носителей заряда, притягиваемых к положительному выводу затвора.
Типы улучшения Тип MOSFET
Они доступны в двух типах МОП-транзистор с улучшенным каналом N а также МОП-транзистор с улучшенным каналом P .
В типе усиления N-канала используется слабо легированная p-подложка, а две сильно легированные области n-типа образуют выводы истока и стока. В этом типе E-MOSFET большинство носителей заряда представляют собой электроны. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о - N-канальный МОП-транзистор.
В канале P-типа используется слабо легированная N-подложка, а две сильнолегированные области p-типа образуют выводы истока и стока. В этом типе E-MOSFET большинство носителей заряда являются дырками. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о - P-канальный МОП-транзистор .
Характеристики
Характеристики VI и стока полевых МОП-транзисторов с n-каналом и p-канала обсуждаются ниже.
Характеристики дренажа
Характеристики стока MOSFET N-канального улучшения показаны ниже. В этих характеристиках мы можем наблюдать характеристики стока, построенные между Id и Vds для различных значений Vgs, как показано на диаграмме. Как вы можете видеть, когда значение Vgs увеличивается, ток Id также будет увеличен.
Параболическая кривая на характеристике покажет геометрическое место VDS, где Id (ток стока) насыщается. На этом графике показана линейная или омическая область. В этой области полевой МОП-транзистор может работать как резистор, управляемый напряжением. Таким образом, для фиксированного значения Vds, как только мы изменим значение напряжения Vgs, изменится ширина канала, или мы можем сказать, что изменится сопротивление канала.
Омическая область — это область, в которой текущая «IDS» повышается с увеличением значения VDS. Как только МОП-транзисторы предназначены для работы в омическом диапазоне, их можно использовать в качестве усилителей. .
Напряжение затвора, при котором транзистор включается и начинает течь ток по всему каналу, называется пороговым напряжением (VT или VTH). Для N-канальных устройств это пороговое значение напряжения находится в диапазоне от 0,5 В до 0,7 В, тогда как для P-канальных устройств оно находится в диапазоне от -0,5 В до -0,8 В.
Всякий раз, когда Vds
В области отсечки, когда напряжение Vgs Всякий раз, когда MOSFET работает с правой стороны геометрического места, мы можем сказать, что он работает в область насыщения . Таким образом, математически всякий раз, когда напряжение Vgs > или = Vgs-Vt, оно работает в области насыщения. Так что это все о характеристиках стока в разных областях усиления MOSFET. передаточные характеристики N-канального MOSFET-транзистора показаны ниже. Передаточные характеристики показывают взаимосвязь между входным напряжением Vgs и выходным током стока Id. Эти характеристики в основном показывают, как изменяется «Id» при изменении значений Vgs. Таким образом, из этих характеристик мы можем видеть, что ток стока «Id» равен нулю вплоть до порогового напряжения. После этого, когда мы увеличим значение Vgs, увеличится «Id». Связь между текущим «Id» и Vgs может быть представлена как Id = k(Vgs-Vt)^2. Здесь «K» — это константа устройства, которая зависит от физических параметров устройства. Таким образом, используя это выражение, мы можем узнать значение тока стока для фиксированного значения Vgs. Характеристики дренажа MOSFET P-канала показаны ниже. Здесь Vds и Vgs будут отрицательными. Ток стока «Id» будет подаваться от истока к клемме стока. Как видно из этого графика, когда Vgs становится более отрицательным, ток стока «Id» также увеличивается. Когда Vgs >VT, этот полевой МОП-транзистор будет работать в области отсечки. Точно так же, если вы наблюдаете передаточные характеристики этого полевого МОП-транзистора, он будет зеркальным отражением N-канала. Как правило, Enhancement MOSFET (E-MOSFET) смещен либо смещением делителя напряжения, либо смещением обратной связи стока. Но E-MOSFET не может быть предвзятым с самопредвзятостью и нулевой предвзятостью. Смещение делителя напряжения для N-канального E-MOSFET показано ниже. Смещение делителя напряжения аналогично схеме делителя с использованием биполярных транзисторов. Фактически, N-канальный полевой МОП-транзистор требует, чтобы вывод затвора был выше, чем его исток, точно так же, как для NPN BJT требуется базовое напряжение, которое выше, чем его эмиттер. В этой схеме резисторы, такие как R1 и R2, используются для создания схемы делителя для установления напряжения затвора. Когда источник E-MOSFET напрямую подключен к GND, тогда VGS = VG. Таким образом, потенциал на резисторе R2 должен быть установлен выше VGS (th) для правильной работы с характеристическим уравнением E-MOSFET, таким как I Д = К (В GS -В GS (й))^2. Зная значение VG, характеристическое уравнение E-MOSFET используется для определения тока стока. Но константа устройства «K» — единственный недостающий фактор, который можно рассчитать для любого конкретного устройства в зависимости от пары координат VGS (on) и ID (on). Константа «K» получена из характеристического уравнения E-MOSFET, такого как K = I Д /(В GS -В GS (й))^2. К = я Д /(В GS -В GS (й))^2. Таким образом, это значение используется для других точек смещения. Это смещение использует рабочую точку «включено» на упомянутой выше характеристической кривой. Идея состоит в том, чтобы настроить ток стока с помощью подходящего выбора резистора источника питания и стока. Прототип схемы обратной связи стока показан ниже. Это довольно простая схема, в которой используются некоторые основные компоненты. Под этой операцией понимается применение КВЛ. В ДД = В РД + В РГ + В GS В ДД = я Д р Д + я грамм р грамм + В GS Здесь ток затвора незначителен, поэтому приведенное выше уравнение станет В ДД = я Д р Д +В GS а также В ДС = В GS Таким образом, В GS =В ДС = В ДД − я Д р Д Это уравнение можно использовать в качестве основы для проектирования цепи смещения. Разница между MOSFET-транзистором с усилением и MOSFET-транзистором заключается в следующем. Улучшенный МОП-транзистор Истощение МОП-транзистор Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о - Режим истощения MOSFET . приложения Enhancement MOSFET включая следующее. Таким образом, это все об обзоре Enhancement МОП-транзистор - рабочий с приложениями. E-MOSFET доступен как в версии с высоким, так и с низким энергопотреблением, которые работают только в режиме улучшения. Вот вопрос к вам, что такое истощение MOSFET? Передаточные характеристики
МОП-транзистор с улучшенным каналом P
Приложения
Смещение улучшающего МОП-транзистора
Смещение делителя напряжения
Смещение обратной связи стока
Полевой МОП-транзистор расширения против МОП-транзистора истощения
Усовершенствованный MOSFET также известен как E-MOSFET.
Истощающий МОП-транзистор также известен как D-MOSFET.
В расширенном режиме канал изначально не существует и формируется напряжением, подаваемым на клемму затвора.
В режиме истощения канал постоянно создается во время построения транзистора.
Обычно это выключенное устройство при нулевом напряжении от затвора (G) до источника (S).
Обычно это устройство включено при нулевом напряжении от затвора (G) до источника (S).
Этот МОП-транзистор не может проводить ток в выключенном состоянии.
Этот МОП-транзистор может проводить ток в выключенном состоянии.
Чтобы включить этот МОП-транзистор, требуется положительное напряжение затвора.
Чтобы включить этот МОП-транзистор, требуется отрицательное напряжение затвора.
Этот МОП-транзистор имеет ток диффузии и утечки.
Этот МОП-транзистор не имеет диффузионного тока и тока утечки.
У него нет постоянного канала.
Есть постоянный канал.
Напряжение на выводе затвора прямо пропорционально току на выводе стока.
Напряжение на затворе обратно пропорционально току на стоке.
