Bir MOSFET (metal-oksit-yarı iletken FET), esas olarak sinyalleri yükseltmek veya anahtarlamak için kullanılan yalıtımlı kapısı olan bir tür alan etkili transistördür. Artık analog ve dijital devrelerde, MOSFET'ler diğer devrelere kıyasla daha sık kullanılmaktadır. BJT'ler . MOSFET'ler, sonsuz giriş empedansı nedeniyle çoğunlukla amplifikatörlerde kullanılır, bu nedenle amplifikatörün neredeyse tüm gelen sinyali yakalamasını sağlar. Ana faydası MOSFET BJT ile karşılaştırıldığında, yük akımını kontrol etmek için neredeyse hiç giriş akımı gerektirmemesidir. MOSFET'ler iki tip geliştirme MOSFET ve tükenme MOSFET olarak sınıflandırılır. Bu nedenle, bu makale hakkında kısa bilgi sağlar geliştirme MOSFET - uygulamalarla çalışma.
Geliştirme Tipi MOSFET nedir?
Geliştirme modunda çalışan MOSFET, E-MOSFET veya geliştirme mosfet olarak bilinir. Geliştirme modu, bu MOSFET'in kapı terminaline doğru olan voltaj arttığında, en yüksek seviyeye ulaşana kadar drenajdan kaynağa akım akışının daha fazla artacağı anlamına gelir. Bu MOSFET, terminallerin bir kaynak, geçit ve tahliye olduğu üç terminalli voltaj kontrollü bir cihazdır.
Bu MOSFET'lerin özellikleri düşük güç kaybı, basit üretim ve küçük geometridir. Dolayısıyla bu özellikler onları entegre devreler içinde kullanılmasını sağlayacaktır. Kapı ve kaynak terminalleri arasında voltaj uygulanmadığında bu MOSFET'in tahliyesi (D) ve kaynağı (S) arasında bir yol yoktur. Bu nedenle, kapıdan kaynağa bir voltaj uygulamak, kanalı güçlendirecek ve akımı iletebilecek hale getirecektir. Bu özellik, bu cihazı bir geliştirme modu MOSFET olarak adlandırmanın ana nedenidir.
Geliştirme MOSFET Sembolü
Hem P-kanalı hem de N-kanalı için geliştirme MOSFET sembolleri aşağıda gösterilmiştir. Aşağıdaki sembollerde, kaynaktan alt tabaka terminaline kesik bir çizginin basitçe bağlandığını görebiliriz, bu da geliştirme modu tipini gösterir.
EMOSFET'lerdeki iletkenlik, yük taşıyıcılarını kanala ekleyen oksit tabakasını artırarak artar. Genellikle bu katman Inversion katmanı olarak bilinir.
Bu MOSFET'teki kanal, D (drenaj) ve S (kaynak) arasında oluşturulur. N-kanal tipinde, P-tipi alt tabaka kullanılırken, P-kanalı tipinde N-tipi alt tabaka kullanılır. Burada, yük taşıyıcıları nedeniyle kanal iletkenliği, esas olarak buna uygun olarak P-tipi veya N-tipi kanallara bağlıdır.
Geliştirme Mosfet Çalışma Prensibi
Artırma MOSFET tipi normalde kapalıdır, yani bir geliştirme tipi MOSFET bağlandığında, kapı terminaline voltaj verilmediğinde terminal drenajından (D) kaynağa (S) akım akışı olmayacaktır. Bu transistörü a olarak adlandırmanın nedeni budur. normalde kapalı cihaz .
Benzer şekilde, bu MOSFET'in kapı terminaline voltaj verilirse, drenaj kaynağı kanalı çok daha az dirençli hale gelecektir. Kapıdan kaynak terminaline voltaj arttığında, boşaltma terminalinden kaynağa en yüksek akım sağlanana kadar drenajdan kaynak terminaline akım akışı da artacaktır.
İnşaat
bu geliştirme MOSFET inşaatı aşağıda gösterilmiştir. Bu MOSFET, üç katmanlı geçit, tahliye ve kaynak içerir. MOSFET'in gövdesi, kaynağa dahili olarak bağlı bir alt tabaka olarak bilinir. MOSFET'te, yarı iletken katmandan gelen metalik kapı terminali, bir silikon dioksit katmanı, aksi halde bir dielektrik katman aracılığıyla yalıtılır.
Bu EMOSFET, P-tipi ve N-tipi yarı iletkenler gibi iki malzeme ile yapılmıştır. Bir alt tabaka, cihaza fiziksel destek sağlar. İnce bir SiO tabakası ve olağanüstü bir elektrik yalıtkanı, kaynak ve boşaltma terminalleri arasındaki bölgeyi basitçe kaplar. Oksit tabaka üzerinde, metalik bir tabaka kapı elektrodunu oluşturur.
Bu yapıda, iki N bölgesi, hafif katkılı bir p-tipi substrat üzerinde bazı mikrometreler boyunca ayrılır. Bu iki N-bölgesi, kaynak ve boşaltma terminalleri gibi gerçekleştirilir. Yüzeyde, silikon dioksit olarak bilinen ince bir yalıtım tabakası geliştirilir. Bu katmanda yapılan delikler gibi yük taşıyıcılar, hem kaynak hem de boşaltma terminalleri için alüminyum kontaklar oluşturacaktır.
Bu iletim katmanı, kanalın tüm alanının yanı sıra SiO2 üzerine döşenen terminal kapısı gibi çalışır. Ancak iletim için herhangi bir fiziksel kanal içermez. Bu tür bir iyileştirme MOSFET'te, p-tipi substrat tüm SiO2 tabakası üzerinde uzatılır.
Çalışma
EMOSFET'in çalışması, VGS 0V olduğunda, kaynağı ve tahliyeyi bağlayacak hiçbir kanal yoktur. p-tipi substrat, serbest elektronlar gibi sadece az sayıda termal olarak üretilmiş azınlık yük taşıyıcılarına sahiptir, bu nedenle boşaltma akımı sıfırdır. Bu nedenle, bu MOSFET normalde KAPALI olacaktır.
Geçit (G) pozitif (+ve) olduğunda, bu yük taşıyıcılarının SiO2 tabakasının altındaki deliklerden birleşeceği p-substrattan elektronlar gibi azınlık yük taşıyıcılarını çeker. Daha fazla VGS arttırılırsa, elektronların üstesinden gelmek ve bağlanmak için yeterli potansiyele sahip olur ve daha fazla yük taşıyıcısı olur, yani elektronlar kanalda biriktirilir.
Burada dielektrik, elektronun silikon dioksit tabakası boyunca hareketini önlemek için kullanılır. Bu birikim, Dren ve Kaynak terminalleri arasında n-kanal oluşumuna neden olacaktır. Böylece bu, kanal boyunca üretilen drenaj akımı akışına yol açabilir. Bu boşaltma akımı, kapının + ve terminaline çekilen yük taşıyıcılarına bağlı olan kanalın direnciyle basitçe orantılıdır.
Geliştirme Tipi MOSFET Türleri
İki tipte mevcutturlar N Kanal Geliştirme MOSFET ve P Kanal Geliştirme MOSFET .
N kanal geliştirme tipinde, hafif katkılı p-substrat kullanılır ve iki yoğun katkılı n-tipi bölge, kaynak ve boşaltma terminallerini oluşturacaktır. Bu tip E-MOSFET'te yük taşıyıcıların çoğu elektronlardır. Daha fazla bilgi için lütfen bu bağlantıya bakın - N-kanal MOSFET.
P kanal tipinde, hafif katkılı N-substrat kullanılır ve iki yoğun katkılı p-tipi bölge, kaynak ve tahliye terminallerini oluşturacaktır. Bu tip E-MOSFET'te yük taşıyıcıların çoğu deliklerdir. Daha fazla bilgi için lütfen bu bağlantıya bakın - P-kanal MOSFET .
özellikleri
n kanal geliştirme MOSFET ve p kanal geliştirmenin VI ve boşaltma özellikleri aşağıda tartışılmaktadır.
Drenaj Özellikleri
bu N kanal geliştirme mosfet tahliye özellikleri aşağıda gösterilmiştir. Bu özelliklerde farklı Vgs değerleri için Id ve Vds arasında çizilen drenaj özelliklerini şemada gösterildiği gibi gözlemleyebiliriz, Gördüğünüz gibi Vgs değeri arttıkça mevcut 'Id' de artacaktır.
Karakteristikler üzerindeki parabolik eğri, Id'nin (drenaj akımı) doyacağı VDS'nin yerini gösterecektir. Bu grafikte lineer veya omik bölge gösterilmektedir. Bu bölgede MOSFET, voltaj kontrollü bir direnç olarak işlev görebilir. Yani sabit Vds değeri için Vgs voltaj değerini bir kez değiştirdiğimizde kanal genişliği değişecek veya kanalın direncinin değişeceğini söyleyebiliriz.
Ohmik bölge, VDS değerindeki bir artışla mevcut 'IDS'nin yükseldiği bir bölgedir. MOSFET'ler omik bölgede çalışacak şekilde tasarlandıklarında, yükseltici olarak kullanılabilirler. .
Transistörün AÇILDIĞI ve kanal boyunca akım akmaya başladığı noktada kapı voltajı, eşik voltajı (VT veya VTH) olarak bilinir. N-kanalı için bu eşik voltaj değeri 0,5V - 0,7V arasında değişirken, P-kanalı cihazlar için -0.5V ile -0.8V arasındadır.
Vds
Kesme bölgesinde, Vgs Ne zaman mosfet lokusun sağ tarafında çalıştırılırsa o zaman bir yerde çalıştırıldığını söyleyebiliriz. doygunluk bölgesi . Bu nedenle, matematiksel olarak, Vgs voltajı > veya = Vgs-Vt olduğunda, o zaman bir doyma bölgesinde çalışır. Yani bu tamamen farklı geliştirme mosfet bölgelerindeki tahliye özellikleri ile ilgili. bu N kanal geliştirme mosfetinin aktarım özellikleri aşağıda gösterilmiştir. Aktarım özellikleri, giriş gerilimi 'Vgs' ile çıkış boşaltma akımı 'Id' arasındaki ilişkiyi gösterir. Bu özellikler temel olarak Vgs değerleri değiştiğinde 'Id'nin nasıl değiştiğini gösterir. Dolayısıyla bu özelliklerden, boşaltma akımının 'Id' eşik voltajına kadar sıfır olduğunu gözlemleyebiliriz. Bundan sonra Vgs değerini arttırdığımızda 'Id' artacaktır. Mevcut 'Id' ile Vgs arasındaki ilişki, Id = k(Vgs-Vt)^2 olarak verilebilir. Burada 'K', cihazın fiziksel parametrelerine bağlı olan cihaz sabitidir. Yani bu ifadeyi kullanarak, sabit Vgs değeri için boşaltma akımı değerini bulabiliriz. bu P kanalı geliştirme mosfet tahliye özellikleri aşağıda gösterilmiştir. Burada Vds ve Vgs negatif olacaktır. Drenaj akımı 'Id' kaynaktan drenaj terminaline beslenecektir. Bu grafikten de görebileceğimiz gibi, Vgs daha negatif olduğunda, boşaltma akımı 'Id' de artacaktır. Vgs >VT olduğunda, bu MOSFET kesme bölgesinde çalışacaktır. Benzer şekilde, bu MOSFET'in transfer özelliklerini gözlemlerseniz, N-kanalının ayna görüntüsü olacaktır. Genel olarak, Geliştirme MOSFET (E-MOSFET) ya voltaj bölücü önyargısıyla, aksi takdirde geri besleme önyargısını boşaltır. Ancak E-MOSFET kendi kendine önyargı ve sıfır önyargı ile önyargılı olamaz. N kanalı E-MOSFET için voltaj bölücü önyargısı aşağıda gösterilmiştir. Gerilim bölücü önyargısı, BJT'leri kullanan bölücü devresine benzer. Aslında, N-kanal geliştirme MOSFET'in kaynağından daha yüksek olan kapı terminaline ihtiyacı vardır, tıpkı NPN BJT'nin emitörüne kıyasla daha yüksek bir taban voltajına ihtiyacı olduğu gibi. Bu devrede, kapı voltajını oluşturmak için bölücü devre yapmak için R1 ve R2 gibi dirençler kullanılır. E-MOSFET'in kaynağı doğrudan GND'ye bağlandığında VGS = VG olur. Bu nedenle, I gibi E-MOSFET karakteristik denklemi ile düzgün çalışma için R2 direnci üzerindeki potansiyelin VGS(th) üzerinde ayarlanması gerekir. D = K (V GS -İÇİNDE GS (th))^2. VG değeri bilinerek, drenaj akımını belirlemek için E-MOSFET'in karakteristik denklemi kullanılır. Ancak cihaz sabiti 'K', VGS (açık) ve ID (açık) koordinat çiftine bağlı olarak herhangi bir belirli cihaz için hesaplanabilen tek eksik faktördür. 'K' sabiti, K = I gibi E-MOSFET'in karakteristik denkleminden türetilir. D /(İÇİNDE GS -İÇİNDE GS (th))^2. K = ben D /(İÇİNDE GS -İÇİNDE GS (th))^2. Bu nedenle, bu değer diğer polarlama noktaları için kullanılır. Bu önyargı, yukarıda bahsedilen karakteristik eğri üzerindeki 'açık' çalışma noktasını kullanır. Buradaki fikir, uygun bir güç kaynağı ve tahliye direnci seçimi yoluyla bir tahliye akımı kurmaktır. Drenaj geri besleme devresi prototipi aşağıda gösterilmiştir. Bu, bazı temel bileşenleri kullanan oldukça basit bir devredir. Bu işlem KVL uygulanarak anlaşılır. İÇİNDE DD = V RD + V RG + V GS İÇİNDE DD = ben D R D + ben G R G + V GS Burada, Kapı akımı önemsizdir, bu nedenle yukarıdaki denklem İÇİNDE DD =ben D R D +V GS ve ayrıca V DS = İÇİNDE GS Böylece, İÇİNDE GS =V DS = V DD - ben D R D Bu denklem, öngerilim devre tasarımı için temel olarak kullanılabilir. Geliştirme mosfet ve tükenme mosfet arasındaki fark aşağıdakileri içerir. Geliştirme MOSFET Tükenme MOSFET Daha fazla bilgi için lütfen bu bağlantıya bakın - Tükenme Modu MOSFET . bu Geliştirme MOSFET uygulamaları aşağıdakileri içerir. Bu nedenle, bu tamamen bir Geliştirmeye genel bir bakışla ilgilidir. MOSFET – çalışıyor uygulamalar ile. E-MOSFET, yalnızca geliştirme modunda çalışan hem yüksek hem de düşük güçlü sürümlerde elde edilebilir. İşte size bir soru, MOSFET tükenmesi nedir? Transfer Özellikleri
P Kanal Geliştirme MOSFET
Uygulamalar
Geliştirme MOSFET'in Önyargısı
Gerilim Bölücü Önyargı
Boşaltma Geri Besleme Önyargısı
Geliştirme MOSFET'e Karşı Tükenme MOSFET
Geliştirme MOSFET, E-MOSFET olarak da bilinir.
Tükenme MOSFET, D-MOSFET olarak da bilinir.
İyileştirme modunda, kanal başlangıçta mevcut değildir ve kapı terminaline uygulanan voltaj tarafından oluşturulur.
Tükenme modunda, kanal, transistörün yapım zamanında kalıcı olarak üretilir.
Normalde Kapı (G) ile Kaynak (S) voltajının sıfır noktasında KAPALI cihazdır.
Normalde, Sıfır Kapı (G) - Kaynak (S) voltajında bir AÇIK cihazdır.
Bu MOSFET, KAPALI durumda akım iletemez.
Bu MOSFET, KAPALI durumda akım iletebilir.
Bu MOSFET'i AÇMAK için pozitif kapı voltajı gerekir.
Bu MOSFET'i AÇMAK için negatif kapı voltajı gerekir.
Bu MOSFET bir difüzyon ve kaçak akıma sahiptir.
Bu MOSFET'in difüzyon ve kaçak akımı yoktur.
Kalıcı bir kanalı yoktur.
Kalıcı bir kanalı var.
Kapı terminalindeki voltaj, boşaltma terminalindeki akımla doğru orantılıdır.
Kapıdaki voltaj, Boşaltmadaki akımla Ters orantılıdır.
