Erinevad väljatransistoride tüübid (FET) ja tööpõhimõtted

Väljatransistori klaster

Väljatransistor ehk FET on transistor, kus väljundvoolu juhib elektriväli. Mõnikord nimetatakse FET-i unipolaarseks transistoriks, kuna see hõlmab ühe kandja tüüpi operatsiooni. FET-transistoride põhitüübid erinevad täielikult BJT-st transistori põhitõed . FET on kolme terminaliga pooljuhtseade, millel on allika-, äravoolu- ja väravaklemmid.

Laengukandjad on elektronid või augud, mis voolavad allikast välja aktiivse kanali kaudu. Seda elektronide voogu allikast äravoolu juhib üle värava ja allika klemmide rakendatav pinge.

FET-transistori tüübid

FET-sid on kahte tüüpi - JFET-id või MOSFET-id.

Ristmik FET

Ristmik FET

Junction FET transistor on väljatransistori tüüp, mida saab kasutada elektriliselt juhitava lülitina. The elektrienergia voolab läbi aktiivse kanali allikate vahel klemmide äravooluks. Rakendades vastupidist eelpinge pinge värava terminalile , kanal on pingutatud, nii et elektrivool on täielikult välja lülitatud.

Juhtme FET transistor on saadaval kahes polaarsuses, mis on

N-kanal JFET

N kanal JFET

N kanal JFET koosneb n-tüüpi ribast, mille külgedel on legeeritud kaks p-tüüpi kihti. Elektronide kanal moodustab seadme N-kanali. N-kanaliga seadme mõlemas otsas on kaks oomilist kontakti, mis on ühendatud väravaklemmi moodustamiseks.

Allika ja äravooluklemmid võetakse riba kahelt teiselt küljelt. Allika ja äravoolu terminalide potentsiaalset erinevust nimetatakse Vdd ning allika ja värava terminali potentsiaalset erinevust Vgs. Laenguvool tuleneb elektronide voolust allikast äravooluni.

Alati, kui äravoolu- ja allikaklemmidele rakendatakse positiivset pinget, voolavad elektronid allikast „S” D-otsa, samas kui tavapärane äravooluvool Id voolab läbi äravoolu allikani. Kui vool voolab läbi seadme, on see ühes olekus.

Kui värava terminalile rakendatakse negatiivse polaarsusega pinget, luuakse kanalisse ammendumispiirkond. Kanali laiust vähendatakse, suurendades seega kanali takistust allika ja äravoolu vahel. Kuna värava-allika ristmik on vastupidise kallutusega ja seadmes ei voola voolu, on see välja lülitatud.

Nii et kui värava terminalis rakendatav pinge suureneb, voolab allikast äravoolu vähem voolu.

N-kanalil JFET on suurem juhtivus kui P-kanalil JFET. Nii et N-kanaliga JFET on P-kanaliga JFET-iga võrreldes tõhusam juht.

P-kanaliga JFET

P-kanal JFET koosneb P-tüüpi ribast, mille kahel küljel on n-tüüpi kihid legeeritud. Väravaklemm moodustatakse mõlema külje oomkontaktide ühendamise teel. Nagu N-kanaliga JFET-i puhul, võetakse ka lähte- ja äravooluklemmid riba kahelt teiselt küljelt. Allika ja äravooluklemmi vahele moodustub P-tüüpi kanal, mis koosneb aukudest laengukandjatena.

P-kanali JFET-riba

Äravoolu ja allika klemmidele rakendatav negatiivne pinge tagab voolu voolu allikast äravoolu klemmi ja seade töötab oomises piirkonnas. Väravaklemmile rakendatav positiivne pinge tagab kanali laiuse vähenemise, suurendades seeläbi kanali takistust. Positiivsem on värava pinge, vähem on seadet läbiv vool.

P-kanaliga ristmiku FET-transistori omadused

Allpool on toodud p-kanali ristmiku väljaefektiga transistori iseloomulik kõver ja transistori erinevad töörežiimid.

P-kanaliga ristmiku FET transistori omadused

Lõikepiirkond : Kui värava terminalile rakendatav pinge on kanali jaoks piisavalt positiivne laius oleks minimaalne , vool ei voola. See põhjustab seadme äralõigatud ala.

Ohmi piirkond : Seadet läbiv vool on lineaarselt proportsionaalne rakendatud pingega kuni purunemispinge saavutamiseni. Selles piirkonnas näitab transistor teatavat takistust voolu voolule.

Küllastumispiirkond : Kui äravooluallika pinge saavutab sellise väärtuse, et seadet läbiv vool on äravooluallika pingega konstantne ja varieerub ainult väravaallika pingega, on seade väidetavalt küllastuspiirkonnas.

Jaotage piirkond : Kui äravooluallika pinge saavutab väärtuse, mis põhjustab ammendumispiirkonna lagunemise, põhjustades äravooluvoolu järsu kasvu, on seade väidetavalt lagunemispiirkonnas. See lagunemispiirkond saavutatakse varem äravooluallika pinge madalama väärtuse korral, kui väravaallika pinge on positiivsem.

MOSFET-transistor

MOSFET-transistor

MOSFETi transistor, nagu nimigi ütleb, on p-tüüpi (n-tüüpi) pooljuhtriba (mille sisse on hajutatud kaks tugevalt legeeritud n-tüüpi piirkonda), mille pinnale ladestub metalloksiidikiht ja kihist allika moodustamiseks augud ja äravooluklemmid. Väravaklemmi moodustamiseks ladestub oksiidikihile metallikiht. Väljatransistoride üks põhilisi rakendusi on a MOSFET lülitina.

Seda tüüpi FET-transistoridel on kolm klemmi, mis on allikas, äravool ja värav. Värava terminalile rakendatav pinge kontrollib voolu voolu allikast äravoolu. Isoleeriva metalloksiidi kihi olemasolu põhjustab seadme kõrge sisendtakistuse.

Töörežiimidel põhinevad MOSFET-transistori tüübid

MOSFET-transistor on kõige sagedamini kasutatav väljatransistori tüüp. MOSFET-i töö toimub kahes režiimis, mille põhjal MOSFET-transistorid klassifitseeritakse. MOSFET-i töö täiustamisrežiimis koosneb kanali järkjärgulisest moodustamisest, samas kui tühjendusrežiimis MOSFET koosneb see juba hajutatud kanalist. MOSFETi täiustatud rakendus on CMOS .

Lisatarvik MOSFET-transistor

Kui MOSFET-i väravaklemmile rakendatakse negatiivset pinget, kogunevad oksiidikihi lähedusse positiivset laengut kandvad kandurid või augud. Allikast äravooluterminalini moodustatakse kanal.

Lisatarvik MOSFET-transistor

Kui pinge muudetakse negatiivsemaks, suureneb kanali laius ja vool voolab allikast äravooluklemmi. Seega, kui voolu voog rakendatud väravapingega 'suureneb', nimetatakse seda seadet täiustuse tüübiks MOSFET.

Tühjendusrežiim MOSFET-transistor

Tühjendusrežiimiga MOSFET koosneb kanalist, mis on hajutatud allika terminali äravoolu vahele. Värava pinge puudumisel voolab kanali tõttu vool allikast äravoolu.

Tühjendusrežiimi MOSFET-transistor

Kui see värava pinge muudetakse negatiivseks, kogunevad kanalisse positiivsed laengud.
See põhjustab kanalis ammendumispiirkonna või liikumatute laengute piirkonna ja takistab voolu voogu. Seega, kuna voolu voolu mõjutab ammendumispiirkonna moodustumine, nimetatakse seda seadet tühjenemisrežiimis MOSFETiks.

Rakendused, mis hõlmavad lülitina MOSFET-i

BLDC mootori kiiruse reguleerimine

MOSFET-i saab kasutada lülitina alalisvoolumootori käitamiseks. Siin kasutatakse transistorit MOSFETi käivitamiseks. Transistori sisse- või väljalülitamiseks kasutatakse mikrokontrolleri PWM-signaale.

BLDC mootori kiiruse reguleerimine

Mikrokontrolleri tihvti loogika madal signaal põhjustab OPTO-siduri töö, tekitades selle väljundis kõrge loogika signaali. PNP-transistor on välja lülitatud ja vastavalt sellele käivitatakse MOSFET ja see lülitatakse sisse. Tühjendus- ja allikaklemmid on lühikesed ja vool voolab mootori mähistele nii, et see hakkab pöörlema. PWM-signaalid tagavad mootori kiiruse reguleerimine .

LED-de massiivi juhtimine:

LED-de massiivi juhtimine

MOSFET-toiming lülitina hõlmab valgusdioodide massiivi intensiivsuse juhtimist. Siin kasutatakse MOSFET-i juhtimiseks transistorit, mida juhivad välistest allikatest nagu mikrokontroller. Kui transistor on välja lülitatud, saab MOSFET toite ja see lülitatakse SISSE, tagades sellega LED-massiivi korraliku kallutatuse.

Lambi vahetamine MOSFET-i abil:

Lambi vahetamine MOSFETi abil

MOSFET-i saab kasutada lülitina lampide vahetamise juhtimiseks. Ka siin käivitatakse MOSFET transistori lüliti abil. PWM-signaale välisest allikast, näiteks mikrokontrollerist, kasutatakse transistori juhtivuse juhtimiseks ja vastavalt MOSFET lülitub sisse või välja, kontrollides seega lambi sisselülitamist.

Loodame, et oleme suutnud pakkuda lugejatele parimaid teadmisi väljatransistoride teema kohta. Soovime, et lugejad vastaksid lihtsale küsimusele - kuidas erinevad FET-id BJT-dest ja miks neid rohkem kasutatakse võrdluseks.

Palun andke oma vastused koos tagasisidega allpool kommentaaride jaotises.

Foto autorid

Väljatransistori klaster alibaba
N kanali JFET poolt solarbootika
P-kanaliga JFET-riba wikimedia
P-kanali JFET-näitajate kõver elektroonika õppimine
MOSFET-transistor imimg
MOSFET-transistori täiustamine ringrajas