Metalloksiid-pooljuht väljatransistor või MOSFET on pingega juhitav seade, mis on konstrueeritud klemmidega, nagu allikas, äravool, värav ja korpus, et võimendada või lülitada pingeid ahelates ning mida kasutatakse laialdaselt ka digitaalsete rakenduste IC-des. Neid kasutatakse ka analoogskeemides, nagu võimendid ja filtrid. MOSFET-id on mõeldud peamiselt nende puuduste ületamiseks FAKTID nagu kõrge äravoolutakistus, mõõdukas sisendtakistus ja aeglane töö. MOSFET-id on kahte tüüpi täiustusrežiimi ja tühjendusrežiimi. Selles artiklis käsitletakse ühte MOSFET-i tüüpidest tühjendusrežiim MOSFET – tüübid, rakendustega töötamine.
Mis on tühjendusrežiimi MOSFET?
MOSFET, mis tavaliselt lülitub sisse ilma ühendamisel paisupinget rakendamata, on tuntud kui tühjendusrežiimi MOSFET. Selles MOSFETis voolab vool äravooluklemmist allikani. Seda tüüpi MOSFET-i tuntakse seadmes ka tavapäraselt.
Kui MOSFET-i paisuklemmile on rakendatud pinge, muutub allikakanali äravool takistuslikumaks. Kui paisuallika pinge suureneb, väheneb voolu vool äravoolust allikasse, kuni voolu vool äravoolust allikasse peatub.
Selle kohta lisateabe saamiseks vaadake seda linki MOSFET kui lüliti
Tühjendusrežiimi MOSFET sümbol
Tühjendusrežiimi MOSFET-sümbolid p-kanali ja n-kanali jaoks on näidatud allpool. Nendes MOSFET-ides tähistavad noolesümbolid MOSFET-i tüüpi, näiteks P-tüüpi või N-tüüpi. Kui noolesümbol on sisesuunas, siis on see n-kanaliga ja kui noolesümbol on väljaspool, siis on see p-kanal.
Kuidas tühjendusrežiim MOSFET töötab?
Tühjenemise MOSFET on vaikimisi aktiveeritud. Siin on allika ja äravoolu klemmid füüsiliselt ühendatud. MOSFET-i töö mõistmiseks mõistke MOSFET-i tühjenemise tüüpe.
Tühistamisrežiimi MOSFET tüübid
The Tühjendusrežiimi MOSFET struktuur varieerub olenevalt tüübist. MOSFET-id on kahte tüüpi p-kanali ammendumise režiim ja n-kanali ammendumise režiim. Niisiis, allpool käsitletakse igat tüüpi tühjendusrežiimi MOSFET-i struktuuri ja selle tööd.
N-kanali tühjenemise MOSFET
N-Channel Depletion MOSFETi struktuur on näidatud allpool. Seda tüüpi ammendumise MOSFET-i puhul on allikas ja äravool ühendatud väikese N-tüüpi pooljuhi ribaga. Selles MOSFET-is kasutatav substraat on P-tüüpi pooljuht ja elektronid on seda tüüpi MOSFET-i enamus laengukandjad. Siin on allikas ja äravool tugevalt legeeritud.
N-kanali ammendumisrežiimi MOSFET-i ehitus on sama, mis täiustusrežiimi n-kanaliga MOSFET-iga, välja arvatud see, et selle töö on erinev. Lähte- ja äravooluklemmide vaheline vahe koosneb n-tüüpi lisanditest.
Kui rakendame potentsiaalset erinevust mõlema terminali, näiteks allika ja äravoolu vahel, voolab vool läbi kogu substraadi n-piirkonna. Kui selle MOSFET-i paisklemmile rakendatakse negatiivset pinget, tõrjuvad laengukandjad nagu elektronid ja liiguvad dielektrilise kihi all olevas n-piirkonnas allapoole. Seega toimub laengukandja ammendumine kanalis.
Seega väheneb kanali üldine juhtivus. Sellisel juhul, kui GATE-klemmile rakendatakse sama pinget, väheneb äravooluvool. Kui negatiivset pinget veelgi suurendatakse, jõuab see väärtuseni pigistamise režiim .
Siin on äravooluvool kontrollitakse kanali laengukandjate ammendumise muutmisega, nii et seda nimetatakse MOSFETi ammendumine . Siin on äravooluklemm +ve potentsiaalis, paisuklemm on -ve potentsiaalis ja allikas on potentsiaalis '0'. Seega on pinge kõikumine äravoolu ja värava vahel suur, võrreldes allikast väravani, seega on tühjenduskihi laius äravoolu jaoks suur võrreldes allika terminaliga.
P-kanali tühjenemise MOSFET
P-kanali ammendumise MOSFET-is ühendab allika ja äravoolu väike P-tüüpi pooljuhtriba. Lähte ja äravool on P-tüüpi pooljuhist ja põhimik on N-tüüpi pooljuhist. Suurem osa laengukandjatest on augud.
P-kanali ammendumise MOSFET-i konstruktsioon on täiesti vastupidine n-kanali ammendumise režiimi MOSFET-ile. See MOSFET sisaldab kanalit, mis on tehtud nende vahele allika ja äravoolu piirkond mis on tugevalt dopeeritud p-tüüpi lisandid. Niisiis, selles MOSFETis kasutatakse n-tüüpi substraati ja kanal on p-tüüpi, nagu on näidatud diagrammil.
Kui rakendame MOSFET-i paisuklemmile +ve pinge, tõmbavad vähemuslaengukandjad, näiteks p-tüüpi piirkonna elektronid, elektrostaatilise toime tõttu ja moodustavad fikseeritud negatiivseid lisandiioone. Seega moodustub kanalis ammendumispiirkond ja sellest tulenevalt väheneb kanali juhtivus. Sel viisil juhitakse äravooluvoolu, rakendades paisuklemmile +ve pinget.
Kui rakendame MOSFET-i paisuklemmile +ve-pinge, tõmbavad vähemuslaengukandjad, nagu p-tüüpi piirkonna elektronid, elektrostaatilise toime tõttu ja moodustavad fikseeritud negatiivseid lisandiioone. Seega moodustub kanalis ammendumispiirkond ja sellest tulenevalt väheneb kanali juhtivus. Sel viisil juhitakse äravoolu voolu, rakendades paisuklemmile +ve pinget.
Seda tüüpi ammendumise tüüpi MOSFET aktiveerimiseks peab paisu pinge olema 0 V ja äravoolu voolu väärtus suur, et transistor oleks aktiivses piirkonnas. Niisiis, selle MOSFET-i sisselülitamiseks antakse allikaklemmile +ve pinge. Nii et piisava positiivse pinge korral ja baasterminali pinge puudumisel töötab see MOSFET maksimaalselt ja sellel on suur vool.
P-kanali ammendumise MOSFET-i desaktiveerimiseks on kaks võimalust, kuidas saate ära lõigata positiivse nihkepinge, mis toidab äravoolu, vastasel juhul saate väravaklemmile rakendada miinuspinget. Kui paisuklemmile antakse a-ve pinge, siis vool väheneb. Kui paisupinge muutub negatiivsemaks, väheneb vool kuni katkemiseni, seejärel on MOSFET olekus OFF. Seega peatab see suure allika voolu äravoolu.
Seega, kui selle MOSFET-i paisuklemmile antakse veel -ve pinge, siis see MOSFET juhib vähem ja vooluallika äravoolu terminalis on vähem voolu. Kui paisupinge saavutab teatud -ve pingeläve, lülitab see transistori välja. Niisiis, -ve pinge lülitab transistori välja.
Omadused
The äravoolu MOSFET-i omadused arutatakse allpool.
N-kanali tühjenemise MOSFET-i äravoolu omadused
Allpool on näidatud n-kanali tühjenemise MOSFET-i äravoolu omadused. Need omadused on kantud VDS-i ja IDSS-i vahele. Kui jätkame VDS-i väärtuse suurendamist, suureneb ID. Pärast teatud pinget muutub äravoolu voolu ID konstantseks. Vgs = 0 küllastusvoolu väärtust nimetatakse IDSS-iks.
Kui rakendatav pinge on negatiivne, ja siis see pinge paisuklemmil surub laengukandjad nagu elektronid substraadile. Ja ka selle p-tüüpi substraadi auke tõmbavad need elektronid ligi. Nii et selle pinge tõttu ühendatakse kanalis olevad elektronid uuesti aukudega. Rekombinatsiooni kiirus sõltub rakendatud negatiivsest pingest.
Kui me seda negatiivset pinget suurendame, suureneb ka rekombinatsioonikiirus, mis vähendab ei. selles kanalis saadaolevatest elektronidest ja vähendab tõhusalt voolu.
Kui me jälgime ülaltoodud omadusi, on näha, et kui VGS väärtus muutub negatiivsemaks, siis äravooluvool väheneb. Teatud pinge korral muutub see negatiivne pinge nulliks. Seda pinget nimetatakse pigistuspingeks.
See MOSFET töötab ka positiivse pinge korral, nii et kui rakendame väravaklemmile positiivset pinget, tõmbavad elektronid N-kanalisse. Nii et nr. elektronide hulk selles kanalis suureneb. Seega suureneb selle kanali vool. Seega on positiivse Vgs-väärtuse puhul ID veelgi suurem kui IDSS.
N-kanali tühjenemise MOSFET-i edastuskarakteristikud
Allpool on näidatud N-kanali ammendumise MOSFET-i ülekandeomadused, mis on sarnased JFET-iga. Need omadused määratlevad peamise seose ID ja VGS-i vahel fikseeritud VDS-väärtuse jaoks. Positiivsete VGS-väärtuste korral saame ka ID-väärtuse.
Seetõttu ulatub karakteristikute kõver paremale poole. Kui VGS väärtus on positiivne, siis ei. elektronide hulk kanalis suureneb. Kui VGS on positiivne, on see piirkond parenduspiirkond. Samamoodi, kui VGS on negatiivne, nimetatakse seda piirkonda ammendumise piirkonnaks.
Peamist seost ID ja Vgs vahel saab väljendada läbi ID = IDSS (1-VGS/VP)^2. Seda avaldist kasutades leiame Vgs-i ID väärtuse.
P-kanali tühjenemise MOSFET-i äravoolu omadused
P-kanali ammendumise MOSFET-i äravoolu omadused on näidatud allpool. Siin on VDS-pinge negatiivne ja Vgs-pinge positiivne. Kui jätkame Vgs suurendamist, siis Id (äravooluvool) väheneb. Lõpppinge korral muutub see Id (äravooluvool) nulliks. Kui VGS on negatiivne, on ID väärtus veelgi suurem kui IDSS.
P-kanali tühjenemise MOSFET-i edastuskarakteristikud
P-kanali ammendumise MOSFET-i ülekandekarakteristikud on näidatud allpool, mis on peegelpilt n-kanali ammendumise MOSFET-i edastuskarakteristikutest. Siin võime täheldada, et äravooluvool suureneb positiivses VGS-i piirkonnas piirpunktist kuni IDSS-i ja seejärel suureneb see edasi, kui negatiivne VGS-väärtus suureneb.
Rakendused
Ammendumise MOSFET-i rakendused hõlmavad järgmist.
- Seda ammendumise MOSFET-i saab kasutada püsivooluallika ja lineaarse regulaatori ahelates kui a pass transistor .
- Neid kasutatakse laialdaselt käivitamise lisatoiteahelas.
- Tavaliselt lülitatakse need MOSFET-id SISSE, kui pinget ei rakendata, mis tähendab, et nad suudavad tavatingimustes voolu juhtida. Seega kasutatakse seda digitaalsetes loogikaahelates koormustakistina.
- Neid kasutatakse tagasilöögiahelate jaoks PWM IC-des.
- Neid kasutatakse telekommunikatsiooni lülitites, pooljuhtreleedes ja paljudes teistes.
- Seda MOSFET-i kasutatakse pinge pühkimisahelates, voolumonitori ahelates, LED-massiivi draiveriahelates jne.
Seega on see ülevaade tühjendusrežiimist MOSFET – töökorras rakendustega. Siin on teile küsimus, mis on täiustusrežiim MOSFET?
