Польовий транзистор метал-оксид-напівпровідник (MOSFET, MOS-FET або MOS FET) — це тип польового транзистора (FET), який найчастіше виготовляють шляхом контрольованого окислення кремнію. Він має ізольований затвор, напруга якого визначає провідність пристрою.
Його головна особливість полягає в тому, що між металевим затвором і каналом є ізоляційний шар з діоксиду кремнію, тому він має високий вхідний опір (до 1015 Ом). Він також поділяється на трубку N-каналу та трубку P-каналу. Зазвичай підкладка (субстрат) і джерело S з'єднані разом.
Відповідно до різних режимів провідності MOSFET поділяються на тип покращення та тип виснаження.
Так званий тип посилення означає: коли VGS=0, трубка знаходиться в стані відсікання. Після додавання правильного VGS більшість носіїв притягується до воріт, таким чином «підсилюючи» носії в цій області та утворюючи провідний канал. .
Режим виснаження означає, що коли VGS=0, формується канал. Коли додається правильний VGS, більшість носіїв можуть витікати з каналу, таким чином «виснажуючи» носії та вимикаючи трубку.
Визначте причину: вхідний опір JFET становить понад 100 МОм, а коефіцієнт провідності дуже високий, коли ворота ведуться, магнітне поле внутрішнього простору дуже легко виявити робочий сигнал даних напруги на воротах, так що трубопровід має тенденцію до бути до або має тенденцію до ввімкнення-вимкнення. Якщо індукційна напруга тіла негайно додати до затвора, оскільки ключові електромагнітні перешкоди є сильними, наведена вище ситуація буде більш важливою. Якщо стрілка вимірювального приладу різко відхиляється вліво, це означає, що трубопровід має тенденцію до, резистор стік-витік RDS розширюється, а величина струму стік-витік зменшується IDS. Навпаки, стрілка вимірювального приладу різко відхиляється вправо, вказуючи на те, що трубопровід має тенденцію вмикатися-виключатися, RDS знижується, а IDS піднімається. Однак точний напрямок, у якому відхиляється стрілка вимірювального приладу, повинен залежати від позитивного та негативного полюсів індукованої напруги (робоча напруга позитивного напрямку або робоча напруга зворотного напрямку) і робочої середньої точки трубопроводу.
WINSOK DFN3x3 MOSFET
Взявши як приклад канал N, він виготовлений на кремнієвій підкладці P-типу з двома сильно легованими ділянками дифузії витоку N+ і ділянками дифузії стоку N+, а потім електрод витоку S і електрод стоку D виводяться відповідно. Джерело та підкладка внутрішньо пов'язані, і вони завжди зберігають однаковий потенціал. Коли стік підключено до позитивної клеми джерела живлення, а джерело підключено до негативної клеми джерела живлення і VGS=0, струм каналу (тобто струм стоку) ID=0. У міру того як VGS поступово збільшується, притягнуте позитивною напругою затвора, між двома ділянками дифузії індукуються негативно заряджені неосновні носії, утворюючи канал N-типу від стоку до джерела. Коли VGS перевищує напругу включення VTN трубки (зазвичай близько +2 В), трубка N-каналу починає проводити, утворюючи струм стоку ID.
VMOSFET (VMOSFET), його повна назва V-groove MOSFET. Це нещодавно розроблений високоефективний пристрій перемикання потужності після MOSFET. Він не тільки успадковує високий вхідний опір МОП-транзистора (≥108 Вт), але й малий струм керування (близько 0,1 мкА). Він також має чудові характеристики, такі як висока витримувана напруга (до 1200 В), великий робочий струм (1,5 A ~ 100 A), висока вихідна потужність (1 ~ 250 Вт), хороша лінійність електропровідності та висока швидкість перемикання. Саме тому, що він поєднує в собі переваги вакуумних ламп і силових транзисторів, він широко використовується в підсилювачах напруги (посилення напруги може досягати тисячі разів), підсилювачах потужності, імпульсних джерелах живлення та інверторах.
Як ми всі знаємо, затвор, витік і стік традиційного MOSFET знаходяться приблизно в одній горизонтальній площині чіпа, і його робочий струм в основному тече в горизонтальному напрямку. Трубка VMOS інша. Він має дві основні структурні особливості: по-перше, металеві ворота мають V-подібну структуру канавок; по-друге, він має вертикальну провідність. Оскільки стік витягується із задньої частини мікросхеми, ID не протікає горизонтально вздовж мікросхеми, а починається від сильно легованої N+ області (джерело S) і впадає в слаболеговану N-дрейфову область через P-канал. Нарешті, він тягнеться вертикально вниз до дренажу D. Через збільшення площі поперечного перерізу потоку можуть проходити великі струми. Оскільки між затвором і мікросхемою є ізоляційний шар із діоксиду кремнію, це все ще МОП-транзистор з ізольованим затвором.
Переваги використання:
MOSFET - це елемент, керований напругою, а транзистор - елемент, керований струмом.
МОП-транзистори слід використовувати, коли від джерела сигналу дозволяється споживати лише невелику кількість струму; транзистори слід використовувати, коли напруга сигналу низька, а джерело сигналу може споживати більше струму. MOSFET використовує основні носії для проведення електрики, тому його називають уніполярним пристроєм, тоді як транзистори використовують як основні, так і неосновні носії для проведення електрики, тому його називають біполярним пристроєм.
Витік і стік деяких МОП-транзисторів можна використовувати як взаємозамінні, а напруга затвора може бути позитивною або негативною, що робить їх більш гнучкими, ніж тріоди.
MOSFET може працювати в умовах дуже малого струму та дуже низької напруги, а його виробничий процес може легко інтегрувати багато MOSFET на кремнієвий чіп. Тому MOSFET широко використовується у великих інтегральних схемах.
Olueky SOT-23N MOSFET
Відповідні прикладні характеристики MOSFET і транзистора
1. Витік s, затвор g і стік d MOSFET відповідають емітеру e, базі b і колектору c транзистора відповідно. Їх функції схожі.
2. МОП-транзистор є струмовим пристроєм із керуванням напругою, iD керується vGS, і його коефіцієнт підсилення gm, як правило, малий, тому здатність посилення МОП-транзистора є поганою; транзистор - це струмовий пристрій, керований струмом, а iC керується iB (або iE).
3. Ворот MOSFET майже не споживає струму (ig»0); тоді як база транзистора завжди споживає певний струм, коли транзистор працює. Тому вхідний опір затвора MOSFET вищий, ніж вхідний опір транзистора.
4. MOSFET складається з багатьох несучих, які беруть участь у провідності; Транзистори мають два носії, кілька та неосновні носії, які беруть участь у провідності. На концентрацію неосновних носіїв сильно впливають такі фактори, як температура та радіація. Тому МОП-транзистори мають кращу температурну стабільність і сильнішу радіаційну стійкість, ніж транзистори. MOSFET слід використовувати там, де умови навколишнього середовища (температура тощо) сильно відрізняються.
5. Коли метал джерела і підкладка MOSFET з'єднані разом, джерело і стік можуть використовуватися взаємозамінно, і характеристики змінюються незначно; тоді як коли колектор і емітер тріода використовуються взаємозамінно, характеристики сильно відрізняються. Значення β значно зменшиться.
6. Коефіцієнт шуму MOSFET дуже малий. MOSFET слід якомога більше використовувати у вхідному каскаді схем підсилювача з низьким рівнем шуму та схем, які потребують високого відношення сигнал/шум.
7. Як MOSFET, так і транзистор можуть формувати різні схеми підсилювача та комутаційні схеми, але перший має простий процес виробництва та має такі переваги, як низьке енергоспоживання, хороша термічна стабільність та широкий діапазон робочої напруги джерела живлення. Тому він широко використовується у великих і дуже великих інтегральних схемах.
8. Транзистор має великий опір у відкритому стані, тоді як МОП-транзистор має малий опір у відкритому режимі, лише кілька сотень мОм. У сучасних електричних пристроях МОП-транзистори зазвичай використовуються як перемикачі, і їхня ефективність відносно висока.
WINSOK SOT-323 інкапсуляція MOSFET
MOSFET проти біполярного транзистора
MOSFET є пристроєм, керованим напругою, і затвор практично не приймає струму, тоді як транзистор є пристроєм, керованим струмом, і база повинна приймати певний струм. Тому, коли номінальний струм джерела сигналу надзвичайно малий, слід використовувати MOSFET.
MOSFET є провідником з декількома носіями, тоді як обидва носії транзистора беруть участь у провідності. Оскільки концентрація неосновних носіїв дуже чутлива до зовнішніх умов, таких як температура та радіація, MOSFET більше підходить для ситуацій, коли середовище сильно змінюється.
На додаток до використання як підсилювачів і керованих перемикачів, таких як транзистори, МОП-транзистори також можуть використовуватися як змінні лінійні резистори з керуванням напругою.
Витік і стік MOSFET мають симетричну структуру і можуть використовуватися взаємозамінно. Напруга затвор-витік MOSFET режиму виснаження може бути позитивною або негативною. Тому використання MOSFET є більш гнучким, ніж транзистори.
Час публікації: 13 жовтня 2023 р
