Maelezo ya kina ya mchoro wa kanuni ya kazi ya MOSFET | Uchambuzi wa muundo wa ndani wa FET

MOSFET ni mojawapo ya vipengele vya msingi katika tasnia ya semiconductor. Katika saketi za kielektroniki, MOSFET kwa ujumla hutumiwa katika mizunguko ya amplifier ya nguvu au kubadili nyaya za usambazaji wa umeme na hutumiwa sana. Chini,OLUKEYitakupa maelezo ya kina ya kanuni ya kazi ya MOSFET na kuchambua muundo wa ndani wa MOSFET.

Ni niniMOSFET

MOSFET, Semicondukta ya Athari ya Faili ya Oksidi ya Metali (MOSFET). Ni transistor ya athari ya shamba ambayo inaweza kutumika sana katika nyaya za analog na nyaya za digital. Kwa mujibu wa tofauti ya polarity ya "channel" yake (carrier kazi), inaweza kugawanywa katika aina mbili: "N-aina" na "P-aina", ambayo mara nyingi huitwa NMOS na PMOS.

Kanuni ya kazi ya MOSFET

MOSFET inaweza kugawanywa katika aina ya uboreshaji na aina ya kupungua kulingana na hali ya kufanya kazi. Aina ya uboreshaji inarejelea MOSFET wakati hakuna voltage ya upendeleo inatumika na hakuna connjia ya ductive. Aina ya kupungua inahusu MOSFET wakati hakuna voltage ya upendeleo inatumika. Njia ya conductive itaonekana.

Katika programu halisi, kuna aina ya uboreshaji wa kituo cha N na aina ya P-chaneli ya MOSFET pekee. Kwa kuwa NMOSFET zina ukinzani mdogo wa serikali na ni rahisi kutengeneza, NMOS ni ya kawaida zaidi kuliko PMOS katika matumizi halisi.

Njia ya uboreshaji MOSFET

Kuna makutano mawili ya nyuma hadi nyuma ya PN kati ya bomba la D na chanzo S cha MOSFET ya modi ya uboreshaji. Wakati voltage ya lango-chanzo VGS=0, hata kama VDS ya voltage ya chanzo cha kukimbia imeongezwa, daima kuna makutano ya PN katika hali ya upendeleo wa kinyume, na hakuna chaneli ya upitishaji kati ya bomba na chanzo (hakuna mtiririko wa sasa. ) Kwa hivyo, kitambulisho cha sasa cha kukimbia=0 kwa wakati huu.

Kwa wakati huu, ikiwa voltage ya mbele imeongezwa kati ya lango na chanzo. Hiyo ni, VGS>0, kisha uwanja wa umeme na lango lililounganishwa na substrate ya silicon ya aina ya P itatolewa katika safu ya kuhami ya SiO2 kati ya electrode ya lango na substrate ya silicon. Kwa sababu safu ya oksidi ni kuhami, VGS ya voltage inayotumiwa kwenye lango haiwezi kuzalisha sasa. Capacitor huzalishwa kwa pande zote mbili za safu ya oksidi, na mzunguko sawa wa VGS huchaji capacitor hii (capacitor). Na kuzalisha uwanja wa umeme, kama VGS inaongezeka polepole, ikivutiwa na voltage chanya ya lango. Idadi kubwa ya elektroni hujilimbikiza kwa upande mwingine wa capacitor hii (capacitor) na kuunda njia ya conductive ya aina ya N kutoka kwa kukimbia hadi chanzo. Wakati VGS inapozidi voltage ya kuwasha ya VT ya bomba (kwa ujumla takriban 2V), bomba la N-channel huanza tu kufanya kazi, ikitoa kitambulisho cha sasa cha kukimbia. Tunaita voltage ya lango-chanzo wakati kituo kinapoanza kutoa voltage ya kugeuka. Kwa ujumla huonyeshwa kama VT.

Kudhibiti ukubwa wa voltage ya lango la VGS hubadilisha nguvu au udhaifu wa uwanja wa umeme, na athari ya kudhibiti ukubwa wa kitambulisho cha sasa cha kukimbia inaweza kupatikana. Hii pia ni kipengele muhimu cha MOSFETs zinazotumia mashamba ya umeme ili kudhibiti sasa, kwa hiyo pia huitwa transistors za athari za shamba.

Muundo wa ndani wa MOSFET

Kwenye sehemu ndogo ya silicon ya aina ya P yenye mkusanyiko wa uchafu wa chini, maeneo mawili ya N+ yenye mkusanyiko wa uchafu wa juu hufanywa, na elektrodi mbili hutolewa kutoka kwa alumini ya chuma ili kutumika kama d na chanzo s mtawalia. Kisha uso wa semiconductor hufunikwa na safu nyembamba sana ya silicon dioksidi (SiO2), na elektrodi ya alumini imewekwa kwenye safu ya kuhami joto kati ya bomba na chanzo ili kutumika kama lango g. Electrode B pia hutolewa kwenye substrate, na kutengeneza MOSFET ya modi ya kukuza N-chaneli. Ndivyo ilivyo kwa uundaji wa ndani wa MOSFET za aina ya uboreshaji wa kituo cha P.

Alama za mzunguko za MOSFET za N-channel na P-channel MOSFET

Picha hapo juu inaonyesha ishara ya mzunguko wa MOSFET. Katika picha, D ni kukimbia, S ni chanzo, G ni lango, na mshale katikati inawakilisha substrate. Ikiwa mshale unaelekea ndani, inaonyesha MOSFET ya N-chaneli, na ikiwa mshale unaelekeza nje, inaonyesha MOSFET ya P-channel.

MOSFET ya njia mbili za N-chaneli, alama za saketi za MOSFET za P-chaneli mbili na N+P-chaneli ya MOSFET

Kwa kweli, wakati wa mchakato wa utengenezaji wa MOSFET, substrate imeunganishwa na chanzo kabla ya kuondoka kiwanda. Kwa hiyo, katika sheria za ishara, ishara ya mshale inayowakilisha substrate lazima pia iunganishwe na chanzo ili kutofautisha kukimbia na chanzo. Polarity ya voltage inayotumiwa na MOSFET ni sawa na transistor yetu ya jadi. N-chaneli ni sawa na transistor ya NPN. Mfereji wa D umeunganishwa na electrode nzuri na chanzo S kinaunganishwa na electrode hasi. Wakati lango G lina voltage chanya, kituo cha conductive kinaundwa na N-channel MOSFET huanza kufanya kazi. Vile vile, P-chaneli ni sawa na transistor ya PNP. Mfereji wa D umeunganishwa na electrode hasi, chanzo S kinaunganishwa na electrode nzuri, na wakati lango G lina voltage hasi, kituo cha conductive kinaundwa na P-channel MOSFET huanza kufanya kazi.

Kanuni ya upotezaji wa MOSFET

Ikiwa ni NMOS au PMOS, kuna upinzani wa ndani wa uendeshaji unaozalishwa baada ya kugeuka, ili sasa itatumia nishati kwenye upinzani huu wa ndani. Sehemu hii ya nishati inayotumiwa inaitwa matumizi ya upitishaji. Kuchagua MOSFET yenye upinzani mdogo wa ndani wa conduction itapunguza kwa ufanisi matumizi ya uendeshaji. Upinzani wa sasa wa ndani wa MOSFET za nguvu za chini kwa ujumla ni karibu makumi ya miliohms, na pia kuna miliohm kadhaa.

MOS inapowashwa na kukomeshwa, lazima isitambuliwe mara moja. Voltage kwa pande zote mbili za MOS itakuwa na kupungua kwa ufanisi, na sasa inapita kwa njia hiyo itakuwa na ongezeko. Katika kipindi hiki, upotevu wa MOSFET ni bidhaa ya voltage na sasa, ambayo ni hasara ya kubadili. Kwa ujumla, hasara za kubadili ni kubwa zaidi kuliko hasara za upitishaji, na kasi ya mzunguko wa kubadili, hasara kubwa zaidi.

Bidhaa ya voltage na ya sasa wakati wa uendeshaji ni kubwa sana, na kusababisha hasara kubwa sana. Kubadilisha hasara kunaweza kupunguzwa kwa njia mbili. Moja ni kupunguza muda wa kubadili, ambayo inaweza kupunguza kwa ufanisi hasara wakati wa kila kugeuka; nyingine ni kupunguza mzunguko wa kubadili, ambayo inaweza kupunguza idadi ya swichi kwa muda wa kitengo.

Ya hapo juu ni maelezo ya kina ya mchoro wa kanuni ya kazi ya MOSFET na uchambuzi wa muundo wa ndani wa MOSFET. Ili kupata maelezo zaidi kuhusu MOSFET, karibu uwasiliane na OLUKEY ili kukupa usaidizi wa kiufundi wa MOSFET!