MOSFET (FET kim loại-oxit-bán dẫn) là một loại bóng bán dẫn hiệu ứng trường có cổng cách điện chủ yếu được sử dụng để khuếch đại hoặc chuyển đổi tín hiệu. Bây giờ trong các mạch tương tự và kỹ thuật số, MOSFET được sử dụng thường xuyên hơn so với BJT . MOSFET chủ yếu được sử dụng trong bộ khuếch đại vì trở kháng đầu vào vô hạn của chúng nên nó cho phép bộ khuếch đại thu được gần như tất cả tín hiệu đến. Lợi ích chính của MOSFET so với BJT là nó gần như không yêu cầu dòng điện đầu vào để điều khiển dòng tải. MOSFET được phân thành hai loại MOSFET nâng cao và MOSFET cạn kiệt. Vì vậy, bài viết này cung cấp thông tin ngắn gọn về MOSFET nâng cao - làm việc với các ứng dụng.
MOSFET Loại Nâng cao là gì?
MOSFET hoạt động ở chế độ nâng cao được gọi là E-MOSFET hoặc MOSFET nâng cao. Chế độ nâng cao có nghĩa là, bất cứ khi nào điện áp đối với cực cổng của MOSFET này tăng lên, thì dòng điện hiện tại sẽ được tăng nhiều hơn từ nguồn đến nguồn cho đến khi nó đạt đến mức cao nhất. MOSFET này là một thiết bị được điều khiển bằng điện áp ba đầu cuối trong đó các đầu cuối là nguồn, cổng và cống.
Các tính năng của các MOSFET này là tiêu hao năng lượng thấp, chế tạo đơn giản và hình học nhỏ. Vì vậy, các tính năng này sẽ làm cho chúng được sử dụng trong các mạch tích hợp. Không có đường dẫn giữa cống (D) và nguồn (S) của MOSFET này khi không có điện áp nào được áp dụng giữa các đầu nối cổng và nguồn. Vì vậy, áp dụng một điện áp tại cổng vào nguồn sẽ nâng cao kênh, làm cho nó có khả năng dẫn dòng. Thuộc tính này là lý do chính để gọi thiết bị này là MOSFET chế độ nâng cao.
Biểu tượng MOSFET Cải tiến
Các ký hiệu MOSFET nâng cao cho cả kênh P và kênh N được hiển thị bên dưới. Trong các biểu tượng dưới đây, chúng ta có thể nhận thấy rằng một đường đứt đoạn được kết nối đơn giản từ nguồn đến cực nền, biểu thị loại chế độ nâng cao.
Độ dẫn điện trong EMOSFETs tăng cường bằng cách tăng lớp oxit, lớp này bổ sung các hạt mang điện tích về phía kênh. Thông thường, lớp này được gọi là lớp Inversion.
Kênh trong MOSFET này được hình thành ở giữa D (cống) và S (nguồn). Trong loại kênh N, chất nền loại P được sử dụng trong khi ở loại kênh P, chất nền loại N. được sử dụng. Ở đây độ dẫn của kênh do các hạt tải điện chủ yếu phụ thuộc vào các kênh loại P hoặc loại N tương ứng.
Nguyên tắc làm việc của Mosfet tăng cường
Sự nâng cao loại MOSFETS thường tắt, có nghĩa là khi MOSFET loại nâng cao được kết nối, sẽ không có dòng điện từ cống đầu cuối (D) đến nguồn (S) khi không có điện áp nào được cấp cho cực cổng của nó. Đây là lý do để gọi bóng bán dẫn này là thường tắt thiết bị .
Tương tự, nếu điện áp được cấp cho cực cổng của MOSFET này, thì kênh nguồn xả sẽ trở nên rất ít điện trở. Khi điện áp từ cổng đến cực nguồn tăng thì dòng điện từ cống đến cực nguồn cũng sẽ tăng cho đến khi dòng điện cao nhất được cung cấp từ đầu nối cống đến nguồn.
Sự thi công
Các xây dựng MOSFET nâng cao được hiển thị bên dưới. MOSFET này bao gồm ba lớp cổng, cống và nguồn. Phần thân của MOSFET được biết đến như một chất nền được kết nối bên trong với nguồn. Trong MOSFET, cực cổng kim loại từ lớp bán dẫn được cách điện qua lớp silicon dioxide, nếu không thì là lớp điện môi.
EMOSFET này được xây dựng bằng hai vật liệu như chất bán dẫn loại P và loại N. Chất nền hỗ trợ vật lý cho thiết bị. Một lớp SiO mỏng và một chất cách điện vượt trội chỉ đơn giản là bao phủ khu vực giữa các đầu nối nguồn và cực thoát nước. Trên lớp oxit, một lớp kim loại tạo thành điện cực cổng.
Trong cấu trúc này, hai vùng N được phân tách qua một khoảng cách micromet trên một chất nền loại p pha tạp nhẹ. Hai vùng N này được thực hiện giống như thiết bị đầu cuối nguồn và đầu cuối cống. Trên bề mặt, một lớp cách nhiệt mỏng được phát triển được gọi là silicon dioxide. Các vật mang điện tích như các lỗ được tạo trên lớp này sẽ thiết lập các điểm tiếp xúc bằng nhôm cho cả nguồn và các đầu nối thoát nước.
Lớp dẫn này hoạt động giống như cổng đầu cuối được đặt trên SiO2 cũng như toàn bộ khu vực của kênh. Tuy nhiên, để dẫn điện, nó không chứa bất kỳ kênh vật lý nào Trong loại MOSFET nâng cao này, chất nền loại p được kéo dài trên toàn bộ lớp SiO2.
Đang làm việc
Hoạt động của EMOSFET là khi VGS bằng 0V thì không có kênh nào kết nối nguồn & xả. Chất nền loại p chỉ có một số lượng nhỏ hạt tải điện thiểu số được tạo ra bằng nhiệt như các electron tự do, do đó dòng thoát bằng không. Vì lý do này, MOSFET này thường sẽ TẮT.
Một khi cổng (G) là dương (+ ve), thì nó sẽ thu hút các hạt mang điện tích cực tiểu như các electron từ chất nền p, nơi các hạt mang điện này sẽ kết hợp với nhau thông qua các lỗ trống dưới lớp SiO2. VGS tăng hơn nữa thì các điện tử sẽ có đủ tiềm năng để vượt qua và liên kết và nhiều hạt mang điện hơn, tức là các điện tử được lắng đọng trong kênh.
Ở đây, chất điện môi được sử dụng để ngăn chặn sự chuyển động của electron qua lớp silicon dioxide. Sự tích tụ này sẽ dẫn đến sự hình thành kênh n giữa các thiết bị đầu cuối Drain và Source. Vì vậy, điều này có thể dẫn đến dòng điện thoát được tạo ra trong toàn bộ kênh. Dòng tiêu này chỉ đơn giản là tỷ lệ thuận với điện trở của kênh, phụ thuộc nhiều hơn vào các sóng mang điện tích được thu hút vào cực + ve của cổng.
Các loại cải tiến Loại MOSFET
Chúng có sẵn trong hai loại MOSFET nâng cao kênh N và MOSFET cải tiến kênh P .
Trong loại tăng cường kênh N, chất nền p pha tạp nhẹ được sử dụng và hai vùng n-loại pha tạp nặng sẽ làm đầu nối nguồn & đầu ra. Trong loại E-MOSFET này, phần lớn các hạt tải điện là electron. Vui lòng tham khảo liên kết này để biết thêm về - MOSFET kênh N.
Trong loại kênh P, chất nền N pha tạp nhẹ được sử dụng và hai vùng loại p pha tạp nhiều sẽ làm đầu cuối nguồn & đầu ra. Trong loại E-MOSFET này, phần lớn các hạt tải điện là lỗ trống. Vui lòng tham khảo liên kết này để biết thêm về - MOSFET kênh P .
Đặc điểm
Các đặc tính tiêu chuẩn VI và tiêu của MOSFET tăng cường kênh n và tăng cường kênh p được thảo luận dưới đây.
Đặc điểm thoát nước
Các Đặc điểm cống MOSFET tăng cường kênh N được hiển thị bên dưới. Trong các đặc điểm này, chúng ta có thể quan sát các đặc điểm thoát nước được vẽ giữa Id và Vds cho các giá trị Vgs khác nhau như được hiển thị trong biểu đồ, Như bạn có thể thấy rằng khi giá trị Vgs được tăng lên, thì ‘Id’ hiện tại cũng sẽ được tăng lên.
Đường cong parabol trên các đặc điểm sẽ hiển thị quỹ tích của VDS tại đó Id (dòng thoát) sẽ bão hòa. Trong biểu đồ này, vùng tuyến tính hoặc vùng ohmic được hiển thị. Trong vùng này, MOSFET có thể hoạt động như một điện trở điều khiển bằng điện áp. Vì vậy, đối với giá trị Vds cố định, một khi chúng ta thay đổi giá trị điện áp Vgs, thì độ rộng kênh sẽ thay đổi hoặc chúng ta có thể nói rằng điện trở của kênh sẽ thay đổi.
Vùng ohmic là vùng mà ‘IDS’ hiện tại tăng lên cùng với sự gia tăng giá trị VDS. Một khi MOSFET được thiết kế để hoạt động trong vùng ohmic, thì chúng có thể được sử dụng làm bộ khuếch đại .
Điện áp cổng tại thời điểm bóng bán dẫn BẬT và bắt đầu chạy dòng điện trong toàn bộ kênh được gọi là điện áp ngưỡng (VT hoặc VTH). Đối với kênh N, giá trị điện áp ngưỡng này nằm trong khoảng từ 0,5V - 0,7V trong khi đối với thiết bị kênh P, giá trị này dao động từ -0,5V đến -0,8V.
Bất cứ khi nào Vds
Trong vùng cắt, khi điện áp Vgs Bất cứ khi nào mosfet được vận hành ở phía bên phải của quỹ tích thì chúng ta có thể nói rằng nó được vận hành trong vùng bão hòa . Vì vậy, về mặt toán học, bất cứ khi nào điện áp Vgs> hoặc = Vgs-Vt thì nó đang hoạt động trong vùng bão hòa. Vì vậy, đây là tất cả về các đặc điểm cống ở các khu vực khác nhau của mosfet tăng cường. Các chuyển đặc tính của MOSFET tăng cường kênh N được hiển thị bên dưới. Các đặc tính chuyển giao cho thấy mối quan hệ giữa điện áp đầu vào ‘Vgs’ và dòng xả đầu ra ‘Id’. Các đặc điểm này về cơ bản cho thấy ‘Id’ thay đổi như thế nào khi giá trị Vgs thay đổi. Vì vậy, từ những đặc điểm này, chúng ta có thể quan sát thấy rằng dòng xả ‘Id’ bằng 0 cho đến điện áp ngưỡng. Sau đó, khi chúng ta tăng giá trị Vgs, thì ‘Id’ sẽ tăng lên. Mối quan hệ giữa ‘Id’ và Vgs hiện tại có thể được cho là Id = k (Vgs-Vt) ^ 2. Ở đây, 'K' là hằng số của thiết bị phụ thuộc vào các thông số vật lý của thiết bị. Vì vậy, bằng cách sử dụng biểu thức này, chúng ta có thể tìm ra giá trị dòng xả cho giá trị Vgs cố định. Các Đặc điểm cống mosfet tăng cường kênh P được hiển thị bên dưới. Ở đây, Vds và Vgs sẽ là âm. Dòng xả ‘Id’ sẽ cung cấp từ nguồn đến đầu nối xả. Như chúng ta có thể nhận thấy từ biểu đồ này, khi Vgs trở nên âm hơn thì dòng xả ‘Id’ cũng sẽ tăng lên. Khi Vgs> VT, thì MOSFET này sẽ hoạt động trong vùng giới hạn. Tương tự, nếu bạn quan sát các đặc tính truyền của MOSFET này thì nó sẽ là hình ảnh phản chiếu của kênh N. Nói chung, MOSFET Nâng cao (E-MOSFET) được thiên vị hoặc với thiên vị bộ chia điện áp, nếu không thì thiên vị phản hồi tiêu hao. Nhưng E-MOSFET không thể được thiên vị với sự thiên vị và không thiên vị. Phân áp phân áp cho E-MOSFET kênh N được hiển thị bên dưới. Phân cực phân áp tương tự như mạch phân áp sử dụng các BJT. Trên thực tế, MOSFET nâng cao kênh N cần thiết bị đầu cuối cổng cao hơn nguồn của nó, giống như NPN BJT cần điện áp cơ bản cao hơn so với thiết bị phát của nó. Trong mạch này, các điện trở như R1 & R2 được sử dụng để làm mạch phân chia để thiết lập điện áp cổng. Khi nguồn của E-MOSFET được kết nối trực tiếp với GND thì VGS = VG. Vì vậy, điện thế trên điện trở R2 cần được đặt trên VGS (th) để hoạt động thích hợp với phương trình đặc tính E-MOSFET như I D = K (V GS -TRONG GS (th)) ^ 2. Bằng cách biết giá trị VG, phương trình đặc tính của E-MOSFET được sử dụng để thiết lập dòng xả. Nhưng hằng số thiết bị ‘K’ là yếu tố còn thiếu duy nhất có thể được tính cho bất kỳ thiết bị cụ thể nào tùy thuộc vào cặp tọa độ VGS (bật) và ID (bật). Hằng số ‘K’ được suy ra từ phương trình đặc trưng của E-MOSFET như K = I D /(TRONG GS -TRONG GS (th)) ^ 2. K = tôi D /(TRONG GS -TRONG GS (th)) ^ 2. Vì vậy, giá trị này được sử dụng cho các điểm xu hướng khác. Xu hướng này sử dụng điểm hoạt động “bật” trên đường đặc tính được đề cập ở trên. Ý tưởng là thiết lập dòng xả thông qua việc lựa chọn nguồn điện và điện trở xả phù hợp. Nguyên mẫu mạch phản hồi cống được hiển thị bên dưới. Đây là một mạch khá đơn giản sử dụng một số thành phần cơ bản. Hoạt động này được hiểu bằng cách áp dụng KVL. TRONG DD = V RD + V R G + V GS TRONG DD = Tôi D R D + Tôi G R G + V GS Ở đây, dòng điện cổng là không đáng kể nên phương trình trên sẽ trở thành TRONG DD = Tôi D R D + V GS và cả V DS = TRONG GS Vì vậy, TRONG GS = V DS = V DD - tôi D R D Phương trình này có thể được sử dụng làm cơ sở cho thiết kế mạch phân cực. Sự khác biệt giữa MOSFET tăng cường và MOSFET cạn kiệt bao gồm những điều sau đây. MOSFET cải tiến MOSFET cạn kiệt Vui lòng tham khảo liên kết này để biết thêm về - Chế độ cạn kiệt MOSFET . Các ứng dụng của MOSFET Nâng cao bao gồm những điều sau đây. Vì vậy, đây là tất cả về tổng quan về một Cải tiến MOSFET - đang hoạt động với các ứng dụng. E-MOSFET có sẵn ở cả phiên bản công suất cao và công suất thấp chỉ hoạt động ở chế độ nâng cao. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, MOSFET cạn kiệt là gì? Đặc điểm chuyển nhượng
MOSFET cải tiến kênh P
Các ứng dụng
Xu hướng của MOSFET Cải tiến
Độ lệch bộ phân áp
Xả phản hồi thiên vị
Cải tiến MOSFET Vs MOSFET cạn kiệt
MOSFET cải tiến còn được gọi là E-MOSFET.
MOSFET cạn kiệt còn được gọi là D-MOSFET.
Trong chế độ nâng cao, kênh ban đầu không tồn tại và được hình thành bởi điện áp đặt vào cực cổng.
Trong chế độ cạn kiệt, kênh được chế tạo vĩnh viễn tại thời điểm xây dựng của bóng bán dẫn.
Thông thường, thiết bị TẮT ở điện áp Cổng (G) đến Nguồn (S) bằng không.
Nó thường là một thiết bị BẬT ở điện áp Cổng (G) đến Nguồn (S) bằng không.
MOSFET này không thể dẫn dòng ở điều kiện TẮT.
MOSFET này có thể dẫn dòng điện ở điều kiện TẮT.
Để BẬT MOSFET này, nó yêu cầu điện áp cổng dương.
Để BẬT MOSFET này, nó yêu cầu điện áp cổng âm.
MOSFET này có dòng điện khuếch tán & rò rỉ.
MOSFET này không có dòng điện khuếch tán và rò rỉ.
Nó không có kênh vĩnh viễn.
Nó có một kênh vĩnh viễn.
Điện áp tại cực cổng tỷ lệ thuận với dòng điện tại cực cống.
Điện áp tại cổng Tỷ lệ nghịch với dòng điện tại Drain.
