Detaillearre útlis fan it wurkprinsipediagram fan MOSFET | Analyse fan de ynterne struktuer fan FET

MOSFET is ien fan 'e meast basale komponinten yn' e semiconductorsektor. Yn elektroanyske circuits, MOSFET wurdt algemien brûkt yn macht fersterker circuits as switching macht oanbod circuits en wurdt in soad brûkt. Ûnder,OLUKEYsil jo in detaillearre útlis jaan oer it wurkprinsipe fan MOSFET en analysearje de ynterne struktuer fan MOSFET.

Wat isMOSFET

MOSFET, Metal Oxide Semiconductor Filed Effect Transistor (MOSFET). It is in fjildeffekttransistor dy't breed kin wurde brûkt yn analoge circuits en digitale circuits. Neffens de polariteit ferskil fan syn "kanaal" (wurkjende drager), it kin wurde ferdield yn twa soarten: "N-type" en "P-type", dy't faak neamd NMOS en PMOS.

MOSFET wurkprinsipe

MOSFET kin wurde ferdield yn ferbettering type en útputting type neffens de wurkmodus. It ferbetteringstype ferwiist nei de MOSFET as gjin biasspanning wurdt tapast en d'r gjin conductive kanaal. It útputtingstype ferwiist nei de MOSFET as gjin foarspanningsspanning wurdt tapast. In conductive kanaal sil ferskine.

Yn eigentlike applikaasjes binne d'r allinich MOSFETs fan N-kanaal-ferbettering en P-kanaal-ferbettering. Sûnt NMOSFET's lytse ferset hawwe yn steat en maklik te meitsjen binne, is NMOS faker as PMOS yn eigentlike applikaasjes.

Ferbettering modus MOSFET

D'r binne twa back-to-back PN-knooppunten tusken de drain D en boarne S fan 'e ferbettering-modus MOSFET. As de poarte-boarne-spanning VGS = 0, sels as de drain-boarne-spanning VDS wurdt tafoege, is d'r altyd in PN-knooppunt yn in omkearde-biased steat, en d'r is gjin konduktyf kanaal tusken de drain en de boarne (gjin stroom streamt ). Dêrom, de drain hjoeddeistige ID = 0 op dit stuit.

Op dit stuit, as in foarút spanning wurdt tafoege tusken de poarte en de boarne. Dat is, VGS> 0, dan sil in elektrysk fjild mei de poarte ôfstimd mei it P-type silisiumsubstraat wurde generearre yn 'e SiO2-isolearjende laach tusken de poarteelektrode en it silisiumsubstraat. Om't de oksidelaach isolearjend is, kin de spanning VGS oanbrocht op 'e poarte gjin stroom produsearje. In capacitor wurdt oanmakke oan beide kanten fan de okside laach, en de VGS lykweardich circuit charges dizze capacitor (kondensator). En generearje in elektrysk fjild, as VGS stadich opkomt, oanlutsen troch de positive spanning fan 'e poarte. In grut oantal elektroanen sammelet op 'e oare kant fan dizze capacitor (kondensator) en meitsje in N-type conductive kanaal fan drain nei boarne. Wannear't VGS grutter is as de oansetspanning VT fan 'e buis (algemien sawat 2V), begjint de N-kanaalbuis gewoan te fieren, en genereart in drainstroom-ID. Wy neame de poarte-boarne spanning as it kanaal earst begjint te generearjen de turn-on spanning. Algemien útdrukt as VT.

Bestjoeren fan de grutte fan 'e poarte voltage VGS feroaret de sterkte of swakke fan it elektryske fjild, en it effekt fan it kontrolearjen fan de grutte fan' e drain hjoeddeistige ID kin berikt wurde. Dit is ek in wichtich skaaimerk fan MOSFET's dy't elektryske fjilden brûke om stroom te kontrolearjen, sadat se ek fjildeffekttransistors wurde neamd.

MOSFET ynterne struktuer

Op in P-type silisium substrat mei in lege ûnreinenskonsintraasje, wurde twa N + -regio's mei in hege ûnreinenskonsintraasje makke, en twa elektroden wurde lutsen út metalen aluminium om te tsjinjen as respektivelik de drain d en de boarne s. Dan de semiconductor oerflak wurdt bedekt mei in ekstreem tinne silisium dioxide (SiO2) isolearjende laach, en in aluminium elektrodes wurdt ynstallearre op de isolearjende laach tusken de drain en de boarne te tsjinjen as de poarte g. In elektrode B wurdt ek lutsen út op it substraat, it foarmjen fan in N-kanaal enhancement-modus MOSFET. Itselde jildt foar de ynterne formaasje fan MOSFETs fan P-kanaal-ferbettering-type.

N-kanaal MOSFET en P-kanaal MOSFET circuit symboalen

De foto hjirboppe toant it circuit symboal fan MOSFET. Op de foto is D de drain, S is de boarne, G is de poarte, en de pylk yn 'e midden stiet foar it substraat. As de pylk nei binnen wiist, jout it in N-kanaal MOSFET oan, en as de pylk nei bûten wiist, jout it in P-kanaal MOSFET oan.

Dual N-kanaal MOSFET, dual P-kanaal MOSFET en N+P-kanaal MOSFET circuit symboalen

Yn feite, tidens it MOSFET-fabrikaazjeproses is it substraat ferbûn mei de boarne foardat it fabryk ferlit. Dêrom moat yn 'e symboalyske regels it pylksymboal dat it substraat fertsjintwurdiget ek ferbûn wêze mei de boarne om de drain en de boarne te ûnderskieden. De polariteit fan 'e spanning brûkt troch MOSFET is fergelykber mei ús tradisjonele transistor. It N-kanaal is fergelykber mei in NPN-transistor. De drain D is ferbûn mei de positive elektrode en de boarne S is ferbûn mei de negative elektrode. As de poarte G in positive spanning hat, wurdt in konduktyf kanaal foarme en de N-kanaal MOSFET begjint te wurkjen. Likegoed is it P-kanaal gelyk oan in PNP-transistor. De drain D is ferbûn mei de negative elektrode, de boarne S is ferbûn mei de positive elektrode, en as de poarte G in negative spanning hat, wurdt in conductive kanaal foarme en it P-kanaal MOSFET begjint te wurkjen.

MOSFET switching ferlies prinsipe

Oft it is NMOS of PMOS, der is in conduction ynterne wjerstân oanmakke neidat it is ynskeakele, sadat de hjoeddeiske sil konsumearje enerzjy op dizze ynterne wjerstân. Dit diel fan 'e konsumearre enerzjy wurdt konduksjeferbrûk neamd. Selektearje in MOSFET mei in lytse conduction ynterne wjerstân sil effektyf ferminderje conduction konsumpsje. De hjoeddeistige ynterne wjerstân fan MOSFETs mei lege macht is oer it generaal om tsientallen milliohmen, en d'r binne ek ferskate milliohmen.

As MOS wurdt ynskeakele en beëinige, moat it net yn in momint realisearre wurde. De spanning oan beide kanten fan 'e MOS sil in effektive fermindering hawwe, en de stroom dy't der troch streamt sil in ferheging hawwe. Yn dizze perioade is it ferlies fan 'e MOSFET it produkt fan' e spanning en de stroom, dat is it skeakelferlies. Yn 't algemien binne skeakelferlies folle grutter as konduksjeferlies, en hoe flugger de wikselfrekwinsje, hoe grutter de ferliezen.

It produkt fan spanning en stroom op it momint fan conduction is hiel grut, resultearret yn hiel grutte ferliezen. Switching ferliezen kinne wurde ferlege yn twa manieren. Ien is om de skeakeltiid te ferminderjen, wat it ferlies effektyf kin ferminderje by elke oanset; de oare is it ferminderjen fan de switch frekwinsje, dat kin ferminderjen it oantal skakelaars per ienheid tiid.

It boppesteande is in detaillearre útlis fan it wurkprinsipediagram fan MOSFET en analyze fan 'e ynterne struktuer fan MOSFET. Om mear te learen oer MOSFET, wolkom om OLUKEY te rieplachtsjen om jo MOSFET technyske stipe te jaan!