MOSFETi põhiteadmised

MOSFET, lühend sõnadest Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, on kolme klemmiga pooljuhtseade, mis kasutab voolu juhtimiseks elektrivälja efekti. Allpool on MOSFETi põhiülevaade:

1. Definitsioon ja klassifikatsioon

- Definitsioon: MOSFET on pooljuhtseade, mis juhib äravoolu ja allika vahelist juhtivat kanalit, muutes paisu pinget. Värav on allikast ja äravoolust isoleeritud isoleermaterjali kihiga (tavaliselt ränidioksiid), mistõttu seda tuntakse ka isoleeritud värava väljatransistorina.

- Klassifikatsioon: MOSFET-id klassifitseeritakse juhtiva kanali tüübi ja paisupinge mõju alusel:

- N-kanaliga ja P-kanaliga MOSFET-id: sõltuvalt juhtiva kanali tüübist.

- Täiustusrežiimi ja tühjenemise režiimi MOSFETid: põhinevad paisu pinge mõjul juhtivale kanalile. Seetõttu on MOSFET-id jagatud nelja tüüpi: N-kanali täiustusrežiim, N-kanali ammendumise režiim, P-kanali täiustamise režiim ja P-kanali ammendumise režiim.

2. Struktuur ja tööpõhimõte

- Struktuur: MOSFET koosneb kolmest põhikomponendist: väravast (G), äravoolust (D) ja allikast (S). Kergelt legeeritud pooljuhtsubstraadil luuakse pooljuhtide töötlemise tehnikate abil tugevalt legeeritud allika- ja äravoolupiirkonnad. Need piirkonnad on eraldatud isolatsioonikihiga, mille peal on paisuelektrood.

- Tööpõhimõte: Võttes näiteks N-kanali täiustusrežiimi MOSFETi, kui paisu pinge on null, ei ole äravoolu ja allika vahel juhtivat kanalit, mistõttu vool ei saa voolata. Kui paisu pinge tõuseb teatud künnise (mida nimetatakse "lülituspingeks" või "lävipingeks"), tõmbab paisu all olev isolatsioonikiht substraadist elektrone, et moodustada inversioonikiht (N-tüüpi õhuke kiht). , luues juhtiva kanali. See võimaldab voolul voolata äravoolu ja allika vahel. Selle juhtiva kanali laiuse ja seega ka äravooluvoolu määrab paisupinge suurus.

3. Põhiomadused

- Kõrge sisendtakistus: kuna värav on isolatsioonikihiga isoleeritud allikast ja äravoolust, on MOSFET-i sisendtakistus äärmiselt kõrge, mistõttu sobib see suure takistusega ahelate jaoks.

- Madal müratase: MOSFET-id tekitavad töö ajal suhteliselt madalat müra, mistõttu on need ideaalsed rangete müranõuetega vooluahelate jaoks.

- Hea termiline stabiilsus: MOSFET-idel on suurepärane termiline stabiilsus ja need võivad töötada tõhusalt laias temperatuurivahemikus.

- Madal voolutarve: MOSFET-id tarbivad väga vähe energiat nii sisse- kui ka väljalülitatud olekus, mistõttu sobivad need väikese võimsusega vooluahelate jaoks.

- Suur lülituskiirus: pingega juhitavate seadmetena pakuvad MOSFET-id kiiret lülituskiirust, muutes need ideaalseks kõrgsageduslike ahelate jaoks.

4. Kasutusalad

MOSFETe kasutatakse laialdaselt erinevates elektroonilistes vooluringides, eriti integraallülitustes, jõuelektroonikas, sideseadmetes ja arvutites. Need toimivad põhikomponentidena võimendusahelates, lülitusahelates, pingereguleerimisahelates ja mujal, võimaldades selliseid funktsioone nagu signaali võimendamine, lülitusjuhtimine ja pinge stabiliseerimine.

Kokkuvõtteks võib öelda, et MOSFET on oluline pooljuhtseade, millel on ainulaadne struktuur ja suurepärased jõudlusomadused. See mängib paljudes valdkondades elektroonilistes vooluringides otsustavat rolli.