Ako dodávateľ MOS ma často pýtali na princíp fungovania MOSFET. Pochopenie to je rozhodujúce pre každého, kto je zapojený do elektroniky, či už ste inžinier, fandisista alebo niekto, kto sa zaujíma o technológiu za modernými zariadeniami. V tomto blogovom príspevku sa ponorím do podrobností o tom, ako MOSFET funguje, jeho štruktúra a jeho aplikácie.
Štruktúra MOSFET
MOSFET alebo tranzistor poľa-efekt poľa s kovovým oxidom je typ tranzistora, ktorý na reguláciu prietoku prúdu používa elektrické pole. Pozostáva z troch hlavných terminálov: zdroj (S), odtok (D) a brána (G). K dispozícii je tiež substrát, ktorý je zvyčajne polovodičový materiál, ako je kremík.
Základnú štruktúru MOSFET možno rozdeliť na dva typy: N-kanál a p-kanál. V n-kanálovom MOSFET sú zdroj a odtok vyrobené z polovodičového materiálu typu N, zatiaľ čo substrát je typ p. Naopak, v p-kanálovom MOSFET sú zdroj a odtok typu p a substrát je N-typ.
Brána je oddelená od substrátu tenkou izolačnou vrstvou oxidu, zvyčajne oxidu kremíka. Táto izolačná vrstva dodáva MOSFET jeho vysokú vstupnú impedanciu, čo znamená, že zo vstupného signálu čerpá len veľmi málo prúdu.
Režimy prevádzky
MOSFET môže pracovať v dvoch hlavných režimoch: režim vylepšenia a režim vyčerpania.
Vylepšenie
V režime vylepšenia je MOSFET obvykle vypnutý, čo znamená, že medzi zdrojom a odtokom nie je prúd, keď sa na bránu nevzťahuje žiadne napätie. Ak sa na bránu aplikuje pozitívne napätie (pre n-kanálový MOSFET) alebo záporné napätie (pre p-kanálový MOSFET), cez izolačnú vrstvu sa vytvorí elektrické pole.
Toto elektrické pole priťahuje nosiče náboja (elektróny v n-kanálovom MOSFET a diery v p-kanáli MOSFET) do oblasti pod bránou, čím tvoria vodivý kanál medzi zdrojom a odtokom. Keď sa napätie brány zvyšuje, zvyšuje sa počet nosičov náboja v kanáli a zvyšuje sa vodivosť kanála, čo umožňuje prietoku väčšieho prúdu medzi zdrojom a odtokom.
Vyčerpanie
V režime vyčerpania je MOSFET obvykle zapnutý, čo znamená, že medzi zdrojom a odtokom prúdí prúd, aj keď sa na bránu nevzťahuje napätie. Ak sa na bránu aplikuje napätie opačnej polarity, elektrické pole vytvorené napätím brány odpudzuje nosiče náboja z kanála, čím sa zníži vodivosť kanála a znižuje prúd prúdu medzi zdrojom a odtokom.
Prepínanie
Jednou z najbežnejších aplikácií MOSFET je prepínač. V spínacích obvodoch sa MOSFET používa na zapnutie a vypnutie zaťaženia (napríklad žiarovka alebo motora).
Keď sa MOSFET používa ako spínač, pracuje v medznej oblasti alebo v saturačnej oblasti. V medznej oblasti je napätie brány pod prahovým napätím a MOSFET je vypnutý, čo znamená, že medzi zdrojom a odtokom neprechádza prúd. V oblasti saturácie je napätie brány nad prahovým napätím a MOSFET je zapnutý, čo znamená, že medzi zdrojom a odtokom je nízka cesta odporu, čo umožňuje prúdenie prúdu prúdom cez zaťaženie.
Výhodou použitia MOSFET ako prepínača je jeho vysoká rýchlosť prepínania a nízka spotreba energie. MOSFET sa môžu zapnúť a vypínať veľmi rýchlo, vďaka čomu sú vhodné pre vysokofrekvenčné aplikácie. Ďalej kvôli svojej vysokej vstupnej impedancii čerpajú z riadiaceho signálu veľmi málo prúdu, čím znižujú spotrebu energie.
Amplifikačná prevádzka
Ako zosilňovače sa môžu použiť aj MOSFET. V obvode zosilňovača sa MOSFET používa na zosilnenie malého vstupného signálu na väčší výstupný signál.
Ak sa na bránu MOSFET aplikuje malý vstupný signál, spôsobí malú zmenu napätia brány. Táto zmena v napätí brány spôsobuje zodpovedajúcu zmenu vodivosti kanála, čo následne spôsobuje zmenu prúdu prúdiaceho medzi zdrojom a odtokom. Výstupný signál, ktorý je prevzatý z odtoku, je zosilnená verzia vstupného signálu.
Zisk zosilňovača MOSFET je určený transkonduktom MOSFET, čo je miera toho, do akej miery sa odtokový prúd zmení na danú zmenu napätia brány.
Žiadosti
MOSFET sa používajú v širokej škále aplikácií vrátane napájacích zdrojov, riadenia motora, zvukových zosilňovačov a digitálnych obvodov.
V napájacích zdrojoch sa MOSFET používajú ako spínače na riadenie toku energie na zaťaženie. Dokážu zvládnuť vysoké napätie a prúdy, vďaka čomu sú vhodné pre vysoko výkonné aplikácie.
Pri riadení motora sa MOSFET používajú na riadenie rýchlosti a smeru motorov. Zapnutím a vypínaním MOSFET v rôznych časoch je možné riadiť prúd prúdiaci motorom, čo umožňuje motoru bežať rôznymi rýchlosťami a rôznymi smermi.
V audio zosilňovačoch sa MOSFets používajú na zosilnenie zvukového signálu. Môžu poskytnúť vysoko kvalitné zosilnenie s nízkym skreslením, vďaka čomu sú vhodné pre zvukové systémy s vysokou vernosťou.
V digitálnych obvodoch sa MOSFET používajú ako logické brány na vykonávanie digitálnych operácií. Môžu sa použiť na vytváranie zložitých digitálnych obvodov, ako sú mikroprocesory a pamäťové čipy.
Záver
Záverom možno povedať, že princíp prevádzky MOSFET je založený na riadení vodivosti kanála medzi zdrojom a odtokom elektrickým poľom vytvoreným napätím brány. MOSFET môžu pracovať buď v režime vylepšenia alebo v režime vyčerpania a môžu sa použiť ako spínače alebo zosilňovače v rôznych aplikáciách.
Ako dodávateľ MOS ponúkam vysoko kvalitné MOSFET, ktoré sú vhodné pre rôzne aplikácie. Ak máte záujem o kúpu MOSFETS alebo máte nejaké otázky týkajúce sa ich prevádzky, neváhajte a začnite kontakt na rokovania o obstarávaní]. Ponúkame tiež ďalšie súvisiace produkty, ako napríkladMos,Neaktívne jedlé kvasinkyaKvasinková bunková stena. Kontaktujte nás ešte dnes a prediskutujte svoje konkrétne požiadavky.
Odkazy
- Streetman, BG a Banerjee, SK (2006). Elektronické zariadenia v tuhom stave. Prentice Hall.
- Sedra, AS, & Smith, KC (2010). Mikroelektronické obvody. Oxford University Press.
