El transistor d'efecte de camp d'òxid metàl·lic i semiconductor (MOSFET, MOS-FET o MOS FET) és un tipus de transistor d'efecte de camp (FET), més comunament fabricat per l'oxidació controlada de silici. Té una porta aïllada, la tensió de la qual determina la conductivitat del dispositiu.
La seva característica principal és que hi ha una capa aïllant de diòxid de silici entre la porta metàl·lica i el canal, de manera que té una alta resistència d'entrada (fins a 1015Ω). També es divideix en tub de canal N i tub de canal P. Normalment, el substrat (substrat) i la font S estan connectats entre si.
Segons els diferents modes de conducció, els MOSFET es divideixen en tipus de millora i tipus d'esgotament.
L'anomenat tipus de millora significa: quan VGS=0, el tub està en estat de tall. Després d'afegir el VGS correcte, la majoria dels portadors se senten atrets per la porta, "millora" els portadors en aquesta zona i formant un canal conductor. .
El mode d'esgotament significa que quan VGS=0, es forma un canal. Quan s'afegeix el VGS correcte, la majoria dels portadors poden sortir del canal, "esgotant" els portadors i apagant el tub.
Distingeix el motiu: la resistència d'entrada de JFET és de més de 100 MΩ i la transconductància és molt alta, quan la porta està dirigida, el camp magnètic de l'espai interior és molt fàcil de detectar el senyal de dades de tensió de treball a la porta, de manera que la canonada tendeix a estar a l'altura o tendeix a estar encès i apagat. Si la tensió d'inducció corporal s'afegeix immediatament a la porta, perquè la interferència electromagnètica clau és forta, la situació anterior serà més significativa. Si l'agulla del mesurador es desvia bruscament cap a l'esquerra, vol dir que la canonada tendeix a estar a l'alçada, la resistència de la font de drenatge RDS s'expandeix i la quantitat de corrent de la font de drenatge disminueix l'IDS. Per contra, l'agulla del mesurador es desvia bruscament cap a la dreta, indicant que la canonada tendeix a estar encès-apagat, RDS baixa i IDS puja. Tanmateix, la direcció exacta en què es desvia l'agulla del mesurador hauria de dependre dels pols positius i negatius de la tensió induïda (tensió de treball de direcció positiva o tensió de treball de direcció inversa) i del punt mitjà de treball de la canonada.
MOSFET WINSOK DFN3x3
Prenent com a exemple el canal N, es fa sobre un substrat de silici de tipus P amb dues regions de difusió de font altament dopades N + i regions de difusió de drenatge N +, i després l'elèctrode de font S i l'elèctrode de drenatge D són expulsats respectivament. La font i el substrat estan connectats internament i sempre mantenen el mateix potencial. Quan el drenatge està connectat al terminal positiu de la font d'alimentació i la font està connectada al terminal negatiu de la font d'alimentació i VGS=0, el corrent del canal (és a dir, el corrent de drenatge) ID=0. A mesura que VGS augmenta gradualment, atret per la tensió de la porta positiva, s'indueixen portadors minoritaris carregats negativament entre les dues regions de difusió, formant un canal de tipus N des del drenatge fins a la font. Quan VGS és superior a la tensió d'encesa VTN del tub (generalment uns +2 V), el tub del canal N comença a conduir, formant un ID de corrent de drenatge.
VMOSFET (VMOSFET), el seu nom complet és V-groove MOSFET. És un dispositiu de commutació d'alimentació d'alta eficiència recentment desenvolupat després de MOSFET. No només hereta l'alta impedància d'entrada del MOSFET (≥108W), sinó també el petit corrent de conducció (uns 0,1 μA). També té excel·lents característiques, com ara una tensió de resistència elevada (fins a 1200 V), un gran corrent de funcionament (1,5 A ~ 100 A), una gran potència de sortida (1 ~ 250 W), una bona linealitat de transconductància i una velocitat de commutació ràpida. Precisament perquè combina els avantatges dels tubs de buit i els transistors de potència, s'està utilitzant àmpliament en amplificadors de tensió (l'amplificació de tensió pot arribar a milers de vegades), amplificadors de potència, fonts d'alimentació de commutació i inversors.
Com tots sabem, la porta, la font i el drenatge d'un MOSFET tradicional es troben aproximadament en el mateix pla horitzontal del xip, i el seu corrent de funcionament flueix bàsicament en la direcció horitzontal. El tub VMOS és diferent. Té dues característiques estructurals principals: primer, la porta metàl·lica adopta una estructura de ranura en forma de V; segon, té conductivitat vertical. Com que el drenatge s'extreu de la part posterior del xip, l'ID no flueix horitzontalment al llarg del xip, sinó que comença des de la regió N + fortament dopada (font S) i flueix a la regió de deriva N lleugerament dopada a través del canal P. Finalment, arriba verticalment cap avall fins al drenatge D. Com que l'àrea de la secció transversal del flux augmenta, poden passar corrents grans. Com que hi ha una capa aïllant de diòxid de silici entre la porta i el xip, encara és un MOSFET de porta aïllada.
Avantatges d'ús:
MOSFET és un element controlat per tensió, mentre que el transistor és un element controlat per corrent.
Els MOSFET s'han d'utilitzar quan només es permet extreure una petita quantitat de corrent de la font del senyal; Els transistors s'han d'utilitzar quan la tensió del senyal és baixa i es permet extreure més corrent de la font del senyal. El MOSFET utilitza portadors majoritaris per conduir l'electricitat, per la qual cosa s'anomena dispositiu unipolar, mentre que els transistors utilitzen tant portadors majoritaris com portadors minoritaris per conduir electricitat, per la qual cosa s'anomena dispositiu bipolar.
La font i el drenatge d'alguns MOSFET es poden utilitzar de manera intercanviable i la tensió de la porta pot ser positiva o negativa, cosa que els fa més flexibles que els triodes.
MOSFET pot funcionar en condicions de corrent molt reduïda i molt baixa tensió, i el seu procés de fabricació pot integrar fàcilment molts MOSFET en un xip de silici. Per tant, MOSFET s'ha utilitzat àmpliament en circuits integrats a gran escala.
MOSFET Olueky SOT-23N
Les característiques d'aplicació respectives de MOSFET i transistor
1. La font s, la porta g i el drenatge d del MOSFET corresponen a l'emissor e, la base b i el col·lector c del transistor respectivament. Les seves funcions són semblants.
2. MOSFET és un dispositiu de corrent controlat per tensió, iD està controlat per vGS i el seu coeficient d'amplificació gm és generalment petit, de manera que la capacitat d'amplificació del MOSFET és pobra; el transistor és un dispositiu de corrent controlat pel corrent, i iC és controlat per iB (o iE).
3. La porta MOSFET gairebé no consumeix corrent (ig»0); mentre que la base del transistor sempre treu un cert corrent quan el transistor està funcionant. Per tant, la resistència d'entrada de la porta del MOSFET és superior a la resistència d'entrada del transistor.
4. MOSFET es compon de multiportadores implicats en la conducció; Els transistors tenen dues portadores, multiportadores i portadores minoritàries, implicades en la conducció. La concentració de portadors minoritaris es veu molt afectada per factors com la temperatura i la radiació. Per tant, els MOSFET tenen una millor estabilitat a la temperatura i una resistència a la radiació més forta que els transistors. Els MOSFET s'han d'utilitzar quan les condicions ambientals (temperatura, etc.) varien molt.
5. Quan el metall d'origen i el substrat del MOSFET es connecten, la font i el drenatge es poden utilitzar de manera intercanviable i les característiques canvien poc; mentre que quan el col·lector i l'emissor del triode s'utilitzen indistintament, les característiques són molt diferents. El valor β es reduirà molt.
6. El coeficient de soroll del MOSFET és molt petit. El MOSFET s'ha d'utilitzar tant com sigui possible en l'etapa d'entrada de circuits amplificadors de baix soroll i circuits que requereixen una alta relació senyal-soroll.
7. Tant el MOSFET com el transistor poden formar diversos circuits amplificadors i circuits de commutació, però el primer té un procés de fabricació senzill i té els avantatges d'un baix consum d'energia, una bona estabilitat tèrmica i un ampli rang de tensió d'alimentació de funcionament. Per tant, s'utilitza àmpliament en circuits integrats a gran i molt gran escala.
8. El transistor té una gran resistència a l'encesa, mentre que el MOSFET té una petita resistència a l'encesa, només uns pocs centenars de mΩ. En els dispositius elèctrics actuals, els MOSFET s'utilitzen generalment com a interruptors i la seva eficiència és relativament alta.
MOSFET d'encapsulació WINSOK SOT-323
MOSFET contra transistor bipolar
MOSFET és un dispositiu controlat per tensió, i la porta bàsicament no pren corrent, mentre que un transistor és un dispositiu controlat per corrent, i la base ha de prendre un determinat corrent. Per tant, quan el corrent nominal de la font del senyal és extremadament petit, s'hauria d'utilitzar MOSFET.
MOSFET és un conductor multiportador, mentre que els dos portadors d'un transistor participen en la conducció. Com que la concentració de portadors minoritaris és molt sensible a condicions externes com la temperatura i la radiació, MOSFET és més adequat per a situacions en què l'entorn canvia molt.
A més d'utilitzar-se com a dispositius amplificadors i interruptors controlables com els transistors, els MOSFET també es poden utilitzar com a resistències lineals variables controlades per tensió.
La font i el drenatge de MOSFET tenen una estructura simètrica i es poden utilitzar de manera intercanviable. La tensió de la font de la porta del MOSFET en mode d'esgotament pot ser positiva o negativa. Per tant, utilitzar MOSFET és més flexible que els transistors.
Hora de publicació: 13-octubre-2023
