Gedetailleerde verduideliking van die werkbeginseldiagram van MOSFET | Ontleding van die interne struktuur van VOO

MOSFET is een van die mees basiese komponente in die halfgeleierbedryf. In elektroniese stroombane word MOSFET algemeen gebruik in kragversterkerkringe of skakelkragtoevoerkringe en word wyd gebruik. hieronder,OLUKEYsal vir jou 'n gedetailleerde verduideliking gee van die werkingsbeginsel van MOSFET en die interne struktuur van MOSFET ontleed.

Wat isMOSFET

MOSFET, metaaloksied-halfgeleier-gelaaide effektransistor (MOSFET). Dit is 'n veldeffektransistor wat wyd in analoogstroombane en digitale stroombane gebruik kan word. Volgens die polariteitsverskil van sy "kanaal" (werkende draer), kan dit in twee tipes verdeel word: "N-tipe" en "P-tipe", wat dikwels NMOS en PMOS genoem word.

MOSFET-werkbeginsel

MOSFET kan verdeel word in verbetering tipe en uitputting tipe volgens die werksmodus. Die verbetering tipe verwys na die MOSFET wanneer geen voorspanning spanning toegepas word en daar is geen conduktiewe kanaal. Die uitputtingstipe verwys na die MOSFET wanneer geen voorspanning toegepas word nie. 'n Geleidende kanaal sal verskyn.

In werklike toepassings is daar slegs N-kanaal verbetering tipe en P-kanaal verbetering tipe MOSFETs. Aangesien NMOSFET's klein weerstand in die toestand het en maklik is om te vervaardig, is NMOS meer algemeen as PMOS in werklike toepassings.

Verbeteringsmodus MOSFET

Daar is twee rug-aan-rug PN-aansluitings tussen die drein D en bron S van die verbetering-modus MOSFET. Wanneer die hek-bronspanning VGS=0, selfs al word die drein-bronspanning VDS bygevoeg, is daar altyd 'n PN-aansluiting in 'n omgekeerde-voorgespanne toestand, en daar is geen geleidende kanaal tussen die drein en die bron nie (geen stroom vloei ). Daarom is die afvoerstroom ID=0 op hierdie tydstip.

Op hierdie tydstip, as 'n voorwaartse spanning tussen die hek en die bron bygevoeg word. Dit wil sê, VGS>0, dan sal 'n elektriese veld met die hek in lyn met die P-tipe silikon substraat gegenereer word in die SiO2 isolerende laag tussen die hek elektrode en die silikon substraat. Omdat die oksiedlaag isoleer, kan die spanning VGS wat op die hek toegepas word nie stroom produseer nie. 'n Kapasitor word aan beide kante van die oksiedlaag gegenereer, en die VGS-ekwivalente stroombaan laai hierdie kapasitor (kapasitor). En genereer 'n elektriese veld, soos VGS stadig styg, aangetrek deur die positiewe spanning van die hek. 'n Groot aantal elektrone versamel aan die ander kant van hierdie kapasitor (kapasitor) en skep 'n N-tipe geleidende kanaal van drein na bron. Wanneer VGS die aanskakelspanning VT van die buis oorskry (gewoonlik ongeveer 2V), begin die N-kanaal buis net gelei, wat 'n dreinstroom-ID genereer. Ons noem die hek-bronspanning wanneer die kanaal die eerste keer die aanskakelspanning begin genereer. Oor die algemeen uitgedruk as VT.

Die beheer van die grootte van die hekspanning VGS verander die sterkte of swakheid van die elektriese veld, en die effek van die beheer van die grootte van die dreinstroom-ID kan bereik word. Dit is ook 'n belangrike kenmerk van MOSFET's wat elektriese velde gebruik om stroom te beheer, so hulle word ook veldeffektransistors genoem.

MOSFET interne struktuur

Op 'n P-tipe silikonsubstraat met 'n lae onsuiwerheidskonsentrasie word twee N+ streke met 'n hoë onsuiwerheidskonsentrasie gemaak, en twee elektrodes word uit metaalaluminium getrek om as die drein d en die bron s onderskeidelik te dien. Dan word die halfgeleieroppervlak bedek met 'n uiters dun silikondioksied (SiO2)-isolerende laag, en 'n aluminiumelektrode word op die isolerende laag tussen die drein en die bron geïnstalleer om as die hek te dien g. 'n Elektrode B word ook op die substraat uitgetrek, wat 'n N-kanaalverbeteringsmodus MOSFET vorm. Dieselfde geld vir die interne vorming van P-kanaal verbetering-tipe MOSFET's.

N-kanaal MOSFET en P-kanaal MOSFET kringsimbole

Die prentjie hierbo toon die stroombaansimbool van MOSFET. In die prentjie is D die drein, S is die bron, G is die hek, en die pyl in die middel verteenwoordig die substraat. As die pyl na binne wys, dui dit 'n N-kanaal MOSFET aan, en as die pyl na buite wys, dui dit 'n P-kanaal MOSFET aan.

Dubbele N-kanaal MOSFET, dubbele P-kanaal MOSFET en N+P-kanaal MOSFET kringsimbole

Trouens, tydens die MOSFET-vervaardigingsproses word die substraat aan die bron gekoppel voordat dit die fabriek verlaat. Daarom, in die simboliekreëls, moet die pylsimbool wat die substraat verteenwoordig ook aan die bron verbind word om die drein en die bron te onderskei. Die polariteit van die spanning wat deur MOSFET gebruik word, is soortgelyk aan ons tradisionele transistor. Die N-kanaal is soortgelyk aan 'n NPN-transistor. Die drein D is gekoppel aan die positiewe elektrode en die bron S is gekoppel aan die negatiewe elektrode. Wanneer die hek G 'n positiewe spanning het, word 'n geleidende kanaal gevorm en die N-kanaal MOSFET begin werk. Net so is die P-kanaal soortgelyk aan 'n PNP-transistor. Die drein D is gekoppel aan die negatiewe elektrode, die bron S is gekoppel aan die positiewe elektrode, en wanneer die hek G 'n negatiewe spanning het, word 'n geleidende kanaal gevorm en die P-kanaal MOSFET begin werk.

MOSFET-skakelverliesbeginsel

Of dit nou NMOS of PMOS is, daar is 'n interne geleidingweerstand wat gegenereer word nadat dit aangeskakel is, sodat die stroom energie op hierdie interne weerstand sal verbruik. Hierdie deel van die energie wat verbruik word, word geleidingverbruik genoem. Die keuse van 'n MOSFET met 'n klein geleiding interne weerstand sal effektief geleiding verbruik verminder. Die huidige interne weerstand van lae-krag MOSFET's is oor die algemeen ongeveer tiene van milliohm, en daar is ook verskeie milliohm.

Wanneer MOS aangeskakel en beëindig word, moet dit nie in 'n oomblik gerealiseer word nie. Die spanning aan beide kante van die MOS sal 'n effektiewe afname hê, en die stroom wat daardeur vloei sal 'n toename hê. Gedurende hierdie tydperk is die verlies van die MOSFET die produk van die spanning en die stroom, wat die skakelverlies is. Oor die algemeen is skakelverliese baie groter as geleidingsverliese, en hoe vinniger die skakelfrekwensie, hoe groter is die verliese.

Die produk van spanning en stroom op die oomblik van geleiding is baie groot, wat baie groot verliese tot gevolg het. Skakelverliese kan op twee maniere verminder word. Een daarvan is om die skakeltyd te verminder, wat die verlies tydens elke aanskakel effektief kan verminder; die ander is om die skakelfrekwensie te verminder, wat die aantal skakelaars per tydseenheid kan verminder.

Bogenoemde is 'n gedetailleerde verduideliking van die werkbeginseldiagram van MOSFET en ontleding van die interne struktuur van MOSFET. Om meer oor MOSFET te wete te kom, is welkom om OLUKEY te raadpleeg om jou van MOSFET tegniese ondersteuning te voorsien!