Detalyadong paliwanag ng working principle diagram ng MOSFET | Pagsusuri ng panloob na istraktura ng FET

Ang MOSFET ay isa sa mga pinakapangunahing bahagi sa industriya ng semiconductor. Sa mga electronic circuit, ang MOSFET ay karaniwang ginagamit sa mga power amplifier circuit o switching power supply circuit at malawakang ginagamit. sa ibaba,OLUKEYay magbibigay sa iyo ng detalyadong paliwanag sa prinsipyo ng pagtatrabaho ng MOSFET at pag-aralan ang panloob na istruktura ng MOSFET.

Ano angMOSFET

MOSFET, Metal Oxide Semiconductor Filed Effect Transistor (MOSFET). Ito ay isang field effect transistor na maaaring malawakang magamit sa mga analog circuit at digital circuit. Ayon sa pagkakaiba ng polarity ng "channel" nito (nagtatrabahong carrier), maaari itong nahahati sa dalawang uri: "N-type" at "P-type", na madalas na tinatawag na NMOS at PMOS.

Prinsipyo ng pagtatrabaho ng MOSFET

Ang MOSFET ay maaaring nahahati sa uri ng pagpapahusay at uri ng pagkaubos ayon sa working mode. Ang uri ng pagpapahusay ay tumutukoy sa MOSFET kapag walang bias na boltahe ang inilapat at walang conductive channel. Ang uri ng pagkaubos ay tumutukoy sa MOSFET kapag walang bias na boltahe ang inilapat. May lalabas na conductive channel.

Sa aktwal na mga aplikasyon, mayroon lamang N-channel na uri ng pagpapahusay at P-channel na uri ng pagpapahusay na MOSFET. Dahil ang mga NMOSFET ay may maliit na resistensya sa estado at madaling gawin, mas karaniwan ang NMOS kaysa sa PMOS sa mga aktwal na aplikasyon.

Enhancement mode MOSFET

Mayroong dalawang back-to-back PN junction sa pagitan ng drain D at source S ng enhancement-mode na MOSFET. Kapag ang gate-source voltage VGS=0, kahit na ang drain-source voltage na VDS ay idinagdag, palaging may PN junction sa reverse-biased state, at walang conductive channel sa pagitan ng drain at source (walang kasalukuyang daloy ). Samakatuwid, ang kasalukuyang drain ID=0 sa oras na ito.

Sa oras na ito, kung ang isang pasulong na boltahe ay idinagdag sa pagitan ng gate at ang pinagmulan. Iyon ay, VGS>0, pagkatapos ay isang electric field na may gate na nakahanay sa P-type na silicon substrate ay bubuo sa SiO2 insulating layer sa pagitan ng gate electrode at ng silicon substrate. Dahil ang layer ng oxide ay insulating, ang boltahe na VGS na inilapat sa gate ay hindi maaaring makagawa ng kasalukuyang. Ang isang kapasitor ay nabuo sa magkabilang panig ng layer ng oxide, at ang katumbas ng VGS na circuit ay sinisingil ang kapasitor na ito (kapasitor). At bumuo ng isang electric field, habang ang VGS ay dahan-dahang tumataas, na naaakit ng positibong boltahe ng gate. Ang isang malaking bilang ng mga electron ay naipon sa kabilang panig ng kapasitor na ito (kapasitor) at lumikha ng isang N-type na conductive channel mula sa alisan ng tubig patungo sa pinagmulan. Kapag ang VGS ay lumampas sa turn-on na boltahe na VT ng tubo (karaniwan ay mga 2V), ang N-channel tube ay magsisimulang magsagawa, na bumubuo ng isang drain current ID. Tinatawag namin ang gate-source boltahe kapag ang channel ay unang nagsimulang bumuo ng turn-on na boltahe. Karaniwang ipinahayag bilang VT.

Ang pagkontrol sa laki ng boltahe ng gate VGS ay nagbabago sa lakas o kahinaan ng electric field, at ang epekto ng pagkontrol sa laki ng drain current ID ay maaaring makamit. Isa rin itong mahalagang katangian ng mga MOSFET na gumagamit ng mga electric field para makontrol ang kasalukuyang, kaya tinatawag din silang mga field effect transistors.

MOSFET panloob na istraktura

Sa isang P-type na silicon na substrate na may mababang konsentrasyon ng karumihan, dalawang N+ na rehiyon na may mataas na konsentrasyon ng karumihan ay ginawa, at dalawang electrodes ang iginuhit mula sa metal na aluminyo upang magsilbing drain d at ang source s ayon sa pagkakabanggit. Pagkatapos ang ibabaw ng semiconductor ay natatakpan ng isang napakanipis na silicon dioxide (SiO2) insulating layer, at ang isang aluminum electrode ay naka-install sa insulating layer sa pagitan ng drain at ang source upang magsilbing gate g. Ang isang electrode B ay iginuhit din sa substrate, na bumubuo ng isang N-channel enhancement-mode na MOSFET. Ang parehong ay totoo para sa panloob na pagbuo ng P-channel enhancement-type MOSFETs.

N-channel MOSFET at P-channel MOSFET na mga simbolo ng circuit

Ipinapakita ng larawan sa itaas ang simbolo ng circuit ng MOSFET. Sa larawan, ang D ay ang alisan ng tubig, ang S ay ang pinagmulan, ang G ay ang gate, at ang arrow sa gitna ay kumakatawan sa substrate. Kung ang arrow ay tumuturo papasok, ito ay nagpapahiwatig ng isang N-channel na MOSFET, at kung ang arrow ay tumuturo palabas, ito ay nagpapahiwatig ng isang P-channel na MOSFET.

Dual N-channel MOSFET, dual P-channel MOSFET at N+P-channel MOSFET na mga simbolo ng circuit

Sa katunayan, sa panahon ng proseso ng pagmamanupaktura ng MOSFET, ang substrate ay konektado sa pinagmulan bago umalis sa pabrika. Samakatuwid, sa mga tuntunin ng symbology, ang simbolo ng arrow na kumakatawan sa substrate ay dapat ding konektado sa pinagmulan upang makilala ang alisan ng tubig at ang pinagmulan. Ang polarity ng boltahe na ginagamit ng MOSFET ay katulad ng aming tradisyonal na transistor. Ang N-channel ay katulad ng isang NPN transistor. Ang drain D ay konektado sa positive electrode at ang source S ay konektado sa negative electrode. Kapag ang gate G ay may positibong boltahe, isang conductive channel ay nabuo at ang N-channel MOSFET ay nagsimulang gumana. Katulad nito, ang P-channel ay katulad ng isang PNP transistor. Ang drain D ay konektado sa negatibong elektrod, ang pinagmulan S ay konektado sa positibong elektrod, at kapag ang gate G ay may negatibong boltahe, isang conductive channel ay nabuo at ang P-channel MOSFET ay nagsimulang gumana.

Prinsipyo ng pagkawala ng paglipat ng MOSFET

Kung ito ay NMOS o PMOS, mayroong isang pagpapadaloy ng panloob na pagtutol na nabuo pagkatapos na ito ay naka-on, upang ang kasalukuyang ay kumonsumo ng enerhiya sa panloob na pagtutol na ito. Ang bahaging ito ng enerhiya na natupok ay tinatawag na pagkonsumo ng pagpapadaloy. Ang pagpili ng MOSFET na may maliit na conduction internal resistance ay epektibong makakabawas sa conduction consumption. Ang kasalukuyang panloob na pagtutol ng mga mababang-kapangyarihan na MOSFET ay karaniwang nasa sampu-sampung milliohms, at mayroon ding ilang milliohms.

Kapag na-on at winakasan ang MOS, hindi ito dapat matupad sa isang iglap. Ang boltahe sa magkabilang panig ng MOS ay magkakaroon ng epektibong pagbaba, at ang kasalukuyang dumadaloy dito ay magkakaroon ng pagtaas. Sa panahong ito, ang pagkawala ng MOSFET ay ang produkto ng boltahe at ng kasalukuyang, na siyang pagkawala ng switching. Sa pangkalahatan, ang mga pagkalugi sa paglipat ay mas malaki kaysa sa mga pagkalugi sa pagpapadaloy, at kung mas mabilis ang dalas ng paglipat, mas malaki ang mga pagkalugi.

Ang produkto ng boltahe at kasalukuyang sa sandali ng pagpapadaloy ay napakalaki, na nagreresulta sa napakalaking pagkalugi. Ang mga pagkalugi sa paglipat ay maaaring mabawasan sa dalawang paraan. Ang isa ay upang bawasan ang oras ng paglipat, na maaaring epektibong mabawasan ang pagkawala sa bawat turn-on; ang isa ay upang bawasan ang dalas ng paglipat, na maaaring mabawasan ang bilang ng mga switch sa bawat yunit ng oras.

Ang nasa itaas ay isang detalyadong paliwanag ng working principle diagram ng MOSFET at pagsusuri ng panloob na istraktura ng MOSFET. Upang matuto nang higit pa tungkol sa MOSFET, malugod na sumangguni sa OLUKEY upang mabigyan ka ng teknikal na suporta ng MOSFET!