Metalloksid-halvleder-felteffekttransistoren (MOSFET, MOS-FET eller MOS FET) er en type felteffekttransistor (FET), som oftest er produsert ved kontrollert oksidasjon av silisium. Den har en isolert port, hvis spenning bestemmer ledningsevnen til enheten.
Hovedtrekket er at det er et silisiumdioksidisolerende lag mellom metallporten og kanalen, så den har høy inngangsmotstand (opptil 1015Ω). Det er også delt inn i N-kanalrør og P-kanalrør. Vanligvis er substratet (substratet) og kilden S koblet sammen.
I henhold til forskjellige ledningsmoduser er MOSFET-er delt inn i forbedringstype og utarmingstype.
Den såkalte forbedringstypen betyr: når VGS=0 er røret i avskjæringstilstand. Etter å ha lagt til riktig VGS, tiltrekkes de fleste bærere til porten, og dermed "forsterker" bærerne i dette området og danner en ledende kanal. .
Uttømmingsmodusen betyr at når VGS=0, dannes det en kanal. Når riktig VGS er lagt til, kan de fleste bærere strømme ut av kanalen, og dermed "tømme" bærere og slå av røret.
Skille årsaken: JFETs inngangsmotstand er mer enn 100MΩ, og transkonduktansen er veldig høy, når porten ledes, er det innendørs rommagnetiske feltet veldig enkelt å oppdage arbeidsspenningsdatasignalet på porten, slik at rørledningen har en tendens til å være opp til, eller har en tendens til å være på-av. Hvis kroppsinduksjonsspenningen umiddelbart legges til porten, fordi den elektromagnetiske nøkkelinterferensen er sterk, vil situasjonen ovenfor være mer betydelig. Hvis målerenålen bøyer seg kraftig mot venstre, betyr det at rørledningen har en tendens til å være opp til, drain-source-motstanden RDS utvider seg, og mengden av drain-source-strøm reduserer IDS. Omvendt bøyer målernålen seg skarpt til høyre, noe som indikerer at rørledningen har en tendens til å være på-av, RDS går ned og IDS går opp. Den nøyaktige retningen som målernålen avbøyes i bør imidlertid avhenge av de positive og negative polene til den induserte spenningen (arbeidsspenning i positiv retning eller arbeidsspenning i motsatt retning) og arbeidsmidtpunktet til rørledningen.
WINSOK DFN3x3 MOSFET
For å ta N-kanalen som et eksempel, er den laget på et silisiumsubstrat av P-type med to sterkt dopede kildediffusjonsområder N+ og avløpsdiffusjonsområder N+, og deretter ledes kildeelektroden S og avløpselektroden D ut. Kilden og substratet er internt forbundet, og de opprettholder alltid det samme potensialet. Når avløpet er koblet til den positive terminalen på strømforsyningen og kilden er koblet til den negative terminalen på strømforsyningen og VGS=0, vil kanalstrømmen (dvs. avløpsstrømmen) ID=0. Når VGS gradvis øker, tiltrukket av den positive portspenningen, induseres negativt ladede minoritetsbærere mellom de to diffusjonsområdene, og danner en N-type kanal fra avløp til kilde. Når VGS er større enn innkoblingsspenningen VTN til røret (vanligvis omtrent +2V), begynner N-kanalrøret å lede, og danner en dreneringsstrøm ID.
VMOSFET (VMOSFET), dets fulle navn er V-groove MOSFET. Det er en nyutviklet høyeffektiv strømbryterenhet etter MOSFET. Den arver ikke bare den høye inngangsimpedansen til MOSFET (≥108W), men også den lille drivstrømmen (omtrent 0,1μA). Den har også utmerkede egenskaper som høy motstandsspenning (opptil 1200V), stor driftsstrøm (1,5A ~ 100A), høy utgangseffekt (1 ~ 250W), god transkonduktans linearitet og rask byttehastighet. Nettopp fordi den kombinerer fordelene med vakuumrør og krafttransistorer, blir den mye brukt i spenningsforsterkere (spenningsforsterkning kan nå tusenvis av ganger), effektforsterkere, vekslende strømforsyninger og invertere.
Som vi alle vet, er porten, kilden og avløpet til en tradisjonell MOSFET omtrent på samme horisontale plan på brikken, og driftsstrømmen flyter i hovedsak i horisontal retning. VMOS-røret er annerledes. Den har to store strukturelle funksjoner: For det første har metallporten en V-formet sporstruktur; for det andre har den vertikal ledningsevne. Siden avløpet trekkes fra baksiden av brikken, flyter ikke ID horisontalt langs brikken, men starter fra det sterkt dopede N+ området (kilde S) og strømmer inn i det lett dopede N-driftsområdet gjennom P-kanalen. Til slutt når den vertikalt nedover til drenering D. Fordi strømningstverrsnittsarealet øker, kan store strømmer passere gjennom. Siden det er et silisiumdioksid isolasjonslag mellom porten og brikken, er det fortsatt en isolert port MOSFET.
Fordeler med bruk:
MOSFET er et spenningsstyrt element, mens transistor er et strømstyrt element.
MOSFET-er bør brukes når bare en liten mengde strøm tillates å trekkes fra signalkilden; transistorer bør brukes når signalspenningen er lav og det er tillatt å trekke mer strøm fra signalkilden. MOSFET bruker majoritetsbærere for å lede elektrisitet, så det kalles en unipolar enhet, mens transistorer bruker både majoritetsbærere og minoritetsbærere for å lede elektrisitet, så det kalles en bipolar enhet.
Kilden og avløpet til noen MOSFET-er kan brukes om hverandre, og portspenningen kan være positiv eller negativ, noe som gjør dem mer fleksible enn trioder.
MOSFET kan operere under svært liten strøm og svært lav spenningsforhold, og produksjonsprosessen kan enkelt integrere mange MOSFET-er på en silisiumbrikke. Derfor har MOSFET blitt mye brukt i storskala integrerte kretser.
Olueky SOT-23N MOSFET
De respektive applikasjonsegenskapene til MOSFET og transistor
1. Kilden s, gate g og drain d til MOSFET tilsvarer henholdsvis emitter e, base b og kollektor c til transistoren. Deres funksjoner er like.
2. MOSFET er en spenningskontrollert strømenhet, iD styres av vGS, og dens forsterkningskoeffisient gm er generelt liten, så forsterkningsevnen til MOSFET er dårlig; transistoren er en strømstyrt strømenhet, og iC styres av iB (eller iE).
3. MOSFET-porten trekker nesten ingen strøm (ig»0); mens bunnen av transistoren alltid trekker en viss strøm når transistoren fungerer. Derfor er portinngangsmotstanden til MOSFET høyere enn inngangsmotstanden til transistoren.
4. MOSFET er sammensatt av multibærere involvert i ledning; transistorer har to bærere, multibærere og minoritetsbærere, involvert i ledning. Konsentrasjonen av minoritetsbærere påvirkes i stor grad av faktorer som temperatur og stråling. Derfor har MOSFET-er bedre temperaturstabilitet og sterkere strålingsmotstand enn transistorer. MOSFETer bør brukes der miljøforholdene (temperatur osv.) varierer sterkt.
5. Når kildemetallet og substratet til MOSFET er koblet sammen, kan kilden og avløpet brukes om hverandre, og egenskapene endres lite; mens når samleren og emitteren til trioden brukes om hverandre, er egenskapene svært forskjellige. β-verdien vil reduseres mye.
6. Støykoeffisienten til MOSFET er veldig liten. MOSFET bør brukes så mye som mulig i inngangstrinnet til støysvake forsterkerkretser og kretser som krever et høyt signal-til-støyforhold.
7. Både MOSFET og transistor kan danne ulike forsterkerkretser og svitsjekretser, men førstnevnte har en enkel produksjonsprosess og har fordelene med lavt strømforbruk, god termisk stabilitet og bredt driftsspenningsområde for strømforsyningen. Derfor er det mye brukt i storskala og veldig storskala integrerte kretser.
8. Transistoren har en stor på-motstand, mens MOSFET har en liten på-motstand, bare noen få hundre mΩ. I dagens elektriske enheter brukes MOSFET-er vanligvis som brytere, og deres effektivitet er relativt høy.
WINSOK SOT-323 innkapsling MOSFET
MOSFET vs. bipolar transistor
MOSFET er en spenningsstyrt enhet, og porten tar i utgangspunktet ingen strøm, mens en transistor er en strømstyrt enhet, og basen må ta en viss strøm. Derfor, når merkestrømmen til signalkilden er ekstremt liten, bør MOSFET brukes.
MOSFET er en multi-carrier leder, mens begge bærere av en transistor deltar i ledning. Siden konsentrasjonen av minoritetsbærere er svært følsom for ytre forhold som temperatur og stråling, er MOSFET mer egnet for situasjoner der miljøet endres mye.
I tillegg til å bli brukt som forsterkerenheter og kontrollerbare brytere som transistorer, kan MOSFET-er også brukes som spenningsstyrte variable lineære motstander.
Kilden og avløpet til MOSFET er symmetrisk i struktur og kan brukes om hverandre. Gate-kildespenningen til utarmingsmodus MOSFET kan være positiv eller negativ. Derfor er bruk av MOSFET-er mer fleksibelt enn transistorer.
Innleggstid: 13. oktober 2023
