Hvorfor er MOSFET-spenningskontrollert?

MOSFET-er (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) kalles spenningskontrollerte enheter hovedsakelig fordi deres driftsprinsipp hovedsakelig er avhengig av styringen av portspenningen (Vgs) over dreneringsstrømmen (Id), i stedet for å stole på strømmen for å kontrollere den, som er tilfellet med bipolare transistorer (som BJT). Følgende er en detaljert forklaring av MOSFET som en spenningsstyrt enhet:

Arbeidsprinsipp

Gatespenningskontroll:Hjertet til en MOSFET ligger i strukturen mellom porten, kilden og avløpet, og et isolerende lag (vanligvis silisiumdioksid) under porten. Når en spenning påføres porten, dannes et elektrisk felt under det isolerende laget, og dette feltet endrer ledningsevnen til området mellom kilden og avløpet.

Konduktiv kanalformasjon:For N-kanals MOSFET-er, når portspenningen Vgs er høy nok (over en spesifikk verdi kalt terskelspenningen Vt), tiltrekkes elektroner i P-typen under porten til undersiden av det isolerende laget, og danner en N- type ledende kanal som tillater ledningsevne mellom kilden og avløpet. Omvendt, hvis Vgs er lavere enn Vt, dannes ikke den ledende kanalen og MOSFET er ved cutoff.

Tappestrømkontroll:størrelsen på avløpsstrømmen Id styres hovedsakelig av portspenningen Vgs. Jo høyere Vgs, jo bredere dannes den ledende kanalen, og jo større er dreneringsstrømmen Id. Dette forholdet gjør at MOSFET kan fungere som en spenningsstyrt strømenhet.

Fordeler med piezokarakterisering

Høy inngangsimpedans:Inngangsimpedansen til MOSFET er svært høy på grunn av isolasjonen av porten og source-drain-regionen av et isolerende lag, og portstrømmen er nesten null, noe som gjør den nyttig i kretser der det kreves høy inngangsimpedans.

Lite støy:MOSFET-er genererer relativt lav støy under drift, hovedsakelig på grunn av deres høye inngangsimpedans og unipolare bærerledningsmekanisme.

Rask byttehastighet:Siden MOSFET-er er spenningskontrollerte enheter, er svitsjingshastigheten deres vanligvis raskere enn bipolare transistorer, som må gå gjennom prosessen med ladingslagring og frigjøring under veksling.

Lavt strømforbruk:I på-tilstanden er drain-source-motstanden (RDS(on)) til MOSFET-en relativt lav, noe som bidrar til å redusere strømforbruket. I cutoff-tilstanden er også det statiske strømforbruket veldig lavt fordi portstrømmen er nesten null.

Oppsummert kalles MOSFET-er spenningskontrollerte enheter fordi deres driftsprinsipp er sterkt avhengig av styringen av dreneringsstrømmen av portspenningen. Denne spenningskontrollerte karakteristikken gjør MOSFET-er lovende for et bredt spekter av bruksområder i elektroniske kretser, spesielt der det kreves høy inngangsimpedans, lav støy, rask svitsjhastighet og lavt strømforbruk.