En MOSFET (metall-oxid-halvledar-FET) är en typ av fälteffekttransistor med en isolerad gate som huvudsakligen används för att förstärka eller växla signaler. Nu i analoga och digitala kretsar används MOSFETs oftare jämfört med BJTs . MOSFETs används huvudsakligen i förstärkare på grund av deras oändliga ingångsimpedans så det gör att förstärkaren kan fånga nästan all inkommande signal. Den största fördelen med MOSFET jämfört med BJT är att det nästan inte kräver någon inström för att styra belastningsströmmen. MOSFETs klassificeras i två typer av förbättrings-MOSFET och utarmnings-MOSFET. Så den här artikeln ger kort information om förbättring MOSFET – arbeta med applikationer.
Vad är Enhancement Type MOSFET?
MOSFET som fungerar i förbättringsläge är känd som E-MOSFET eller enhancement mosfet. Förbättringsläge betyder att närhelst spänningen mot gateterminalen på denna MOSFET ökar, kommer strömflödet att ökas mer från avlopp till källa tills det når den högsta nivån. Denna MOSFET är en spänningsstyrd enhet med tre terminaler där terminalerna är en source, gate och drain.
Funktionerna hos dessa MOSFET:er är låg effektförlust, enkel tillverkning och liten geometri. Så dessa funktioner kommer att göra dem använda inom integrerade kretsar. Det finns ingen väg mellan drain (D) och source (S) för denna MOSFET när ingen spänning påläggs mellan gate- och source-terminalerna. Så, applicering av en spänning vid gate-to-source kommer att förbättra kanalen, vilket gör den kapabel att leda ström. Denna egenskap är huvudskälet till att kalla den här enheten en MOSFET i förbättringsläge.
Förbättring MOSFET-symbol
Förbättrings-MOSFET-symbolerna för både P-kanal och N-kanal visas nedan. I symbolerna nedan kan vi märka att en streckad linje helt enkelt är ansluten från källan till substratterminalen, vilket anger typen av förbättringsläge.
Konduktiviteten i EMOSFETs ökar genom att öka oxidskiktet, vilket lägger till laddningsbärarna mot kanalen. Vanligtvis är detta lager känt som inversionslagret.
Kanalen i denna MOSFET bildas mellan D (drain) och S (källa). I N-kanalstypen används substratet av P-typ medan substratet av N-typ används i P-kanaltypen. Här beror kanalkonduktiviteten på grund av laddningsbärarna huvudsakligen på kanaler av P-typ eller N-typ.
Enhancement Mosfets arbetsprincip
Förbättring MOSFETS av typ är normalt avstängda, vilket innebär att när en MOSFET av förbättringstyp är ansluten, kommer det inte att finnas något strömflöde från terminalens dränering (D) till källan (S) när ingen spänning ges till dess gateterminal. Detta är anledningen till att kalla denna transistor en normalt avstängd enhet .
På liknande sätt, om spänningen ges till gateterminalen på denna MOSFET, kommer kollektor-källa-kanalen att bli mycket mindre resistiv. När spänningen från gate till source-terminalen ökar kommer även strömflödet från drain till source-terminal att öka tills den högsta strömmen tillförs från drain-terminal till source.
Konstruktion
De konstruktion av förbättring MOSFET visas nedan. Denna MOSFET innehåller tre lager gate, drain och source. MOSFET-kroppen är känd som ett substrat som är anslutet internt till källan. I MOSFET är den metalliska grindterminalen från halvledarskiktet isolerad genom ett kiseldioxidskikt, annars ett dielektriskt skikt.
Denna EMOSFET är konstruerad med två material som halvledare av P-typ och N-typ. Ett substrat ger fysiskt stöd till enheten. Ett tunt SiO-skikt och en enastående elektrisk isolator täcker helt enkelt området mellan käll- och avloppsanslutningarna. På oxidskiktet bildar ett metallskikt grindelektroden.
I denna konstruktion är de två N-regionerna separerade över några mikrometers avstånd över ett lätt dopat substrat av p-typ. Dessa två N-regioner utförs som source- och drain-terminalerna. På ytan utvecklas ett tunt isoleringsskikt som kallas kiseldioxid. Laddningsbärarna som hål gjorda på detta lager kommer att upprätta aluminiumkontakter för både source- och dräneringsterminalerna.
Detta ledningsskikt fungerar som terminalporten som läggs på SiO2 såväl som hela området av kanalen. Men för ledning innehåller den ingen fysisk kanal. I den här typen av förbättrings-MOSFET förlängs substratet av p-typ på hela SiO2-skiktet.
Arbetssätt
EMOSFET:s funktion är när VGS är 0V så finns det ingen kanal som ansluter källan och avloppet. Substratet av p-typ har endast ett litet antal termiskt producerade minoritetsladdningsbärare som fria elektroner, så kollektorströmmen är noll. På grund av denna anledning kommer denna MOSFET normalt att vara AV.
När grinden (G) är positiv (+ve) drar den till sig minoritetsladdningsbärare som elektroner från p-substrat där dessa laddningsbärare kommer att kombineras genom hålen under lagret av SiO2. Ytterligare VGS ökas då kommer elektronerna att ha tillräckligt med potential för att överkomma och binda och fler laddningsbärare, dvs. elektroner avsätts i kanalen.
Här används dielektrikumet för att förhindra elektronens rörelse över kiseldioxidskiktet. Denna ackumulering kommer att resultera i n-kanalbildning mellan Drain- och Source-anslutningarna. Så detta kan leda till att den genererade dräneringsströmmen flyter genom kanalen. Denna dräneringsström är helt enkelt proportionell mot kanalens motstånd vilket ytterligare beror på laddningsbärarna som attraheras till +ve-terminalen på grinden.
Typer av förbättringar Typ MOSFET
De finns i två typer N Channel Enhancement MOSFET och P Channel Enhancement MOSFET .
I N-kanalsförstärkningstypen används det lätt dopade p-substratet och två kraftigt dopade n-typsregioner kommer att göra source & drain-terminalerna. I denna typ av E-MOSFET är majoriteten av laddningsbärarna elektroner. Se den här länken för att veta mer om - N-kanal MOSFET.
I P-kanaltypen används det lätt dopade N-substratet och två kraftigt dopade p-typer kommer att göra source & drain-terminalerna. I denna typ av E-MOSFET är majoriteten av laddningsbärarna hål. Se den här länken för att veta mer om - P-kanal MOSFET .
Egenskaper
VI och drain-egenskaperna för n-kanalsförstärkning MOSFET och p-kanalförstärkning diskuteras nedan.
Dräneringsegenskaper
De N-kanalsförstärkande mosfets dräneringsegenskaper visas nedan. I dessa egenskaper kan vi observera dräneringsegenskaperna plottade mellan Id och Vds för olika Vgs-värden som visas i diagrammet. Som du kan se att när Vgs-värdet ökas, kommer det nuvarande 'Id' också att ökas.
Den paraboliska kurvan på egenskaperna kommer att visa platsen för VDS där Id (dräneringsströmmen) kommer att bli mättad. I denna graf visas det linjära eller ohmska området. I denna region kan MOSFET fungera som ett spänningsstyrt motstånd. Så för det fasta Vds-värdet, när vi ändrar Vgs-spänningsvärdet, kommer kanalbredden att ändras eller så kan vi säga att kanalens resistans kommer att ändras.
Den ohmska regionen är en region där det nuvarande 'IDS' höjs med en ökning av VDS-värdet. När MOSFETs är designade för att fungera i det ohmska området, kan de användas som förstärkare .
Grindspänningen vid vilken punkt transistorn slås PÅ och börjar flyta ström genom kanalen kallas tröskelspänning (VT eller VTH). För N-kanal sträcker sig detta tröskelvärde för spänning från 0,5V – 0,7V medan det för P-kanalenheter sträcker sig från -0,5V till -0,8V.
Närhelst Vds
I avstängningsområdet, när spänningen Vgs Närhelst mosfeten opereras på höger sida av lokuset kan vi säga att den opereras i en mättnadsregion . Så, matematiskt, när Vgs-spänningen är > eller = Vgs-Vt, så arbetar den i ett mättnadsområde. Så det här handlar om dräneringsegenskaperna i olika regioner av förbättrings-mosfet. De överföringsegenskaper hos N-kanals förbättrings-mosfet visas nedan. Överföringsegenskaperna visar förhållandet mellan ingångsspänningen 'Vgs' och utgående dräneringsström 'Id'. Dessa egenskaper visar i princip hur 'Id' ändras när Vgs-värden ändras. Så från dessa egenskaper kan vi observera att dräneringsströmmen 'Id' är noll upp till tröskelspänningen. Efter det, när vi ökar Vgs-värdet, kommer 'Id' att öka. Relationen mellan det nuvarande 'Id' och Vgs kan anges som Id = k(Vgs-Vt)^2. Här är 'K' enhetskonstanten som beror på enhetens fysiska parametrar. Så genom att använda det här uttrycket kan vi ta reda på dräneringsströmvärdet för det fasta Vgs-värdet. De P-kanalförstärkning av mosfets dräneringsegenskaper visas nedan. Här kommer Vds och Vgs att vara negativa. Dräneringsströmmen 'Id' kommer att mata från källan till dräneringsterminalen. Som vi kan märka från den här grafen, när Vgs blir mer negativa så kommer drainströmmen 'Id' också att öka. När Vgs > VT, kommer denna MOSFET att fungera i avskärningsområdet. På liknande sätt, om du observerar överföringsegenskaperna för denna MOSFET kommer det att vara en spegelbild av N-kanalen. Generellt är Enhancement MOSFET (E-MOSFET) förspänd antingen med spänningsdelarförspänning, annars drain-återkopplingsförspänning. Men E-MOSFET kan inte vara partisk med självförspänning och noll partiskhet. Spänningsdelarens förspänning för N-kanals E-MOSFET visas nedan. Spänningsdelarförspänning liknar delarkretsen som använder BJT. Faktum är att N-kanalsförstärkningen MOSFET behöver grindterminalen som är högre än dess källa precis som NPN BJT behöver en basspänning som är högre jämfört med dess emitter. I den här kretsen används motstånden som R1 och R2 för att skapa delningskretsen för att fastställa grindspänningen. När källan till E-MOSFET är direkt ansluten till GND är VGS = VG. Så potentialen över motståndet R2 måste ställas in över VGS(th) för korrekt funktion med E-MOSFET karakteristisk ekvation som I D = K (V GS -I GS (th))^2. Genom att känna till VG-värdet används den karakteristiska ekvationen för E-MOSFET för att fastställa dräneringsströmmen. Men enhetskonstanten 'K' är den enda saknade faktorn som kan beräknas för en viss enhet beroende på VGS (på) och ID (på) koordinatpar. Konstanten 'K' härleds från den karakteristiska ekvationen för E-MOSFET som K = I D /(I GS -I GS (th))^2. K = I D /(I GS -I GS (th))^2. Så detta värde används för andra förspänningspunkter. Denna förspänning använder arbetspunkten 'på' på den ovan nämnda karakteristiska kurvan. Tanken är att sätta upp en dräneringsström genom ett lämpligt urval av strömförsörjning & dräneringsmotstånd. Prototypen för avloppsåterkopplingskretsen visas nedan. Detta är en ganska enkel krets som använder några grundläggande komponenter. Denna operation förstås genom att tillämpa KVL. I DD = V RD + V RG + V GS I DD = jag D R D + jag G R G + V GS Här är grindströmmen obetydlig så ovanstående ekvation kommer att bli I DD =Jag D R D +V GS och även V DS = I GS Således, I GS =V DS = V DD − Jag D R D Denna ekvation kan användas som grund för förspänningskretsdesignen. Skillnaden mellan förbättrings-mosfet och utarmnings-mosfet inkluderar följande. Förbättring MOSFET Utarmning MOSFET Se den här länken för att veta mer om - Utarmningsläge MOSFET . De tillämpningar av Enhancement MOSFET inkluderar följande. Alltså handlar allt om en översikt över en förbättring MOSFET – fungerar med applikationer. E-MOSFET kan erhållas i både hög- och lågeffektversioner som endast fungerar i förbättringsläge. Här är en fråga till dig, vad är utarmning MOSFET? Överföringsegenskaper
P Channel Enhancement MOSFET
Ansökningar
Biasing of Enhancement MOSFET
Spänningsdelarförspänning
Drain Feedback Bias
Förbättring MOSFET kontra utarmning MOSFET
Enhancement MOSFET är också känd som E-MOSFET.
Depletion MOSFET är också känd som D-MOSFET.
I förbättringsläge existerar inte kanalen initialt och bildas av spänningen som appliceras på grindterminalen.
I utarmningsläge tillverkas kanalen permanent vid transistorns konstruktionstid.
Normalt är den AV-enhet vid noll spänning från grind (G) till källa (S).
Det är normalt en ON-enhet med noll spänning från Gate (G) till Source (S).
Denna MOSFET kan inte leda ström i AV-läge.
Denna MOSFET kan leda ström i AV-läge.
För att slå PÅ denna MOSFET krävs positiv gate-spänning.
För att slå PÅ denna MOSFET krävs negativ gate-spänning.
Denna MOSFET har en diffusions- och läckström.
Denna MOSFET har ingen diffusions- och läckström.
Den har ingen permanent kanal.
Den har en permanent kanal.
Spänningen vid gateterminalen är direkt proportionell mot strömmen vid dräneringsterminalen.
Spänningen vid grinden är omvänt proportionell mot strömmen vid Drain.
