N Channel MOSFET: Krets, funktion, skillnader och dess tillämpningar

MOSFET är en sorts transistor och den kallas även IGFET (Insulated Gate Field Effect Transistor) eller MIFET (Metal Insulator Field Effect Transistor). I en MOSFET , kanalen och grinden separeras genom ett tunt SiO2-skikt och de bildar en kapacitans som ändras med grindspänningen. Så MOSFET fungerar som en MOS-kondensator som styrs genom ingångsporten till källspänning. Således kan MOSFET även användas som en spänningsstyrd kondensator. Strukturen hos MOSFET liknar MOS-kondensatorn eftersom kiselbasen i denna kondensator är av p-typ.

Dessa klassificeras i fyra typer p-kanalförbättring, n-kanalsförbättring, p-kanalutarmning och n-kanalutarmning. Den här artikeln diskuterar en av de typer av MOSFET-liknande N-kanal MOSFET – arbeta med applikationer.

Vad är N Channel MOSFET?

En typ av MOSFET där MOSFET-kanalen är sammansatt av en majoritet av laddningsbärare eftersom strömbärare som elektroner är känd som N-kanals MOSFET. När denna MOSFET är PÅ kommer majoriteten av laddningsbärarna att röra sig genom kanalen. Denna MOSFET är en kontrast till P-kanal MOSFET.

Denna MOSFET inkluderar N - kanalregionen som är belägen i mitten av source & drain-terminalerna. Det är en enhet med tre terminaler där terminalerna är G (gate), D(drain) och S (källa). I denna transistor är source & drain kraftigt dopad n+ region & kroppen eller substratet är av P-typ.

Arbetssätt

Denna MOSFET inkluderar en N-kanal region som är placerad i mitten av source & drain terminalerna. Det är en enhet med tre terminaler där terminalerna är G (gate), D(drain) och S (källa). I denna FET är source & drain kraftigt dopad n+ region & kroppen eller substratet är av P-typ.

Här skapas kanalen vid ankomsten av elektroner. +ve-spänningen attraherar också elektroner från både n+ source- och drain-regionerna in i kanalen. När väl en spänning appliceras mellan drain & sources flyter ström fritt in mellan source & drain och spänningen vid grinden styr helt enkelt laddningsbärarnas elektroner i kanalen. På liknande sätt, om vi applicerar -ve-spänning vid gateterminalen, bildas en hålkanal under oxidskiktet.

N Kanal MOSFET-symbol

N-kanals MOSFET-symbolen visas nedan. Denna MOSFET innehåller tre terminaler som source, drain och gate. För n-kanals mosfet är pilsymbolens riktning inåt. Så, pilsymbolen anger kanaltypen som P-kanal eller N-kanal.

N-kanal MOSFET-krets

De kretsschema för styrning av en borstlös likströmsfläkt med N-kanals mosfet och Arduino Uno rev3 visas nedan. Denna krets kan byggas med ett Arduino Uno rev3-kort, n-kanals mosfet, en borstlös likströmsfläkt och anslutningskablar.

MOSFET som används i denna krets är 2N7000 N-kanals MOSFET och den är av förbättringstyp, så vi bör ställa in utgångsstiftet på Arduino till högt för att ge ström till fläkten.

Anslutningarna för denna krets följer som;

• Anslut källstiftet på MOSFET till GND
• Gatestiftet på MOSFET är anslutet till stift 2 på Arduino.
• Dräneringsstiftet på MOSFET till fläktens svarta tråd.
• Den röda tråden på den borstlösa DC-fläkten är ansluten till breadboardens positiva skena.
• En extra anslutning måste ges från Arduino 5V-stiftet till breadboardens positiva skena.

I allmänhet används en MOSFET för att växla och förstärka signaler. I det här exemplet används denna mosfet som en switch som inkluderar tre terminaler som gate, source & drain. n-kanals MOSFET är en typ av spänningsstyrd anordning och dessa MOSFET finns i två typer av förbättrings-mosfet och utarmnings-mosfet.

I allmänhet är en förbättrings-MOSFET avstängd när Vgs (gate-source-spänning) är 0V, därför bör en spänning tillhandahållas till gate-terminalen så att ström flyter genom drain-source-kanalen. Medan utarmnings-MOSFET i allmänhet slås på när Vgs (gate-source-spänning) är 0V så att ström flyter genom hela kollektorn till source-kanalen tills en +ve-spänning ges vid grindterminalen.

Koda

void setup() {
// lägg din inställningskod här, för att köra en gång:
pinMode(2, OUTPUT);

}

void loop() {
// lägg din huvudkod här, för att köra upprepade gånger:
digitalWrite(2, HIGH);
fördröjning(5000);
digitalWrite(2, LÅG);
fördröjning(5000);
}

Sålunda, när 5V-matningen ges till gateterminalen på mosfet, kommer den borstlösa likströmsfläkten att slås PÅ. På samma sätt, när 0v ges till gateterminalen på mosfet kommer fläkten att stängas AV.

Typer av N-kanals MOSFET

N-kanals MOSFET är en spänningsstyrd enhet som klassificeras i två typer av förbättringstyp och utarmningstyp.

N Channel Enhancement MOSFET

En förbättringstyp N-kanals MOSFET är i allmänhet avstängd när gate to source-spänningen är noll volt, sålunda bör en spänning tillhandahållas till grindterminalen så att ström tillförs genom kollektor-source-kanalen.

Funktionen för n-kanals förbättrings-MOSFET är densamma som förbättrings-p-kanal-MOSFET förutom konstruktionen och driften. I denna typ av MOSFET kan ett substrat av p-typ som är lätt dopat bilda enhetens kropp. Käll- och avloppsregionerna är kraftigt dopade med föroreningar av n-typ.

Här är källan och kroppen vanligtvis anslutna till jordterminalen. När vi väl applicerar en positiv spänning på grindterminalen kommer minoritetsladdningsbärarna av p-typ substrat att attrahera mot grindterminalen på grund av grindens positivitet och motsvarande kapacitiva effekt.

De flesta laddningsbärare som elektroner och minoritetsladdningsbärare av p-typ substrat kommer att attraheras mot grindterminalen så att den bildar ett negativt otäckt jonskikt under det dielektriska skiktet genom att rekombinera elektroner med hål.

Om vi ​​ökar den positiva grindspänningen kontinuerligt, kommer rekombinationsprocessen att bli mättad efter tröskelspänningsnivån, sedan kommer laddningsbärare som elektroner att börja byggas upp på platsen för att bilda en fri elektronledande kanal. Dessa fria elektroner kommer också från den kraftigt dopade källan och dränerar området av n-typ.

Om vi ​​applicerar +ve-spänning vid dräneringsterminalen kommer strömflödet att finnas där genom hela kanalen. Så kanalresistansen kommer att bero på de fria laddningsbärarna som elektroner i kanalen och återigen kommer dessa elektroner att bero på enhetens grindpotential i kanalen. När koncentrationen av fria elektroner bildar kanalen och strömflödet genom kanalen kommer att förbättras på grund av ökningen av grindspänningen.

N Kanalutarmning MOSFET

I allmänhet aktiveras denna MOSFET när spänningen vid gate till source är 0V, därför matas ström från kollektorn till source-kanalen tills en positiv spänning appliceras vid gate (G) terminalen. N-kanals utarmning av MOSFET fungerar annorlunda jämfört med n-kanals förbättrings-MOSFET. I denna MOSFET är substratet som används en halvledare av p-typ.

I denna MOSFET är både source- och drain-regionerna kraftigt dopade n-typ halvledare. Gapet mellan både käll- och dräneringsområdena sprids genom föroreningar av n-typ.

När vi väl applicerar en potentialskillnad mellan source & drain-terminaler flyter strömmen genom substratets n-region. När vi applicerar en -ve-spänning vid gateterminalen kommer laddningsbärarna som elektroner att upphävas och flyttas ner i n-regionen precis under det dielektriska kiseldioxidskiktet.

Följaktligen kommer det att finnas positiva avtäckta jonskikt under det dielektriska SiO2-skiktet. Så på detta sätt kommer en utarmning av laddningsbärare att ske inom kanalen. Således kommer den övergripande kanalens konduktivitet att minska.

I detta tillstånd, när samma spänning appliceras på dräneringsterminalen, kommer strömmen vid dräneringen att minska. Här har vi observerat att dräneringsströmmen kan styras genom att ändra utarmningen av laddningsbärare i kanalen, så den är känd som utarmnings-MOSFET.

Här är grinden i en -ve potential, dräneringen är i en +ve potential och källan är på '0' potential. Som ett resultat är spänningsskillnaden mer mellan drain till gate än source till gate, därför är utarmningsskiktets bredd mer mot drain än source.

Skillnaden mellan N Channel MOSFET och P Channel MOSFET

Skillnaden mellan n-kanal och p-kanal mosfet inkluderar följande.

Hur man testar en N-kanals MOSFET

Stegen som är involverade i att testa N-kanals MOSFET diskuteras nedan.

• För att testa en n-kanals MOSFET används en analog multimeter. För det måste vi placera ratten i 10K-intervallet.
• För att testa denna MOSFET, placera först den svarta sonden på dräneringsstiftet på MOSFET och den röda sonden på gate-stiftet för att ladda ur intern kapacitans i MOSFET.
• Efter det flyttar du den röda färgsonden till källstiftet medan den svarta sonden fortfarande är på dräneringsstiftet
• Använd höger finger för att röra både gate- och dräneringsstiften så att vi kan observera att pekaren på den analoga multimetern kommer att vända åt sidan till mittområdet på mätarens skala.
• Ta bort den röda sonden på multimetern och även det högra fingret från källstiftet på MOSFET och placera sedan fingret på den röda sonden & källstiftet igen, pekaren kommer fortfarande att stanna i mitten av multimeterskalan.
• För att ladda ur den måste vi ta bort den röda sonden och bara en gång trycka på grindstiftet. Slutligen kommer detta att ladda ur den interna kapacitansen igen.
• Nu måste en röd sond användas igen för att röra vid källstiftet, då kommer multimeterns pekare inte att avböjas alls eftersom du tidigare har laddat ur den genom att helt enkelt röra vid grindstiftet.

Egenskaper

N-kanals MOSFET har två egenskaper som dräneringsegenskaper och överföringsegenskaper.

Dräneringsegenskaper

Dräneringsegenskaperna för N-kanals mosfet inkluderar följande.

• Drain-egenskaperna för den n-kanaliga mosfet är inritade mellan utströmmen och VDS som är känd som Drain to source voltage VDS.
• Som vi kan se i diagrammet, för olika Vgs-värden, plottar vi de aktuella värdena. Så vi kan se olika diagram av dräneringsström i diagrammet som lägsta Vgs-värde, maximala Vgs-värden, etc.
• I ovanstående egenskaper kommer strömmen att förbli konstant efter en viss dräneringsspänning. Därför krävs lägsta spänning för avloppet till källan för att fungera MOSFET.
• Så när vi ökar 'Vgs' så kommer kanalbredden att ökas och vilket resulterar i mer ID (dräneringsström).

Överföringsegenskaper

Överföringsegenskaperna för N-kanals mosfet inkluderar följande.

• Överföringsegenskaperna är också kända som transkonduktanskurvan som är plottad mellan ingångsspänningen (Vgs) och utströmmen (ID).
• Till en början, när det inte finns någon gate to source-spänning (Vgs), kommer mycket mindre ström att flyta som i mikroampere.
• När gate to source-spänningen är positiv, ökar drain-strömmen gradvis.
• Efteråt sker en snabb ökning inom dräneringsström motsvarande ökning i vgs.
• Dräneringsströmmen kan uppnås genom Id= K (Vgsq- Vtn)^2.

Ansökningar

De tillämpningar av n-kanals mosfe t inkludera följande.

• Dessa MOSFET:er används ofta i lågspänningsanordningar som en hel brygga och B6-bryggarrangemang med hjälp av motorn och en DC-källa.
• Dessa MOSFET:er är till hjälp för att byta den negativa matningen för motorn i motsatt riktning.
• En n-kanals MOSFET arbetar i mättnads- och avskärningsområden. då fungerar den som en omkopplingskrets.
• Dessa MOSFETS används för att sätta LAMP eller lysdiod till ON/OFF.
• Dessa är att föredra i högströmstillämpningar.

Allt detta handlar alltså om en översikt över n kanal mosfet – fungerar med applikationer. Här är en fråga till dig, vad är p channel mosfet?