Vad är utarmningsläge MOSFET: Fungerar och dess tillämpningar

Prova Vårt Instrument För Att Eliminera Problem





Metalloxid-halvledarfälteffekttransistorn eller MOSFET är en spänningsstyrd enhet som är konstruerad med terminaler som source, drain, gate & body för att förstärka eller växla spänningar inom kretsar och som också används i stor utsträckning i IC:er för digitala applikationer. Dessa används också i analoga kretsar som förstärkare och filter. MOSFETs är huvudsakligen utformade för att övervinna nackdelarna med FAKTA som högt dräneringsmotstånd, måttlig ingångsimpedans och långsam drift. MOSFETs är två typer av förbättringsläge och utarmningsläge. Den här artikeln diskuterar en av typerna av MOSFET nämligen utarmningsläge MOSFET – typer, arbeta med applikationer.


Vad är MOSFET för utarmningsläge?

En MOSFET som normalt slås PÅ utan att applicera någon gate-spänning när du ansluter är känd som en utarmningsläges MOSFET. I denna MOSFET är strömflödet från dräneringsterminalen till källan. Denna typ av MOSFET är också känd som normalt på enheten.



När väl en spänning appliceras vid gateterminalen på MOSFET:en kommer avloppet till källkanalen att bli mer resistivt. När gate-source-spänningen ökar mer kommer strömflödet från drain till source att minska tills strömflödet från drain till source stannar.

Se den här länken för att veta mer om MOSFET som switch



Utarmningsläge MOSFET-symbol

MOSFET-symbolerna för utarmningsläge för p-kanal och n-kanal visas nedan. I dessa MOSFETs representerar pilsymbolerna typen av MOSFET som P-typ eller N-typ. Om pilsymbolen är inuti riktningen är den n-kanal och om pilsymbolen är utanför är den p-kanal.

  Utarmning MOSFET-symboler
Utarmning MOSFET-symboler

Hur fungerar MOSFET för utarmningsläge?

Utarmnings-MOSFET är aktiverad som standard. Här är source & drain-terminaler anslutna fysiskt. För att förstå hur MOSFET fungerar, låt oss förstå typerna av utarmnings-MOSFET.

Typer av utarmningsläge MOSFET

De MOSFET-struktur i utarmningsläge varierar beroende på typ. MOSFET:erna är två typer av p-kanals utarmningsläge och n-kanals utarmningsläge. Så varje typ av MOSFET-struktur i utarmningsmod och dess funktion diskuteras nedan.

N-kanals utarmning MOSFET

Strukturen för N-Channel Depletion MOSFET visas nedan. I denna typ av utarmnings-MOSFET är source och drain sammankopplade med en liten remsa av N-typ halvledare. Substratet som används i denna MOSFET är en halvledare av P-typ och elektroner är de flesta laddningsbärare i denna typ av MOSFET. Här är source & drain kraftigt dopad.

N-kanals utarmningsmodens MOSFET-konstruktion är densamma jämfört med förbättringsmodens n-kanals MOSFET förutom att dess funktion är olik. Gapet mellan käll- och avloppsanslutningarna består av föroreningar av n-typ.

  N Kanalutarmning MOSFET
N Kanalutarmning MOSFET

När vi tillämpar en potentialskillnad mellan båda terminalerna som source & drain, flyter ström genom hela n-regionen av substratet. När en negativ spänning appliceras vid gateterminalen på denna MOSFET, kommer laddningsbärarna som elektroner att stötas bort och flyttas ner inom n-regionen under det dielektriska lagret. Så laddningsbärarens utarmning kommer att inträffa inom kanalen.

Således minskar den totala kanalens konduktivitet. I detta tillstånd, när samma spänning appliceras på GATE-terminalen, kommer dräneringsströmmen att minskas. När den negativa spänningen har ökat ytterligare når den nypningsläge .

Här dränera ström styrs genom att ändra utarmningen av laddningsbärare inom kanalen så, detta kallas utarmning MOSFET . Här är dräneringsterminalen i en +ve-potential, gateterminalen har en -ve-potential och källan är på '0'-potential. Sålunda är spänningsvariationen mellan kollektor till grinden hög jämfört med source till grind, så utarmningsskiktets bredd är hög att drain jämfört med emitterterminalen.

P-kanalutarmning MOSFET

I P Channel depletion MOSFET förbinder en liten remsa av halvledare av P-typ källan och drain. Källa och drain är av P-typ halvledare och substratet är av N-typ halvledare. Majoriteten av laddningsbärare är hål.

MOSFET-konstruktionen för p-kanalutarmning är helt motsatt till MOSFET-moden för n-kanalutarmning. Denna MOSFET innehåller en kanal som är gjord mellan käll- och avloppsregion som är kraftigt dopad med p-typ föroreningar. Så i denna MOSFET används substratet av n-typ och kanalen är av p-typ som visas i diagrammet.

  P Kanalutarmning MOSFET
P Kanalutarmning MOSFET

När vi väl applicerar en +ve-spänning vid MOSFET:s gateterminal, kommer minoritetsladdningsbärare som elektroner i p-typområdet att attraheras på grund av elektrostatisk verkan och bilda fasta negativa föroreningsjoner. Så en utarmningsområde kommer att bildas i kanalen och följaktligen minskar kanalens konduktivitet. På detta sätt styrs dräneringsströmmen genom att applicera +ve-spänning vid gateterminalen.

När vi väl applicerar en +ve-spänning vid MOSFET:s gateterminal, kommer minoritetsladdningsbärare som elektroner i p-typområdet att attraheras på grund av elektrostatisk verkan och bilda fasta negativa föroreningsjoner. Så en utarmningsområde kommer att bildas i kanalen och följaktligen minskar kanalens konduktivitet. På detta sätt styrs dräneringsströmmen genom att applicera +ve-spänning vid gateterminalen.

För att aktivera denna typ av utarmningstyp MOSFET måste gate-spänningen vara 0V och drainströmvärdet är stort så att transistorn kommer att vara i det aktiva området. Så, en gång till för att slå på denna MOSFET, ges +ve spänning vid källterminalen. Så med tillräckligt med positiv spänning och ingen spänning applicerad på basterminalen kommer denna MOSFET att vara i maximal drift och har en hög ström.

För att avaktivera en P-kanals utarmning MOSFET finns det två sätt att bryta den positiva biasspänningen, som driver avloppet annars kan du lägga på en -ve spänning till gateterminalen. När väl en -ve-spänning tillhandahålls till grindterminalen kommer strömmen att minskas. När grindspänningen blir mer negativ, minskar strömmen tills avstängning, då kommer MOSFET att vara i läget 'OFF'. Så detta stoppar en stor källa för att tappa ström.

Så, när mer -ve-spänning tillhandahålls till gateterminalen på denna MOSFET, kommer denna MOSFET att leda mindre och mindre ström kommer att finnas över source-drain-terminalen. När gate-spänningen når en viss spänningströskel, stänger den av transistorn. Så, -ve spänning stänger av transistorn.

Egenskaper

De dränera MOSFET-egenskaper diskuteras nedan.

Dräneringsegenskaper för N-kanals utarmning MOSFET

Drain-egenskaperna för n-kanals utarmnings-MOSFET visas nedan. Dessa egenskaper plottas mellan VDS och IDSS. När vi fortsätter att öka VDS-värdet kommer ID:t att öka. Efter en viss spänning blir dräneringsström-ID konstant. Mättnadsströmvärdet för Vgs = 0 kallas IDSS.

Närhelst den applicerade spänningen är negativ, och då kommer denna spänning vid grindterminalen att trycka laddningsbärarna som elektroner till substratet. Och även hål inom detta p-typ substrat kommer att attraheras av dessa elektroner. Så på grund av denna spänning kommer elektronerna i kanalen att rekombineras med hål. Hastigheten för rekombinationen kommer att bero på den negativa spänningen som appliceras.

  Dräneringsegenskaper hos N-kanals MOSFET
Dräneringsegenskaper hos N-kanals MOSFET

När vi väl ökar denna negativa spänning kommer rekombinationshastigheten också att öka, vilket kommer att minska antalet. av elektroner tillgängliga inom denna kanal och kommer att reducera strömflödet effektivt.

när vi observerar ovanstående egenskaper ser man att när VGS-värdet blir mer negativt så kommer dräneringsströmmen att minska. Vid en viss spänning blir denna negativa spänning noll. Denna spänning är känd som pinch-off spänning.

Denna MOSFET fungerar också för den positiva spänningen, så när vi applicerar den positiva spänningen vid gateterminalen kommer elektronerna att attraheras till N-kanal. Så nej. av elektroner inom denna kanal kommer att öka. Så strömflödet inom denna kanal kommer att öka. Så för det positiva Vgs-värdet blir ID:t ännu mer än IDSS.

Överföringsegenskaper för N-kanals utarmning MOSFET

Överföringsegenskaperna för N-kanals utarmning MOSFET visas nedan som liknar JFET. Dessa egenskaper definierar huvudrelationen mellan ID och VGS för det fasta VDS-värdet. För de positiva VGS-värdena kan vi även få ID-värdet.

Så på grund av det kommer kurvan i egenskaperna att sträcka sig till höger sida. Närhelst VGS-värdet är positivt visas nej. av elektroner i kanalen kommer att öka. När VGS är positiv är denna region förbättringsregionen. På liknande sätt, när VGS är negativ, är denna region känd som utarmningsregionen.

  Utarmning MOSFET N-kanalöverföringsegenskaper
N-kanals utarmning MOSFET  överföringsegenskaper

Huvudrelationen mellan ID och Vgs kan uttryckas genom ID = IDSS (1-VGS/VP)^2. Genom att använda detta uttryck kan vi hitta ID-värdet för Vgs.

Dräneringsegenskaper för P-kanals utarmning MOSFET

Dräneringsegenskaperna för P-kanalutarmnings-MOSFET visas nedan. Här är VDS-spänningen negativ och Vgs-spänningen positiv. När vi fortsätter att öka Vgs kommer Id (drain current) att minska. Vid pinch-off-spänningen blir denna Id (drain-ström) noll. När VGS är negativ kommer ID-värdet att vara ännu högre än IDSS.

Överföringsegenskaper för P-kanals utarmning MOSFET

Överföringsegenskaperna för P-kanalutarmnings-MOSFET visas nedan, vilken är en spegelbild av överföringskarakteristika för n kanalutarmnings-MOSFET. Här kan vi observera att dräneringsströmmen ökar i det positiva VGS-området från brytpunkten till IDSS, och sedan fortsätter den att öka när det negativa VGS-värdet ökar.

  Drain & Transfer Karakteristika för P-kanals utarmning MOSFET
Drain & Transfer Karakteristika för P-kanals utarmning MOSFET

Ansökningar

Depletion MOSFET-applikationerna inkluderar följande.

  • Denna utarmnings-MOSFET kan användas i konstantströmkälla och linjära regulatorkretsar som en passera transistor .
  • Dessa används i stor utsträckning i en startströmkrets.
  • Normalt sätts dessa MOSFETs PÅ när ingen spänning appliceras, vilket innebär att de kan leda ström under normala förhållanden. Detta används således i digitala logiska kretsar som belastningsmotstånd.
  • Dessa används för återkopplingskretsar inom PWM ICs.
  • Dessa används i telekomväxlar, halvledarreläer och många fler.
  • Denna MOSFET används inom spänningssvepande kretsar, strömövervakningskretsar, led array-drivkretsar, etc.

Detta är alltså en översikt över ett utarmningsläge MOSFET – fungerar med applikationer. Här är en fråga till dig, vad är en MOSFET för förbättringsläge?