Esboniad manwl o ddiagram egwyddor weithredol MOSFET | Dadansoddiad o strwythur mewnol FET

MOSFET yw un o'r cydrannau mwyaf sylfaenol yn y diwydiant lled-ddargludyddion. Mewn cylchedau electronig, defnyddir MOSFET yn gyffredinol mewn cylchedau mwyhadur pŵer neu newid cylchedau cyflenwad pŵer ac fe'i defnyddir yn eang. Isod,OLUKEYyn rhoi esboniad manwl i chi o egwyddor weithredol MOSFET ac yn dadansoddi strwythur mewnol MOSFET.

Beth ywMOSFET

MOSFET, Transistor Effaith Ffeiliedig Lled-ddargludydd Metel Ocsid (MOSFET). Mae'n transistor effaith maes y gellir ei ddefnyddio'n helaeth mewn cylchedau analog a chylchedau digidol. Yn ôl gwahaniaeth polaredd ei "sianel" (cludwr gweithio), gellir ei rannu'n ddau fath: "Math-N" a "math-P", a elwir yn aml yn NMOS a PMOS.

Egwyddor gweithio MOSFET

Gellir rhannu MOSFET yn fath o welliant a math disbyddu yn ôl y modd gweithio. Mae'r math o welliant yn cyfeirio at y MOSFET pan nad oes foltedd rhagfarn yn cael ei gymhwyso ac nid oes unrhyw consianel dwythellol. Mae'r math disbyddiad yn cyfeirio at y MOSFET pan nad oes foltedd rhagfarn yn cael ei gymhwyso. Bydd sianel dargludol yn ymddangos.

Mewn cymwysiadau gwirioneddol, dim ond math gwella sianel-N a MOSFETs math gwella sianel-P sydd. Gan fod gan NMOSFETs wrthwynebiad ar-wladwriaeth fach a'u bod yn hawdd eu cynhyrchu, mae NMOS yn fwy cyffredin na PMOS mewn cymwysiadau gwirioneddol.

Modd gwella MOSFET

Mae dwy gyffordd PN gefn wrth gefn rhwng y draen D a ffynhonnell S y modd gwella MOSFET. Pan fo foltedd porth-ffynhonnell VGS=0, hyd yn oed os ychwanegir y foltedd ffynhonnell-draen VDS, mae cyffordd PN bob amser mewn cyflwr tueddiad gwrthdro, ac nid oes sianel ddargludol rhwng y draen a'r ffynhonnell (dim llifau cerrynt ). Felly, y cerrynt draen ID=0 ar hyn o bryd.

Ar yr adeg hon, os ychwanegir foltedd ymlaen rhwng y giât a'r ffynhonnell. Hynny yw, VGS> 0, yna bydd maes trydan gyda'r giât wedi'i alinio â'r swbstrad silicon math P yn cael ei gynhyrchu yn yr haen inswleiddio SiO2 rhwng yr electrod giât a'r swbstrad silicon. Oherwydd bod yr haen ocsid yn inswleiddio, ni all y foltedd VGS a gymhwysir i'r giât gynhyrchu cerrynt. Mae cynhwysydd yn cael ei gynhyrchu ar ddwy ochr yr haen ocsid, ac mae'r gylched gyfatebol VGS yn gwefru'r cynhwysydd hwn (cynhwysydd). A chynhyrchu maes trydan, wrth i VGS godi'n araf, wedi'i ddenu gan foltedd positif y giât. Mae nifer fawr o electronau yn cronni ar ochr arall y cynhwysydd hwn (cynhwysydd) ac yn creu sianel ddargludol math N o'r draen i'r ffynhonnell. Pan fydd VGS yn fwy na foltedd troi ymlaen VT y tiwb (tua 2V yn gyffredinol), mae'r tiwb sianel N yn dechrau dargludo, gan gynhyrchu ID cerrynt draen. Rydym yn galw'r foltedd porth-ffynhonnell pan fydd y sianel yn dechrau cynhyrchu'r foltedd troi ymlaen gyntaf. Wedi'i fynegi'n gyffredinol fel VT.

Mae rheoli maint y foltedd giât VGS yn newid cryfder neu wendid y maes trydan, a gellir cyflawni effaith rheoli maint ID cerrynt y draen. Mae hyn hefyd yn nodwedd bwysig o MOSFETs sy'n defnyddio meysydd trydan i reoli cerrynt, felly fe'u gelwir hefyd yn transistorau effaith maes.

Strwythur mewnol MOSFET

Ar swbstrad silicon math P â chrynodiad amhuredd isel, gwneir dau ranbarth N + â chrynodiad amhuredd uchel, a chaiff dau electrod eu tynnu allan o alwminiwm metel i wasanaethu fel y draen d a'r ffynhonnell s yn y drefn honno. Yna mae'r wyneb lled-ddargludyddion wedi'i orchuddio â haen inswleiddio silicon deuocsid hynod denau (SiO2), a gosodir electrod alwminiwm ar yr haen inswleiddio rhwng y draen a'r ffynhonnell i wasanaethu fel y giât g. Mae electrod B hefyd yn cael ei dynnu allan ar y swbstrad, gan ffurfio MOSFET modd gwella sianel N. Mae'r un peth yn wir am ffurfiant mewnol MOSFETs math gwella sianel-P.

Symbolau cylched MOSFET sianel N a MOSFET sianel-P

Mae'r llun uchod yn dangos symbol cylched MOSFET. Yn y llun, D yw'r draen, S yw'r ffynhonnell, G yw'r giât, ac mae'r saeth yn y canol yn cynrychioli'r swbstrad. Os yw'r saeth yn pwyntio i mewn, mae'n dynodi MOSFET sianel N, ac os yw'r saeth yn pwyntio allan, mae'n dynodi MOSFET sianel-P.

MOSFET sianel N ddeuol, MOSFET sianel-P deuol a symbolau cylched MOSFET sianel N+P

Mewn gwirionedd, yn ystod y broses weithgynhyrchu MOSFET, mae'r swbstrad wedi'i gysylltu â'r ffynhonnell cyn gadael y ffatri. Felly, yn y rheolau symboleg, rhaid i'r symbol saeth sy'n cynrychioli'r swbstrad hefyd gael ei gysylltu â'r ffynhonnell i wahaniaethu rhwng y draen a'r ffynhonnell. Mae polaredd y foltedd a ddefnyddir gan MOSFET yn debyg i'n transistor traddodiadol. Mae'r sianel N yn debyg i transistor NPN. Mae'r draen D wedi'i gysylltu â'r electrod positif ac mae'r ffynhonnell S wedi'i gysylltu â'r electrod negyddol. Pan fydd gan giât G foltedd positif, mae sianel ddargludol yn cael ei ffurfio ac mae MOSFET y sianel N yn dechrau gweithio. Yn yr un modd, mae'r sianel P yn debyg i transistor PNP. Mae'r draen D wedi'i gysylltu â'r electrod negyddol, mae'r ffynhonnell S wedi'i gysylltu â'r electrod positif, a phan fydd gan y giât G foltedd negyddol, mae sianel ddargludol yn cael ei ffurfio ac mae MOSFET sianel P yn dechrau gweithio.

MOSFET newid egwyddor colli

P'un a yw'n NMOS neu PMOS, mae gwrthiant mewnol dargludiad yn cael ei gynhyrchu ar ôl iddo gael ei droi ymlaen, fel y bydd y cerrynt yn defnyddio egni ar y gwrthiant mewnol hwn. Gelwir y rhan hon o'r ynni a ddefnyddir yn ddefnydd dargludiad. Bydd dewis MOSFET gyda gwrthiant mewnol dargludiad bach yn lleihau'r defnydd o ddargludiad yn effeithiol. Yn gyffredinol, mae gwrthiant mewnol presennol MOSFETs pŵer isel tua degau o filiohms, ac mae yna sawl miliohms hefyd.

Pan fydd MOS yn cael ei droi ymlaen a'i derfynu, rhaid peidio â'i wireddu mewn amrantiad. Bydd y foltedd ar ddwy ochr y MOS yn cael gostyngiad effeithiol, a bydd y cerrynt sy'n llifo drwyddo yn cynyddu. Yn ystod y cyfnod hwn, mae colli'r MOSFET yn gynnyrch y foltedd a'r cerrynt, sef y golled newid. Yn gyffredinol, mae colledion newid yn llawer mwy na cholledion dargludiad, a'r cyflymaf yw'r amlder newid, y mwyaf yw'r colledion.

Mae cynnyrch foltedd a cherrynt ar hyn o bryd y dargludiad yn fawr iawn, gan arwain at golledion mawr iawn. Gellir lleihau colledion newid mewn dwy ffordd. Un yw lleihau'r amser newid, a all leihau'r golled yn effeithiol yn ystod pob troad ymlaen; y llall yw lleihau'r amlder newid, a all leihau nifer y switshis fesul uned amser.

Mae'r uchod yn esboniad manwl o ddiagram egwyddor weithredol MOSFET a dadansoddiad o strwythur mewnol MOSFET. I ddysgu mwy am MOSFET, croeso i chi ymgynghori ag OLUKEY i roi cymorth technegol MOSFET i chi!