Sut mae MOSFETs yn gweithio

Mae egwyddor weithredol MOSFET yn seiliedig yn bennaf ar ei briodweddau strwythurol unigryw ac effeithiau maes trydan. Mae'r canlynol yn esboniad manwl o sut mae MOSFETs yn gweithio:

I. Strwythur sylfaenol MOSFET

Mae MOSFET yn bennaf yn cynnwys giât (G), ffynhonnell (S), draen (D), a swbstrad (B, weithiau wedi'i gysylltu â'r ffynhonnell i ffurfio dyfais tri therfyn). Mewn MOSFETs gwella sianel N, mae'r swbstrad fel arfer yn ddeunydd silicon math P â dop isel y mae dau ranbarth math N â dop uchel wedi'u gwneud arno i wasanaethu fel ffynhonnell a draen, yn y drefn honno. Mae wyneb y swbstrad P-math wedi'i orchuddio â ffilm ocsid tenau iawn (silicon deuocsid) fel haen inswleiddio, ac mae electrod yn cael ei dynnu fel y giât. Mae'r strwythur hwn yn gwneud y giât wedi'i hinswleiddio o'r swbstrad lled-ddargludyddion P-math, y draen a'r ffynhonnell, ac felly fe'i gelwir hefyd yn diwb effaith cae wedi'i inswleiddio.

II. Egwyddor gweithredu

Mae MOSFETs yn gweithredu trwy ddefnyddio foltedd ffynhonnell y giât (VGS) i reoli'r cerrynt draen (ID). Yn benodol, pan fydd foltedd y ffynhonnell giât bositif gymhwysol, VGS, yn fwy na sero, bydd maes trydan positif uchaf ac is negyddol yn ymddangos ar yr haen ocsid o dan y giât. Mae'r maes trydan hwn yn denu electronau rhydd yn y rhanbarth P, gan achosi iddynt gronni o dan yr haen ocsid, tra'n gwrthyrru tyllau yn y rhanbarth P. Wrth i VGS gynyddu, mae cryfder y maes trydan yn cynyddu ac mae crynodiad yr electronau rhydd a ddenir yn cynyddu. Pan fydd VGS yn cyrraedd foltedd trothwy penodol (VT), mae crynodiad yr electronau rhydd a gasglwyd yn y rhanbarth yn ddigon mawr i ffurfio rhanbarth math N newydd (sianel N), sy'n gweithredu fel pont sy'n cysylltu'r draen a'r ffynhonnell. Ar y pwynt hwn, os oes foltedd gyrru penodol (VDS) rhwng y draen a'r ffynhonnell, mae ID cerrynt y draen yn dechrau llifo.

III. Ffurfio a newid sianel ddargludo

Ffurfio'r sianel ddargludo yw'r allwedd i weithrediad y MOSFET. Pan fo VGS yn fwy na VT, sefydlir y sianel ddargludo ac mae VGS a VDS yn effeithio ar ID cerrynt y draen. Mae VGS yn effeithio ar ID trwy reoli lled a siâp y sianel dargludo, tra bod VDS yn effeithio ar ID yn uniongyrchol fel y foltedd gyrru. Mae'n bwysig nodi, os nad yw'r sianel dargludo wedi'i sefydlu (hy, mae VGS yn llai na VT), yna hyd yn oed os yw VDS yn bresennol, nid yw'r ID cerrynt draen yn ymddangos.

IV. Nodweddion MOSFETs

Rhwystr mewnbwn uchel:Mae rhwystriant mewnbwn y MOSFET yn uchel iawn, yn agos at anfeidredd, oherwydd mae haen inswleiddio rhwng y giât a'r rhanbarth ffynhonnell-draen a dim ond cerrynt gât gwan.

rhwystriant allbwn isel:Dyfeisiau a reolir gan foltedd yw MOSFETs lle gall y cerrynt ffynhonnell-draen newid gyda'r foltedd mewnbwn, felly mae eu rhwystriant allbwn yn fach.

Llif cyson:Wrth weithredu yn y rhanbarth dirlawnder, nid yw cerrynt y MOSFET bron yn cael ei effeithio gan newidiadau yn y foltedd ffynhonnell-draen, gan ddarparu cerrynt cyson rhagorol.

Sefydlogrwydd tymheredd da:Mae gan y MOSFETs ystod tymheredd gweithredu eang o -55 ° C i tua + 150 ° C.

V. Cymwysiadau a dosbarthiadau

Defnyddir MOSFETs yn eang mewn cylchedau digidol, cylchedau analog, cylchedau pŵer a meysydd eraill. Yn ôl y math o weithrediad, gellir dosbarthu MOSFETs yn fathau o welliant a disbyddu; yn ôl y math o sianel ddargludo, gellir eu dosbarthu yn sianel N a P-sianel. Mae gan y gwahanol fathau hyn o MOSFETs eu manteision eu hunain mewn gwahanol senarios cymhwyso.

I grynhoi, egwyddor weithredol MOSFET yw rheoli ffurfiad a newid y sianel ddargludo trwy foltedd ffynhonnell y giât, sydd yn ei dro yn rheoli llif y cerrynt draen. Mae ei rhwystriant mewnbwn uchel, rhwystriant allbwn isel, cerrynt cyson a sefydlogrwydd tymheredd yn gwneud MOSFETs yn elfen bwysig mewn cylchedau electronig.