Cara MOSFET berfungsi

Prinsip kerja MOSFET terutamanya berdasarkan sifat strukturnya yang unik dan kesan medan elektrik. Berikut ialah penjelasan terperinci tentang cara MOSFET berfungsi:

I. Struktur asas MOSFET

MOSFET terdiri terutamanya daripada get (G), punca (S), longkang (D), dan substrat (B, kadangkala disambungkan kepada punca untuk membentuk peranti tiga terminal). Dalam MOSFET peningkatan saluran N, substrat biasanya merupakan bahan silikon jenis P berdop rendah di mana dua kawasan jenis N berdop tinggi masing-masing direka untuk berfungsi sebagai sumber dan longkang. Permukaan substrat jenis P ditutup dengan filem oksida yang sangat nipis (silikon dioksida) sebagai lapisan penebat, dan elektrod dilukis sebagai pintu masuk. Struktur ini menjadikan pintu terlindung daripada substrat semikonduktor jenis P, longkang dan punca, dan oleh itu juga dipanggil tiub kesan medan get terlindung.

II. Prinsip operasi

MOSFET beroperasi dengan menggunakan voltan sumber get (VGS) untuk mengawal arus longkang (ID). Khususnya, apabila voltan sumber get positif yang digunakan, VGS, adalah lebih besar daripada sifar, medan elektrik positif atas dan negatif negatif akan muncul pada lapisan oksida di bawah pintu. Medan elektrik ini menarik elektron bebas di rantau P, menyebabkan ia terkumpul di bawah lapisan oksida, sambil menangkis lubang di rantau P. Apabila VGS meningkat, kekuatan medan elektrik meningkat dan kepekatan elektron bebas yang ditarik meningkat. Apabila VGS mencapai voltan ambang (VT) tertentu, kepekatan elektron bebas yang terkumpul di rantau itu cukup besar untuk membentuk rantau jenis-N baharu (saluran-N), yang bertindak seperti jambatan yang menghubungkan longkang dan punca. Pada ketika ini, jika voltan pemacu tertentu (VDS) wujud di antara longkang dan punca, ID arus longkang mula mengalir.

III. Pembentukan dan perubahan saluran pengalir

Pembentukan saluran pengalir adalah kunci kepada operasi MOSFET. Apabila VGS lebih besar daripada VT, saluran pengalir diwujudkan dan ID arus longkang dipengaruhi oleh kedua-dua VGS dan VDS.VGS menjejaskan ID dengan mengawal lebar dan bentuk saluran pengalir, manakala VDS menjejaskan ID secara langsung sebagai voltan pemacu. adalah penting untuk ambil perhatian bahawa jika saluran pengalir tidak diwujudkan (iaitu, VGS kurang daripada VT), maka walaupun VDS hadir, ID arus longkang tidak muncul.

IV. Ciri-ciri MOSFET

Impedans input tinggi:Impedans input MOSFET adalah sangat tinggi, hampir dengan infiniti, kerana terdapat lapisan penebat antara pintu dan kawasan saliran sumber dan hanya arus get lemah.

Impedans keluaran rendah:MOSFET ialah peranti terkawal voltan di mana arus saliran sumber boleh berubah dengan voltan masukan, jadi impedans keluarannya adalah kecil.

Aliran berterusan:Apabila beroperasi di kawasan tepu, arus MOSFET hampir tidak terjejas oleh perubahan dalam voltan saliran sumber, memberikan arus malar yang sangat baik.

Kestabilan suhu yang baik:MOSFET mempunyai julat suhu operasi yang luas dari -55°C hingga kira-kira +150°C.

V. Aplikasi dan klasifikasi

MOSFET digunakan secara meluas dalam litar digital, litar analog, litar kuasa dan medan lain. Mengikut jenis operasi, MOSFET boleh dikelaskan kepada jenis peningkatan dan penyusutan; mengikut jenis saluran pengalir, ia boleh dikelaskan kepada saluran N dan saluran P. Jenis MOSFET yang berbeza ini mempunyai kelebihan tersendiri dalam senario aplikasi yang berbeza.

Secara ringkasnya, prinsip kerja MOSFET adalah untuk mengawal pembentukan dan perubahan saluran pengalir melalui voltan sumber get, yang seterusnya mengawal aliran arus longkang. Galangan masukan yang tinggi, galangan keluaran rendah, arus malar dan kestabilan suhu menjadikan MOSFET sebagai komponen penting dalam litar elektronik.