Transistor kesan medan logam-oksida-semikonduktor (MOSFET, MOS-FET, atau MOS FET) ialah sejenis transistor kesan medan (FET), yang paling biasa direka oleh pengoksidaan terkawal silikon. Ia mempunyai pintu terlindung, voltan yang menentukan kekonduksian peranti.
Ciri utamanya ialah terdapat lapisan penebat silikon dioksida antara pintu logam dan saluran, jadi ia mempunyai rintangan masukan yang tinggi (sehingga 1015Ω). Ia juga dibahagikan kepada tiub saluran N dan tiub saluran P. Biasanya substrat (substrat) dan sumber S disambungkan bersama.
Mengikut mod pengaliran yang berbeza, MOSFET dibahagikan kepada jenis peningkatan dan jenis penyusutan.
Jenis peningkatan yang dipanggil bermaksud: apabila VGS=0, tiub berada dalam keadaan terputus. Selepas menambah VGS yang betul, kebanyakan pembawa tertarik kepada pintu masuk, dengan itu "meningkatkan" pembawa di kawasan ini dan membentuk saluran konduktif. .
Mod penyusutan bermakna apabila VGS=0, saluran terbentuk. Apabila VGS yang betul ditambah, kebanyakan pembawa boleh mengalir keluar dari saluran, dengan itu "menghabiskan" pembawa dan mematikan tiub.
Bezakan sebabnya: Rintangan input JFET adalah lebih daripada 100MΩ, dan transkonduktansnya sangat tinggi, apabila pintu pagar diketuai, medan magnet ruang dalaman sangat mudah untuk mengesan isyarat data voltan kerja pada pintu, supaya saluran paip cenderung untuk terpulang kepada, atau cenderung untuk hidup-mati. Jika voltan aruhan badan segera ditambah ke pintu, kerana gangguan elektromagnet utama adalah kuat, keadaan di atas akan menjadi lebih ketara. Jika jarum meter membelok tajam ke kiri, ini bermakna saluran paip cenderung sehingga, perintang punca parit RDS mengembang, dan jumlah arus punca parit mengurangkan IDS. Sebaliknya, jarum meter membelok tajam ke kanan, menunjukkan bahawa saluran paip cenderung dihidupkan, RDS turun dan IDS naik. Walau bagaimanapun, arah tepat di mana jarum meter dipesongkan harus bergantung pada kutub positif dan negatif voltan teraruh (voltan kerja arah positif atau voltan kerja arah songsang) dan titik tengah kerja saluran paip.
WINSOK DFN3x3 MOSFET
Mengambil saluran N sebagai contoh, ia dibuat pada substrat silikon jenis-P dengan dua kawasan resapan sumber yang sangat terdop N+ dan kawasan resapan longkang N+, dan kemudian elektrod sumber S dan elektrod longkang D dibawa keluar masing-masing. Sumber dan substrat disambungkan secara dalaman, dan mereka sentiasa mengekalkan potensi yang sama. Apabila longkang disambungkan ke terminal positif bekalan kuasa dan punca disambungkan ke terminal negatif bekalan kuasa dan VGS=0, arus saluran (iaitu arus longkang) ID=0. Apabila VGS meningkat secara beransur-ansur, tertarik oleh voltan pintu positif, pembawa minoriti bercas negatif teraruh di antara dua kawasan resapan, membentuk saluran jenis N dari longkang ke punca. Apabila VGS lebih besar daripada voltan hidup VTN tiub (biasanya kira-kira +2V), tiub saluran N mula mengalir, membentuk ID arus longkang.
VMOSFET (VMOSFET), nama penuhnya ialah V-groove MOSFET. Ia adalah peranti pensuisan kuasa berkecekapan tinggi yang baru dibangunkan selepas MOSFET. Ia bukan sahaja mewarisi impedans input tinggi MOSFET (≥108W), tetapi juga arus pemanduan kecil (kira-kira 0.1μA). Ia juga mempunyai ciri-ciri yang sangat baik seperti voltan tahan tinggi (sehingga 1200V), arus operasi yang besar (1.5A ~ 100A), kuasa keluaran tinggi (1 ~ 250W), lineariti transkonduktans yang baik, dan kelajuan pensuisan yang pantas. Tepat kerana ia menggabungkan kelebihan tiub vakum dan transistor kuasa, ia digunakan secara meluas dalam penguat voltan (penguatan voltan boleh mencapai beribu kali ganda), penguat kuasa, bekalan kuasa pensuisan dan penyongsang.
Seperti yang kita sedia maklum, pintu pagar, punca dan longkang MOSFET tradisional adalah kira-kira pada satah mendatar yang sama pada cip, dan arus operasinya pada asasnya mengalir ke arah mendatar. Tiub VMOS berbeza. Ia mempunyai dua ciri struktur utama: pertama, pintu logam menggunakan struktur alur berbentuk V; kedua, ia mempunyai kekonduksian menegak. Memandangkan longkang diambil dari bahagian belakang cip, ID tidak mengalir secara mendatar di sepanjang cip, tetapi bermula dari kawasan N+ yang didopkan banyak (sumber S) dan mengalir ke kawasan N-hanyut yang didop ringan melalui saluran P. Akhirnya, ia mencapai menegak ke bawah untuk mengalirkan D. Oleh kerana luas keratan rentas aliran bertambah, arus besar boleh melaluinya. Oleh kerana terdapat lapisan penebat silikon dioksida antara pintu dan cip, ia masih merupakan MOSFET pintu terlindung.
Kelebihan penggunaan:
MOSFET ialah elemen terkawal voltan, manakala transistor ialah elemen terkawal semasa.
MOSFET hendaklah digunakan apabila hanya sejumlah kecil arus dibenarkan dikeluarkan daripada sumber isyarat; transistor harus digunakan apabila voltan isyarat rendah dan lebih banyak arus dibenarkan diambil dari sumber isyarat. MOSFET menggunakan pembawa majoriti untuk mengalirkan elektrik, jadi ia dipanggil peranti unipolar, manakala transistor menggunakan kedua-dua pembawa majoriti dan pembawa minoriti untuk mengalirkan elektrik, jadi ia dipanggil peranti bipolar.
Punca dan longkang beberapa MOSFET boleh digunakan secara bergantian, dan voltan get boleh menjadi positif atau negatif, menjadikannya lebih fleksibel daripada triod.
MOSFET boleh beroperasi dalam keadaan arus yang sangat kecil dan voltan yang sangat rendah, dan proses pembuatannya boleh dengan mudah menyepadukan banyak MOSFET pada cip silikon. Oleh itu, MOSFET telah digunakan secara meluas dalam litar bersepadu berskala besar.
Olueky SOT-23N MOSFET
Ciri-ciri aplikasi MOSFET dan transistor masing-masing
1. Punca s, get g, dan longkang d MOSFET masing-masing sepadan dengan pemancar e, tapak b, dan pengumpul c transistor. Fungsi mereka adalah serupa.
2. MOSFET ialah peranti arus terkawal voltan, iD dikawal oleh vGS, dan pekali penguatannya gm biasanya kecil, jadi keupayaan penguatan MOSFET adalah lemah; transistor ialah peranti arus terkawal, dan iC dikawal oleh iB (atau iE).
3. Gerbang MOSFET hampir tiada arus (ig»0); manakala tapak transistor sentiasa menarik arus tertentu apabila transistor berfungsi. Oleh itu, rintangan input get MOSFET adalah lebih tinggi daripada rintangan input transistor.
4. MOSFET terdiri daripada pelbagai pembawa yang terlibat dalam pengaliran; transistor mempunyai dua pembawa, pembawa berbilang dan pembawa minoriti, yang terlibat dalam pengaliran. Kepekatan pembawa minoriti banyak dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti suhu dan sinaran. Oleh itu, MOSFET mempunyai kestabilan suhu yang lebih baik dan rintangan sinaran yang lebih kuat daripada transistor. MOSFET harus digunakan di mana keadaan persekitaran (suhu, dll.) sangat berbeza.
5. Apabila logam sumber dan substrat MOSFET disambungkan bersama, sumber dan longkang boleh digunakan secara bergantian, dan ciri-ciri berubah sedikit; manakala apabila pengumpul dan pemancar triod digunakan secara bergantian, ciri-cirinya sangat berbeza. Nilai β akan berkurangan dengan banyak.
6. Pekali hingar MOSFET adalah sangat kecil. MOSFET harus digunakan sebanyak mungkin dalam peringkat input litar penguat hingar rendah dan litar yang memerlukan nisbah isyarat kepada hingar yang tinggi.
7. Kedua-dua MOSFET dan transistor boleh membentuk pelbagai litar penguat dan litar pensuisan, tetapi yang pertama mempunyai proses pembuatan yang mudah dan mempunyai kelebihan penggunaan kuasa yang rendah, kestabilan terma yang baik, dan julat voltan bekalan kuasa operasi yang luas. Oleh itu, ia digunakan secara meluas dalam litar bersepadu berskala besar dan sangat besar.
8. Transistor mempunyai rintangan-on yang besar, manakala MOSFET mempunyai rintangan-on yang kecil, hanya beberapa ratus mΩ. Dalam peranti elektrik semasa, MOSFET biasanya digunakan sebagai suis, dan kecekapannya agak tinggi.
WINSOK SOT-323 enkapsulasi MOSFET
MOSFET lwn Transistor Bipolar
MOSFET ialah peranti terkawal voltan, dan pintu gerbang pada dasarnya tidak mengambil arus, manakala transistor ialah peranti terkawal arus, dan tapak mesti mengambil arus tertentu. Oleh itu, apabila arus undian sumber isyarat adalah sangat kecil, MOSFET harus digunakan.
MOSFET ialah konduktor berbilang pembawa, manakala kedua-dua pembawa transistor mengambil bahagian dalam pengaliran. Memandangkan kepekatan pembawa minoriti sangat sensitif kepada keadaan luaran seperti suhu dan sinaran, MOSFET lebih sesuai untuk situasi di mana persekitaran berubah dengan ketara.
Selain digunakan sebagai peranti penguat dan suis boleh dikawal seperti transistor, MOSFET juga boleh digunakan sebagai perintang linear pembolehubah dikawal voltan.
Sumber dan longkang MOSFET adalah simetri dalam struktur dan boleh digunakan secara bergantian. Voltan sumber get bagi mod penyusutan MOSFET boleh positif atau negatif. Oleh itu, menggunakan MOSFET adalah lebih fleksibel daripada transistor.
Masa siaran: 13-Okt-2023
