MOSFET-ը կիսահաղորդչային արդյունաբերության ամենահիմնական բաղադրիչներից մեկն է:Էլեկտրոնային սխեմաներում MOSFET-ը սովորաբար օգտագործվում է ուժային ուժեղացուցիչների կամ անջատիչ սնուցման սխեմաներում և լայնորեն կիրառվում է:Ստորև՝ՕԼՈՒԿԵՅՁեզ մանրամասն կբացատրի MOSFET-ի աշխատանքի սկզբունքը և կվերլուծի MOSFET-ի ներքին կառուցվածքը:
Ինչ էՄՈՍՖԵՏ
ՄՈՍՖԵՏ, մետաղի օքսիդ կիսահաղորդչային էֆեկտի տրանզիստոր (MOSFET):Դա դաշտային ազդեցության տրանզիստոր է, որը կարող է լայնորեն օգտագործվել անալոգային սխեմաների և թվային սխեմաների մեջ:Ըստ իր «ալիքի» (աշխատանքային կրիչի) բևեռականության տարբերության՝ այն կարելի է բաժանել երկու տեսակի՝ «N-տիպ» և «P-type», որոնք հաճախ կոչվում են NMOS և PMOS։
MOSFET-ի աշխատանքի սկզբունքը
MOSFET-ը կարելի է բաժանել ուժեղացման տեսակի և սպառման տեսակի՝ ըստ աշխատանքային ռեժիմի:Բարելավման տեսակը վերաբերում է MOSFET-ին, երբ ոչ մի կողմնակալ լարում չի կիրառվում և չկա անսարքությունductive channel.Սպառման տեսակը վերաբերում է MOSFET-ին, երբ կողմնակալության լարում չի կիրառվում:Կհայտնվի հաղորդիչ ալիք:
Իրական կիրառություններում կան միայն N-channel տիպի և P-channel ընդլայնման տիպի MOSFET-ներ:Քանի որ NMOSFET-ներն ունեն փոքր կայուն դիմադրություն և հեշտ է արտադրվել, NMOS-ն ավելի տարածված է, քան PMOS-ն իրական կիրառություններում:
Ընդլայնման ռեժիմ MOSFET
Գոյություն ունեն երկու իրար հաջորդող PN հանգույցներ արտահոսքի D և աղբյուրի S-ի ընդլայնման ռեժիմի MOSFET-ի միջև:Երբ դարպասի աղբյուրի լարումը VGS=0, նույնիսկ եթե ավելացվի արտահոսքի աղբյուրի լարումը VDS, միշտ կա PN հանգույց հակադարձ կողմնակալ վիճակում, և արտահոսքի և աղբյուրի միջև հաղորդիչ ալիք չկա (հոսանք չի հոսում: ).Հետևաբար, արտահոսքի ընթացիկ ID=0 այս պահին:
Այս պահին, եթե դարպասի և աղբյուրի միջև առաջ լարման ավելացվի:Այսինքն՝ VGS>0, այնուհետև դարպասի էլեկտրոդի և սիլիցիումի հիմքի միջև SiO2 մեկուսիչ շերտում կստեղծվի էլեկտրական դաշտ, որի դարպասը հավասարեցված է P-տիպի սիլիցիումային ենթաշերտին:Քանի որ օքսիդի շերտը մեկուսիչ է, դարպասի վրա կիրառվող VGS լարումը չի կարող հոսանք արտադրել:Օքսիդային շերտի երկու կողմերում էլ առաջանում է կոնդենսատոր, և VGS-ի համարժեք սխեման լիցքավորում է այս կոնդենսատորը (կոնդենսատորը):Եվ առաջացրեք էլեկտրական դաշտ, քանի որ VGS-ը դանդաղորեն բարձրանում է՝ գրավելով դարպասի դրական լարումը:Այս կոնդենսատորի (կոնդենսատորի) մյուս կողմում կուտակվում են մեծ թվով էլեկտրոններ և ստեղծում են N տիպի հաղորդիչ ալիք՝ արտահոսքից մինչև աղբյուր։Երբ VGS-ը գերազանցում է խողովակի միացման VT լարումը (ընդհանուր առմամբ մոտ 2 Վ), N-ալիքի խողովակը պարզապես սկսում է վարվել՝ առաջացնելով արտահոսքի հոսանքի ID:Դարպասի աղբյուրի լարումը մենք անվանում ենք, երբ ալիքն առաջին անգամ սկսում է միացման լարումը առաջացնել:Ընդհանրապես արտահայտվում է որպես VT:
Դարպասի լարման VGS-ի չափը վերահսկելը փոխում է էլեկտրական դաշտի ուժը կամ թուլությունը, և կարելի է ձեռք բերել արտահոսքի հոսանքի ID-ի չափը վերահսկելու ազդեցությունը:Սա նաև MOSFET-ների կարևոր առանձնահատկությունն է, որոնք օգտագործում են էլեկտրական դաշտեր հոսանքը կառավարելու համար, ուստի դրանք կոչվում են նաև դաշտային ազդեցության տրանզիստորներ:
MOSFET-ի ներքին կառուցվածքը
Ցածր աղտոտվածության կոնցենտրացիայով սիլիցիումի P տիպի հիմքի վրա պատրաստվում են երկու N+ շրջաններ՝ բարձր կեղտոտ կոնցենտրացիայով, և երկու էլեկտրոդներ հանվում են մետաղական ալյումինից՝ համապատասխանաբար որպես արտահոսք d և աղբյուր s:Այնուհետև կիսահաղորդչային մակերեսը ծածկվում է չափազանց բարակ սիլիցիումի երկօքսիդի (SiO2) մեկուսիչ շերտով, իսկ ջրահեռացման և աղբյուրի միջև մեկուսիչ շերտի վրա տեղադրվում է ալյումինե էլեկտրոդ, որը ծառայում է որպես g դարպաս:Բ էլեկտրոդը նույնպես դուրս է քաշվում ենթաշերտի վրա՝ ձևավորելով N-ալիքի ընդլայնման ռեժիմի MOSFET:Նույնը վերաբերում է P-ալիքի ուժեղացման տիպի MOSFET-ների ներքին ձևավորմանը:
N-channel MOSFET և P-channel MOSFET սխեմաներ
Վերևի նկարը ցույց է տալիս MOSFET-ի միացման խորհրդանիշը:Նկարում D-ն արտահոսքն է, S-ը՝ աղբյուրը, G-ը՝ դարպասը, իսկ մեջտեղի սլաքը ներկայացնում է ենթաշերտը։Եթե սլաքը ուղղված է դեպի ներս, ապա դա ցույց է տալիս N-ալիքի MOSFET-ը, իսկ եթե սլաքը ուղղված է դեպի դուրս, դա ցույց է տալիս P-ալիքի MOSFET-ը:
Կրկնակի N-ալիք MOSFET, երկակի P-ալիք MOSFET և N+P-ալիք MOSFET շղթայի նշաններ
Փաստորեն, MOSFET-ի արտադրության գործընթացում ենթաշերտը միացված է աղբյուրին գործարանից դուրս գալուց առաջ:Հետևաբար, սիմվոլոլոգիայի կանոններում սլաքի խորհրդանիշը, որը ներկայացնում է ենթաշերտը, նույնպես պետք է միացված լինի աղբյուրին, որպեսզի տարբերվի արտահոսքը և աղբյուրը:MOSFET-ի կողմից օգտագործվող լարման բևեռականությունը նման է մեր ավանդական տրանզիստորի:N-ալիքը նման է NPN տրանզիստորի:Դրենային D-ը միացված է դրական էլեկտրոդին, իսկ S աղբյուրը միացված է բացասական էլեկտրոդին:Երբ G դարպասը դրական լարում է ունենում, ձևավորվում է հաղորդիչ ալիք և սկսում է աշխատել N-ալիքի MOSFET-ը:Նմանապես, P-ալիքը նման է PNP տրանզիստորի:Դրեն D-ը միացված է բացասական էլեկտրոդին, աղբյուրը՝ S-ը՝ դրական էլեկտրոդին, և երբ G դարպասը բացասական լարում է ունենում, ձևավորվում է հաղորդիչ ալիք և սկսում է աշխատել P-ալիքի MOSFET-ը։
MOSFET-ի միացման կորստի սկզբունքը
Անկախ նրանից, թե դա NMOS է, թե PMOS, այն միացնելուց հետո առաջանում է հաղորդման ներքին դիմադրություն, այնպես որ հոսանքը էներգիա կսպառի այս ներքին դիմադրության վրա:Սպառված էներգիայի այս մասը կոչվում է հաղորդունակության սպառում:Փոքր հաղորդունակությամբ ներքին դիմադրությամբ MOSFET ընտրելը արդյունավետորեն կնվազեցնի հաղորդման սպառումը:Ցածր էներգիայի MOSFET-ների ներկայիս ներքին դիմադրությունը ընդհանուր առմամբ կազմում է տասնյակ միլիօմ, և կան նաև մի քանի միլիօմ:
Երբ MOS-ը միացված է և դադարեցվում է, այն չպետք է իրականացվի մի ակնթարթում:ՄՕՍ-ի երկու կողմերում լարումը կունենա արդյունավետ նվազում, իսկ դրա միջով անցնող հոսանքը՝ աճ։Այս ժամանակահատվածում MOSFET-ի կորուստը լարման և հոսանքի արտադրյալն է, որը միացման կորուստն է:Ընդհանուր առմամբ, միացման կորուստները շատ ավելի մեծ են, քան հաղորդման կորուստները, և որքան արագ է փոխարկման հաճախականությունը, այնքան մեծ են կորուստները:
Հաղորդման պահին լարման և հոսանքի արտադրյալը շատ մեծ է, ինչը հանգեցնում է շատ մեծ կորուստների:Միացման կորուստները կարող են կրճատվել երկու եղանակով.Մեկը միացման ժամանակի կրճատումն է, որը կարող է արդյունավետորեն նվազեցնել կորուստը յուրաքանչյուր միացման ժամանակ.Մյուսը միացման հաճախականությունը նվազեցնելն է, որը կարող է նվազեցնել մեկ միավոր ժամանակի անջատիչների քանակը:
Վերոնշյալը MOSFET-ի աշխատանքի սկզբունքի դիագրամի և MOSFET-ի ներքին կառուցվածքի վերլուծության մանրամասն բացատրությունն է:MOSFET-ի մասին ավելին իմանալու համար դիմեք OLUKEY-ին` ձեզ MOSFET-ի տեխնիկական աջակցություն տրամադրելու համար:
Հրապարակման ժամանակը՝ Dec-16-2023
