Մետաղ-օքսիդ-կիսահաղորդչային դաշտային տրանզիստորը (MOSFET, MOS-FET կամ MOS FET) դաշտային ազդեցության տրանզիստորի (FET) տեսակ է, որն առավել հաճախ արտադրվում է սիլիցիումի վերահսկվող օքսիդացումով: Այն ունի մեկուսացված դարպաս, որի լարումը որոշում է սարքի հաղորդունակությունը։
Դրա հիմնական առանձնահատկությունն այն է, որ մետաղական դարպասի և ալիքի միջև կա սիլիցիումի երկօքսիդի մեկուսիչ շերտ, ուստի այն ունի բարձր մուտքային դիմադրություն (մինչև 1015Ω): Այն նաև բաժանված է N-channel խողովակի և P-channel խողովակի: Սովորաբար ենթաշերտը (ենթաշերտը) և աղբյուրը S-ը միացված են իրար։
Ըստ անցկացման տարբեր ռեժիմների՝ MOSFET-ները բաժանվում են ուժեղացման տեսակի և սպառման տեսակի:
Այսպես կոչված ուժեղացման տեսակը նշանակում է՝ երբ VGS=0, խողովակը գտնվում է անջատված վիճակում: Ճիշտ VGS-ն ավելացնելուց հետո կրիչների մեծ մասը ձգվում է դեպի դարպասը՝ այդպիսով «ուժեղացնելով» կրիչները այս հատվածում և ձևավորելով հաղորդիչ ալիք: .
Սպառման ռեժիմը նշանակում է, որ երբ VGS=0, ձևավորվում է ալիք: Երբ ճիշտ VGS-ը ավելացվի, կրիչներից շատերը կարող են դուրս հոսել ալիքից, այդպիսով «թուլացնել» կրիչները և անջատել խողովակը:
Տարբերակեք պատճառը. JFET-ի մուտքային դիմադրությունը 100MΩ-ից ավելի է, իսկ թափանցիկությունը շատ բարձր է, երբ դարպասը միացված է, փակ տարածության մագնիսական դաշտը շատ հեշտ է հայտնաբերել աշխատանքային լարման տվյալների ազդանշանը դարպասի վրա, այնպես որ խողովակաշարը հակված է լինել մինչև, կամ հակված է միացված-անջատման: Եթե մարմնի ինդուկցիոն լարումը անմիջապես ավելացվի դարպասին, քանի որ հիմնական էլեկտրամագնիսական միջամտությունը ուժեղ է, վերը նշված իրավիճակը ավելի նշանակալի կլինի: Եթե հաշվիչի սլաքը կտրուկ շեղվում է դեպի ձախ, դա նշանակում է, որ խողովակաշարը հակված է դեպի վեր, արտահոսքի աղբյուրի ռեզիստորը RDS-ն ընդլայնվում է, և արտահոսքի աղբյուրի հոսանքի քանակը նվազում է IDS-ին: Ընդհակառակը, հաշվիչի սլաքը կտրուկ շեղվում է դեպի աջ, ինչը ցույց է տալիս, որ խողովակաշարը հակված է միացնել-անջատվելուն, RDS-ն իջնում է, և IDS-ն բարձրանում է: Այնուամենայնիվ, հաշվիչի սլաքի շեղման ճշգրիտ ուղղությունը պետք է կախված լինի ինդուկտիվ լարման դրական և բացասական բևեռներից (դրական ուղղությամբ աշխատանքային լարման կամ հակառակ ուղղությամբ աշխատանքային լարման) և խողովակաշարի աշխատանքային միջնակետից:
WINSOK DFN3x3 MOSFET
Որպես օրինակ վերցնելով N ալիքը, այն պատրաստված է P-տիպի սիլիցիումային ենթաշերտի վրա՝ երկու բարձր դոփված աղբյուրի դիֆուզիոն շրջաններով N+ և արտահոսքի դիֆուզիոն շրջաններով N+, և այնուհետև աղբյուրի էլեկտրոդը S և արտահոսքի էլեկտրոդը D դուրս են հանվում համապատասխանաբար: Աղբյուրը և հիմքը ներքուստ կապված են, և նրանք միշտ պահպանում են նույն ներուժը: Երբ արտահոսքը միացված է հոսանքի սնուցման դրական տերմինալին, իսկ աղբյուրը միացված է հոսանքի սնուցման բացասական տերմինալին և VGS=0, կապուղու հոսանքը (այսինքն արտահոսքի հոսանքը) ID=0: Քանի որ VGS-ն աստիճանաբար մեծանում է, գրավում է դրական դարպասի լարումը, երկու դիֆուզիոն շրջանների միջև առաջանում են բացասական լիցքավորված փոքրամասնության կրիչներ՝ ձևավորելով N-տիպի ալիք՝ արտահոսքից մինչև աղբյուր: Երբ VGS-ն ավելի մեծ է, քան խողովակի միացման VTN լարումը (ընդհանուր առմամբ մոտ +2 Վ), N-ալիքի խողովակը սկսում է վարվել՝ ձևավորելով արտահոսքի հոսանքի ID:
VMOSFET (VMOSFET), նրա լրիվ անվանումն է V-groove MOSFET: Այն MOSFET-ից հետո նոր մշակված բարձր արդյունավետության, հոսանքի անջատիչ սարք է։ Այն ոչ միայն ժառանգում է MOSFET-ի բարձր մուտքային դիմադրությունը (≥108W), այլև փոքր շարժիչ հոսանքը (մոտ 0,1μA): Այն նաև ունի հիանալի բնութագրեր, ինչպիսիք են դիմադրողականության բարձր լարումը (մինչև 1200 Վ), մեծ գործառնական հոսանքը (1.5A ~ 100A), բարձր ելքային հզորությունը (1 ~ 250 Վտ), լավ տրանսհաղորդականության գծայինություն և արագ միացման արագություն: Հենց այն պատճառով, որ այն համատեղում է վակուումային խողովակների և հոսանքի տրանզիստորների առավելությունները, այն լայնորեն օգտագործվում է լարման ուժեղացուցիչներում (լարման ուժեղացումը կարող է հասնել հազարավոր անգամներ), ուժային ուժեղացուցիչներում, անջատիչ սնուցման աղբյուրներում և ինվերտորներում:
Ինչպես բոլորս գիտենք, ավանդական MOSFET-ի դարպասը, աղբյուրը և արտահոսքը գտնվում են չիպի վրա մոտավորապես նույն հորիզոնական հարթության վրա, և դրա գործող հոսանքը հիմնականում հոսում է հորիզոնական ուղղությամբ: VMOS խողովակը տարբեր է: Այն ունի երկու հիմնական կառուցվածքային առանձնահատկություն. առաջինը, մետաղական դարպասը ընդունում է V-աձև ակոսային կառուցվածք. երկրորդ, այն ունի ուղղահայաց հաղորդունակություն: Քանի որ արտահոսքը քաշվում է չիպի հետևից, ID-ն չի հոսում հորիզոնական չիպի երկայնքով, այլ սկսվում է խիստ դոպինգավորված N+ շրջանից (աղբյուր S) և հոսում է դեպի թեթև լիցքավորված N-դրեյֆ շրջան՝ P ալիքով: Ի վերջո, այն հասնում է ուղղահայաց դեպի ներքև՝ D-ի արտահոսքի համար: Քանի որ հոսքի խաչմերուկի տարածքը մեծանում է, մեծ հոսանքներ կարող են անցնել միջով: Քանի որ դարպասի և չիպի միջև կա սիլիցիումի երկօքսիդի մեկուսիչ շերտ, այն դեռևս մեկուսացված դարպաս է MOSFET:
Օգտագործման առավելությունները.
MOSFET-ը լարման կառավարվող տարր է, մինչդեռ տրանզիստորը հոսանքի կառավարվող տարր է:
MOSFET-ները պետք է օգտագործվեն, երբ ազդանշանի աղբյուրից թույլատրվում է միայն փոքր քանակությամբ հոսանք վերցնել. տրանզիստորները պետք է օգտագործվեն, երբ ազդանշանի լարումը ցածր է, և թույլատրվում է ավելի շատ հոսանք քաշել ազդանշանի աղբյուրից: MOSFET-ն օգտագործում է մեծամասնության կրիչներ՝ էլեկտրականություն անցկացնելու համար, ուստի այն կոչվում է միաբևեռ սարք, մինչդեռ տրանզիստորները օգտագործում են և՛ մեծամասնության կրիչներ, և՛ փոքրամասնության կրիչներ էլեկտրականություն անցկացնելու համար, ուստի այն կոչվում է երկբևեռ սարք:
Որոշ MOSFET-ների աղբյուրը և արտահոսքը կարող են փոխադարձաբար օգտագործվել, իսկ դարպասի լարումը կարող է լինել դրական կամ բացասական, ինչը նրանց ավելի ճկուն է դարձնում, քան տրիոդները:
MOSFET-ը կարող է գործել շատ փոքր հոսանքի և շատ ցածր լարման պայմաններում, և դրա արտադրության գործընթացը հեշտությամբ կարող է ինտեգրել բազմաթիվ MOSFET-ներ սիլիկոնային չիպի վրա: Ուստի MOSFET-ը լայնորեն կիրառվել է լայնածավալ ինտեգրալ սխեմաներում:
Olueky SOT-23N MOSFET
MOSFET-ի և տրանզիստորի համապատասխան կիրառման բնութագրերը
1. MOSFET-ի աղբյուրը s, gate g և արտահոսքը d համապատասխանում են տրանզիստորի էմիտերին, b հիմքին և c կոլեկտորին: Նրանց գործառույթները նման են.
2. MOSFET-ը լարման կառավարվող հոսանքի սարք է, iD-ը կառավարվում է vGS-ով, և դրա ուժեղացման գործակիցը gm ընդհանուր առմամբ փոքր է, ուստի MOSFET-ի ուժեղացման հնարավորությունը վատ է. տրանզիստորը հոսանքով կառավարվող հոսանքի սարք է, իսկ iC-ն կառավարվում է iB-ով (կամ iE):
3. MOSFET դարպասը գրեթե հոսանք չի քաշում (ig»0); մինչդեռ տրանզիստորի հիմքը միշտ որոշակի հոսանք է քաշում, երբ տրանզիստորն աշխատում է: Հետևաբար, MOSFET-ի դարպասի մուտքային դիմադրությունը ավելի բարձր է, քան տրանզիստորի մուտքային դիմադրությունը:
4. MOSFET-ը կազմված է հաղորդման մեջ ներգրավված բազմակիրներից; տրանզիստորներն ունեն երկու կրիչ՝ բազմակարիչ և փոքրամասնության կրիչներ, որոնք ներգրավված են հաղորդման մեջ։ Փոքրամասնության կրիչների կոնցենտրացիայի վրա մեծապես ազդում են այնպիսի գործոններ, ինչպիսիք են ջերմաստիճանը և ճառագայթումը: Հետևաբար, MOSFET-ներն ունեն ավելի լավ ջերմաստիճանի կայունություն և ավելի ուժեղ ճառագայթային դիմադրություն, քան տրանզիստորները: MOSFET-ները պետք է օգտագործվեն այնտեղ, որտեղ շրջակա միջավայրի պայմանները (ջերմաստիճանը և այլն) մեծապես տարբերվում են:
5. Երբ աղբյուրի մետաղը և MOSFET-ի ենթաշերտը միացված են իրար, աղբյուրը և արտահոսքը կարող են փոխադարձաբար օգտագործվել, և բնութագրերը քիչ են փոխվում. մինչդեռ, երբ տրիոդի կոլեկտորը և արտանետիչը օգտագործվում են փոխադարձաբար, բնութագրերը շատ տարբեր են: β արժեքը շատ կնվազի։
6. MOSFET-ի աղմուկի գործակիցը շատ փոքր է։ MOSFET-ը պետք է հնարավորինս օգտագործվի ցածր աղմուկի ուժեղացուցիչի սխեմաների և սխեմաների մուտքային փուլում, որոնք պահանջում են ազդանշան-աղմուկ բարձր հարաբերակցություն:
7. Ե՛վ MOSFET-ը, և՛ տրանզիստորը կարող են ձևավորել տարբեր ուժեղացուցիչի սխեմաներ և անջատիչ սխեմաներ, սակայն առաջինն ունի արտադրական պարզ գործընթաց և ունի ցածր էներգիայի սպառման, լավ ջերմային կայունության և գործող էներգիայի մատակարարման լարման լայն շրջանակի առավելությունները: Հետեւաբար, այն լայնորեն կիրառվում է լայնածավալ և շատ մեծածավալ ինտեգրալ սխեմաներում:
8. Տրանզիստորն ունի մեծ միացման դիմադրություն, մինչդեռ MOSFET-ն ունի փոքր միացման դիմադրություն՝ ընդամենը մի քանի հարյուր mΩ: Ընթացիկ էլեկտրական սարքերում MOSFET-ները հիմնականում օգտագործվում են որպես անջատիչներ, և դրանց արդյունավետությունը համեմատաբար բարձր է:
WINSOK SOT-323 encapsulation MOSFET
MOSFET-ն ընդդեմ երկբևեռ տրանզիստորի
MOSFET-ը լարման միջոցով կառավարվող սարք է, և դարպասը հիմնականում հոսանք չի ընդունում, մինչդեռ տրանզիստորը հոսանքով կառավարվող սարք է, և բազան պետք է որոշակի հոսանք ընդունի: Հետևաբար, երբ ազդանշանի աղբյուրի անվանական հոսանքը չափազանց փոքր է, պետք է օգտագործվի MOSFET-ը:
MOSFET-ը բազմակի կրող հաղորդիչ է, մինչդեռ տրանզիստորի երկու կրիչներն էլ մասնակցում են հաղորդմանը: Քանի որ փոքրամասնության կրիչների կոնցենտրացիան շատ զգայուն է արտաքին պայմանների նկատմամբ, ինչպիսիք են ջերմաստիճանը և ճառագայթումը, MOSFET-ը ավելի հարմար է այն իրավիճակների համար, որտեղ շրջակա միջավայրը մեծապես փոխվում է:
Ի լրումն որպես ուժեղացուցիչ սարքեր և տրանզիստորների նման կառավարվող անջատիչներ օգտագործելուց, MOSFET-ները կարող են օգտագործվել նաև որպես լարման կառավարվող փոփոխական գծային դիմադրություններ:
MOSFET-ի աղբյուրը և արտահոսքը կառուցվածքով սիմետրիկ են և կարող են օգտագործվել փոխադարձաբար: MOSFET-ի սպառման ռեժիմի դարպաս-աղբյուրի լարումը կարող է լինել դրական կամ բացասական: Հետևաբար, MOSFET-ների օգտագործումն ավելի ճկուն է, քան տրանզիստորները:
Հրապարակման ժամանակը՝ հոկտ-13-2023
