Το τρανζίστορ πεδίου δράσης μετάλλου-οξειδίου-ημιαγωγού ή MOSFET είναι μια συσκευή ελεγχόμενης τάσης που κατασκευάζεται με ακροδέκτες όπως πηγή, αποστράγγιση, πύλη και σώμα για την ενίσχυση ή την εναλλαγή τάσεων εντός κυκλωμάτων και χρησιμοποιείται επίσης ευρέως σε IC για ψηφιακές εφαρμογές. Αυτά χρησιμοποιούνται επίσης σε αναλογικά κυκλώματα όπως ενισχυτές και φίλτρα. Τα MOSFET έχουν σχεδιαστεί κυρίως για να ξεπερνούν τα μειονεκτήματα του ΓΕΓΟΝΟΤΑ όπως υψηλή αντίσταση αποστράγγισης, μέτρια αντίσταση εισόδου και αργή λειτουργία. Τα MOSFET είναι δύο τύπων λειτουργία βελτίωσης και λειτουργία εξάντλησης. Αυτό το άρθρο εξετάζει έναν από τους τύπους MOSFET και συγκεκριμένα λειτουργία εξάντλησης MOSFET – τύποι, εργασία με εφαρμογές.

Τι είναι το MOSFET λειτουργίας εξάντλησης;

Ένα MOSFET που κανονικά ανάβει χωρίς να εφαρμόζεται τάση πύλης όταν συνδέετε είναι γνωστό ως MOSFET λειτουργίας εξάντλησης. Σε αυτό το MOSFET, η ροή του ρεύματος είναι από τον ακροδέκτη αποστράγγισης στην πηγή. Αυτός ο τύπος MOSFET είναι επίσης γνωστός ως συνήθως στη συσκευή.

Μόλις εφαρμοστεί μια τάση στον ακροδέκτη πύλης του MOSFET, η αποστράγγιση προς το κανάλι πηγής θα γίνει πιο ανθεκτική. Όταν η τάση της πύλης-πηγής ενισχύεται περισσότερο, η ροή του ρεύματος από την αποχέτευση προς την πηγή θα μειωθεί μέχρι να σταματήσει η ροή του ρεύματος από την αποχέτευση προς την πηγή.

Ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο για να μάθετε περισσότερα Το MOSFET ως διακόπτης

Λειτουργία εξάντλησης Σύμβολο MOSFET

Τα σύμβολα λειτουργίας εξάντλησης MOSFET για p-channel και n-channel φαίνονται παρακάτω. Σε αυτά τα MOSFET, τα σύμβολα με τα βέλη αντιπροσωπεύουν τον τύπο του MOSFET όπως τύπου P ή N-τύπου. Εάν το σύμβολο βέλους είναι εντός κατεύθυνσης, τότε είναι n-κανάλι και εάν το σύμβολο βέλους είναι έξω, τότε είναι κανάλι p.

Σύμβολα εξάντλησης MOSFET

Πώς λειτουργεί το MOSFET Λειτουργίας εξάντλησης;

Το MOSFET εξάντλησης είναι ενεργοποιημένο από προεπιλογή. Εδώ, οι ακροδέκτες πηγής και αποστράγγισης συνδέονται φυσικά. Για να κατανοήσουμε τη λειτουργία του MOSFET, ας κατανοήσουμε τους τύπους του MOSFET εξάντλησης.

Τύποι λειτουργίας εξάντλησης MOSFET

ο Λειτουργία εξάντλησης Δομή MOSFET ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο. Τα MOSFET είναι δύο τύπων λειτουργία εξάντλησης καναλιού p και λειτουργίας εξάντλησης n καναλιών. Έτσι, κάθε τύπος δομής λειτουργίας εξάντλησης MOSFET και η λειτουργία του συζητούνται παρακάτω.

“κέρδος ζώνης διέλευσης φίλτρου χαμηλής διέλευσης ”

N-Channel Depletion MOSFET

Η δομή του N-Channel Depletion MOSFET φαίνεται παρακάτω. Σε αυτόν τον τύπο MOSFET εξάντλησης, η πηγή και η αποστράγγιση συνδέονται με μια μικρή λωρίδα ημιαγωγού τύπου Ν. Το υπόστρωμα που χρησιμοποιείται σε αυτό το MOSFET είναι ημιαγωγός τύπου P και τα ηλεκτρόνια είναι οι κύριοι φορείς φορτίου σε αυτόν τον τύπο MOSFET. Εδώ, η πηγή και η αποχέτευση έχουν εμποτιστεί σε μεγάλο βαθμό.

Η κατασκευή του MOSFET λειτουργίας εξάντλησης N-καναλιών είναι η ίδια σε σύγκριση με τη λειτουργία βελτίωσης MOSFET n καναλιού, εκτός από το ότι η λειτουργία του είναι διαφορετική. Το κενό μεταξύ των ακροδεκτών πηγής και αποστράγγισης αποτελείται από ακαθαρσίες τύπου n.

MOSFET εξάντλησης N καναλιών

Όταν εφαρμόζουμε μια διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο ακροδεκτών όπως η πηγή και η αποστράγγιση, το ρεύμα ρέει σε ολόκληρη την περιοχή n του υποστρώματος. Όταν εφαρμόζεται αρνητική τάση στον ακροδέκτη πύλης αυτού του MOSFET, οι φορείς φορτίου όπως τα ηλεκτρόνια θα απωθούνται και θα μετακινούνται προς τα κάτω εντός της περιοχής n κάτω από το διηλεκτρικό στρώμα. Έτσι, η εξάντληση του φορέα φόρτισης θα συμβεί εντός του καναλιού.

Έτσι, η συνολική αγωγιμότητα του καναλιού μειώνεται. Σε αυτήν την κατάσταση, μόλις εφαρμοστεί η ίδια τάση στον ακροδέκτη GATE, το ρεύμα αποστράγγισης θα μειωθεί. Μόλις η αρνητική τάση αυξηθεί περαιτέρω, φτάνει στο λειτουργία τσιμπήματος .

Εδώ το ρεύμα αποστράγγισης ελέγχεται αλλάζοντας την εξάντληση των φορέων φορτίου εντός του καναλιού έτσι, αυτό ονομάζεται εξάντληση MOSFET . Εδώ, ο ακροδέκτης αποστράγγισης είναι σε δυναμικό +ve, ο ακροδέκτης πύλης είναι σε δυναμικό -ve και η πηγή είναι στο δυναμικό «0». Έτσι, η διακύμανση τάσης μεταξύ αποστράγγισης προς την πύλη είναι υψηλή σε σύγκριση από πηγή σε πύλη, επομένως το πλάτος του στρώματος εξάντλησης είναι υψηλό στην αποστράγγιση σε σύγκριση με τον ακροδέκτη πηγής.

P-Channel Depletion MOSFET

Στο MOSFET εξάντλησης καναλιού P, μια μικρή λωρίδα ημιαγωγού τύπου P συνδέει την πηγή και την αποστράγγιση. Η πηγή και η αποχέτευση είναι ημιαγωγού τύπου P και το Υπόστρωμα είναι ημιαγωγού τύπου Ν. Η πλειοψηφία των φορέων φορτίου είναι τρύπες.

Η κατασκευή MOSFET εξάντλησης καναλιών p είναι εντελώς αντίθετη από τη λειτουργία εξάντλησης n καναλιών MOSFET. Αυτό το MOSFET περιλαμβάνει ένα κανάλι που δημιουργείται μεταξύ των περιοχή πηγής & αποχέτευσης με το οποίο είναι πολύ ντοπαρισμένο ακαθαρσίες τύπου p. Έτσι, σε αυτό το MOSFET, χρησιμοποιείται το υπόστρωμα τύπου n και το κανάλι είναι τύπου p όπως φαίνεται στο διάγραμμα.

“πώς συνδέεται ένα ωμόμετρο σε ένα κύκλωμα ”

P MOSFET εξάντλησης καναλιού

Μόλις εφαρμόσουμε μια τάση +ve στο τερματικό πύλης του MOSFET, τότε οι φορείς μειοψηφίας φορτίου όπως τα ηλεκτρόνια στην περιοχή τύπου p θα έλκονται λόγω της ηλεκτροστατικής δράσης και θα σχηματίσουν σταθερά αρνητικά ιόντα ακαθαρσίας. Έτσι θα σχηματιστεί μια περιοχή εξάντλησης μέσα στο κανάλι και κατά συνέπεια, η αγωγιμότητα του καναλιού μειώνεται. Με αυτόν τον τρόπο, το ρεύμα αποστράγγισης ελέγχεται με την εφαρμογή τάσης +ve στον ακροδέκτη της πύλης.

Για να ενεργοποιήσετε αυτόν τον τύπο MOSFET τύπου εξάντλησης, η τάση πύλης πρέπει να είναι 0V και η τιμή του ρεύματος αποστράγγισης είναι μεγάλη, έτσι ώστε το τρανζίστορ να βρίσκεται στην ενεργή περιοχή. Έτσι, για άλλη μια φορά για να ενεργοποιήσετε αυτό το MOSFET, δίνεται τάση +ve στον ακροδέκτη της πηγής. Έτσι, με αρκετή θετική τάση και χωρίς τάση στον ακροδέκτη βάσης, αυτό το MOSFET θα είναι σε μέγιστη λειτουργία και θα έχει υψηλό ρεύμα.

Για να απενεργοποιήσετε ένα MOSFET εξάντλησης καναλιού P, υπάρχουν δύο τρόποι με τους οποίους μπορείτε να κόψετε τη θετική τάση πόλωσης, που τροφοδοτεί την αποστράγγιση, διαφορετικά μπορείτε να εφαρμόσετε τάση -ve στον ακροδέκτη της πύλης. Μόλις δοθεί τάση a -ve στον ακροδέκτη της πύλης, το ρεύμα θα μειωθεί. Καθώς η τάση της πύλης γίνεται πιο αρνητική, το ρεύμα μειώνεται μέχρι τη διακοπή, τότε το MOSFET θα είναι στην κατάσταση «OFF». Έτσι, αυτό σταματά μια μεγάλη πηγή να αποστραγγίζει ρεύμα.

Έτσι, όταν παρέχεται επιπλέον τάση -ve στον ακροδέκτη πύλης αυτού του MOSFET, τότε αυτό το MOSFET θα διοχετεύει λιγότερο και λιγότερο ρεύμα θα υπάρχει στον ακροδέκτη πηγής-αποχέτευσης. Μόλις η τάση της πύλης φτάσει σε ένα ορισμένο κατώφλι τάσης-ve, τότε απενεργοποιεί το τρανζίστορ. Έτσι, η τάση -ve απενεργοποιεί το τρανζίστορ.

Χαρακτηριστικά

ο χαρακτηριστικά MOSFET αποστράγγισης συζητούνται παρακάτω.

Χαρακτηριστικά αποστράγγισης MOSFET εξάντλησης Ν καναλιών

Τα χαρακτηριστικά αποστράγγισης του MOSFET εξάντλησης n καναλιών φαίνονται παρακάτω. Αυτά τα χαρακτηριστικά σχεδιάζονται μεταξύ του VDS και του IDSS. Όταν συνεχίσουμε να αυξάνουμε την τιμή VDS τότε το ID θα αυξηθεί. Μετά από μια ορισμένη τάση, το αναγνωριστικό ρεύματος αποστράγγισης θα γίνει σταθερό. Η τρέχουσα τιμή κορεσμού για Vgs = 0 ονομάζεται IDSS.

Όποτε η εφαρμοζόμενη τάση είναι αρνητική, και τότε αυτή η τάση στον ακροδέκτη της πύλης θα ωθήσει τους φορείς φορτίου σαν ηλεκτρόνια στο υπόστρωμα. Και επίσης οπές μέσα σε αυτό το υπόστρωμα τύπου p θα έλκονται από αυτά τα ηλεκτρόνια. Έτσι, λόγω αυτής της τάσης, τα ηλεκτρόνια μέσα στο κανάλι θα ανασυνδυαστούν με οπές. Ο ρυθμός του ανασυνδυασμού θα εξαρτηθεί από την αρνητική τάση που εφαρμόζεται.

Χαρακτηριστικά αποστράγγισης MOSFET N καναλιού

Μόλις αυξήσουμε αυτήν την αρνητική τάση, ο ρυθμός ανασυνδυασμού θα αυξηθεί επίσης, οπότε θα μειώσει το όχι. ηλεκτρονίων που είναι διαθέσιμα σε αυτό το κανάλι και θα μειώσει αποτελεσματικά τη ροή του ρεύματος.

Όταν παρατηρήσουμε τα παραπάνω χαρακτηριστικά, φαίνεται ότι όταν η τιμή VGS θα γίνει πιο αρνητική τότε το ρεύμα αποστράγγισης θα μειωθεί. Σε μια ορισμένη τάση, αυτή η αρνητική τάση θα γίνει μηδέν. Αυτή η τάση είναι γνωστή ως τάση απενεργοποίησης.

“πώς μοιάζουν οι κινητήρες και οι γεννήτριες ”

Αυτό το MOSFET λειτουργεί επίσης για τη θετική τάση, οπότε όταν εφαρμόζουμε τη θετική τάση στο τερματικό της πύλης, τότε τα ηλεκτρόνια θα έλκονται στο κανάλι Ν. Άρα το αρ. των ηλεκτρονίων μέσα σε αυτό το κανάλι θα αυξηθούν. Έτσι η ροή ρεύματος μέσα σε αυτό το κανάλι θα αυξηθεί. Έτσι, για τη θετική τιμή Vgs, το αναγνωριστικό θα είναι ακόμη μεγαλύτερο από το IDSS.

Χαρακτηριστικά μεταφοράς MOSFET εξάντλησης N καναλιού

Τα χαρακτηριστικά μεταφοράς του MOSFET εξάντλησης Ν καναλιών παρουσιάζονται παρακάτω, το οποίο είναι παρόμοιο με το JFET. Αυτά τα χαρακτηριστικά καθορίζουν την κύρια σχέση μεταξύ του ID και του VGS για τη σταθερή τιμή VDS. Για τις θετικές τιμές VGS, μπορούμε επίσης να πάρουμε την τιμή ID.

Έτσι λόγω αυτού, η καμπύλη στα χαρακτηριστικά θα επεκταθεί στη δεξιά πλευρά. Όποτε η τιμή VGS είναι θετική, η αριθ. των ηλεκτρονίων εντός του καναλιού θα αυξηθούν. Όταν το VGS είναι θετικό τότε αυτή η περιοχή είναι η περιοχή ενίσχυσης. Ομοίως, όταν το VGS είναι αρνητικό, τότε αυτή η περιοχή είναι γνωστή ως περιοχή εξάντλησης.

Εξάντληση Χαρακτηριστικά μεταφοράς καναλιού MOSFET N

MOSFET εξάντλησης N καναλιού Χαρακτηριστικά μεταφοράς

Η κύρια σχέση μεταξύ του ID και του Vgs μπορεί να εκφραστεί μέσω ID = IDSS (1-VGS/VP)^2. Χρησιμοποιώντας αυτήν την έκφραση, μπορούμε να βρούμε την τιμή ID για το Vgs.

Χαρακτηριστικά αποστράγγισης MOSFET εξάντλησης καναλιού P

Τα χαρακτηριστικά αποστράγγισης του MOSFET εξάντλησης καναλιού P φαίνονται παρακάτω. Εδώ, η τάση VDS είναι αρνητική και η τάση Vgs είναι θετική. Μόλις συνεχίσουμε να αυξάνουμε το Vgs, τότε το Id (ρεύμα αποστράγγισης) θα μειωθεί. Στην τάση αποσύνδεσης, αυτό το Id( ρεύμα αποστράγγισης) θα γίνει μηδέν. Μόλις το VGS είναι αρνητικό, τότε η τιμή ID θα είναι ακόμη μεγαλύτερη από το IDSS.

Χαρακτηριστικά μεταφοράς MOSFET εξάντλησης καναλιού P

Τα χαρακτηριστικά μεταφοράς του MOSFET εξάντλησης καναλιών P φαίνονται παρακάτω, το οποίο είναι μια κατοπτρική εικόνα των χαρακτηριστικών μεταφοράς MOSFET εξάντλησης n καναλιών. Εδώ μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι το ρεύμα αποστράγγισης ενισχύεται στη θετική περιοχή VGS από το σημείο αποκοπής μέχρι το IDSS και στη συνέχεια συνεχίζει να αυξάνεται όταν αυξάνεται η αρνητική τιμή VGS.

Χαρακτηριστικά αποστράγγισης & μεταφοράς MOSFET εξάντλησης καναλιού P

Εφαρμογές

Οι εφαρμογές MOSFET εξάντλησης περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

Αυτό το MOSFET εξάντλησης μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κυκλώματα πηγής σταθερού ρεύματος και γραμμικού ρυθμιστή ως α διέλευση τρανζίστορ .
Αυτά χρησιμοποιούνται ευρέως σε ένα βοηθητικό κύκλωμα τροφοδοσίας εκκίνησης.
Κανονικά, αυτά τα MOSFET ενεργοποιούνται όταν δεν εφαρμόζεται τάση, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να μεταφέρουν ρεύμα σε κανονικές συνθήκες. Έτσι αυτό χρησιμοποιείται σε ψηφιακά λογικά κυκλώματα ως αντίσταση φορτίου.
Αυτά χρησιμοποιούνται για κυκλώματα flyback εντός IC PWM.
Αυτά χρησιμοποιούνται σε διακόπτες τηλεπικοινωνιών, ρελέ στερεάς κατάστασης και πολλά άλλα.
Αυτό το MOSFET χρησιμοποιείται σε κυκλώματα σάρωσης τάσης, κυκλώματα παρακολούθησης ρεύματος, κυκλώματα οδήγησης συστοιχιών led κ.λπ.

Έτσι, αυτή είναι μια επισκόπηση μιας λειτουργίας εξάντλησης MOSFET – λειτουργεί με εφαρμογές. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, τι είναι η λειτουργία βελτίωσης MOSFET;