Spiegazione dettagliata di u schema di principiu di travagliu di MOSFET | Analisi di a struttura interna di FET

MOSFET hè unu di i cumpunenti più basi in l'industria di i semiconduttori. In i circuiti elettronichi, MOSFET hè generalmente utilizatu in circuiti amplificatori di putenza o circuiti di alimentazione di commutazione è hè largamente utilizatu. Sottu,OLUKEYvi darà una spiegazione dettagliata di u principiu di travagliu di MOSFET è analizà a struttura interna di MOSFET.

Chì ghjèMOSFET

MOSFET, Transistor à Effettu Filed Semiconductor di Metal Oxide (MOSFET). Hè un transistor à effettu di campu chì pò esse largamente utilizatu in circuiti analogichi è circuiti digitale. Sicondu a diffarenza di polarità di u so "canale" (trasportatore di travagliu), pò esse divisu in dui tipi: "N-type" è "P-type", chì sò spessu chjamati NMOS è PMOS.

Principiu di travagliu MOSFET

MOSFET pò esse divisu in tippu di rinfurzà è tippu di depletion secondu u modu di travagliu. U tipu di rinfurzà si riferisce à u MOSFET quandu ùn hè micca appiicata tensione di bias è ùn ci hè micca cuncanal ductive. U tipu di depletion si riferisce à u MOSFET quandu ùn hè micca applicata una tensione bias. Apparirà un canale conduttivu.

In l'applicazioni attuali, ci sò solu MOSFET di tippu di rinfurzà di u canale N è di u tippu P-channel. Siccomu i NMOSFET anu una piccula resistenza di u statu è sò faciuli di fabricà, NMOS hè più cumuni di PMOS in applicazioni reali.

Modu di rinfurzà MOSFET

Ci sò dui junctions PN back-to-back trà u drain D è a fonte S di u MOSFET in modu di rinforzamentu. Quandu a tensione di porta-surghjente VGS = 0, ancu s'ellu hè aghjuntu u voltage di drain-source VDS, ci hè sempre una junction PN in un statu di polarizazione inversa, è ùn ci hè micca un canale conduttivu trà u drain è a surgente (nessun flussu di corrente). ). Dunque, a corrente di drenu ID = 0 in questu mumentu.

À questu tempu, si aghjunghjenu una tensione in avanti trà a porta è a fonte. Vale à dì, VGS> 0, allora un campu elettricu cù a porta allinata cù u sustrato di siliciu di tipu P serà generatu in a strata isolante SiO2 trà l'elettrodu di a porta è u sustrato di siliciu. Perchè a capa d'ossidu hè insulating, a tensione VGS applicata à a porta ùn pò micca pruduce corrente. Un condensatore hè generatu da i dui lati di a capa d'ossidu, è u circuitu equivalente VGS carica stu condensatore (capacitor). È generà un campu elettricu, cum'è VGS cresce lentamente, attrattu da a tensione positiva di a porta. Un gran numaru di l'elettroni s'acumule nantu à l'altra parte di stu condensatore (condensatore) è creanu un canale conduttivu N-tipu da u drain à a fonte. Quandu VGS supera a tensione di accensione VT di u tubu (in generale circa 2V), u tubu N-canale principia à cunducerà, generendu un ID di corrente di drain. Chjamemu a tensione di a porta-surghjente quandu u canali prima principia à generà a tensione di attivazione. Generalmente spressione cum'è VT.

U cuntrollu di a dimensione di a tensione di a porta VGS cambia a forza o a debulezza di u campu elettricu, è l'effettu di cuntrullà a dimensione di l'ID currenti di drenu pò esse rializatu. Questu hè ancu una funzione impurtante di i MOSFET chì utilizanu campi elettrici per cuntrullà u currente, per quessa sò ancu chjamati transistori à effettu di campu.

Struttura interna MOSFET

Nantu à un sustrato di siliciu di tipu P cù una cuncentrazione di impurità bassa, sò fatti dui regioni N + cun una concentrazione di impurità alta, è dui elettrodi sò tirati da l'aluminiu metallicu per serve cum'è u drain d è a fonte s rispettivamente. Allora a superficia di semiconductor hè cupertu cù una strata insulating di diossidu di siliciu (SiO2) estremamente magre, è un elettrodu d'aluminiu hè stallatu nantu à a capa insulating trà u drain è a fonte per serve cum'è a porta g. Un elettrodu B hè ancu tiratu fora nantu à u sustrato, furmendu un MOSFET in modu di rinfurzà N-canale. U stessu hè veru per a furmazione interna di MOSFET di tippu P-channel enhancement.

Simboli di circuitu MOSFET N-channel è P-channel MOSFET

A stampa sopra mostra u simbulu di circuitu di MOSFET. In a stampa, D hè u drenu, S hè a fonte, G hè a porta, è a freccia in u mità rapprisenta u sustrato. Se a freccia punta à l'internu, indica un MOSFET à canale N, è se a freccia punta à l'esterno, indica un MOSFET à canale P.

Dual N-channel MOSFET, dual P-channel MOSFET è N + P-channel MOSFET simboli di circuitu

In fatti, durante u prucessu di fabricazione MOSFET, u sustrato hè cunnessu à a surgente prima di abbandunà a fabbrica. Per quessa, in i reguli di a simbulugia, u simbulu di freccia chì rapprisenta u sustrato deve ancu esse cunnessu à a fonte per distingue u drenu è a fonte. A polarità di a tensione utilizata da MOSFET hè simile à u nostru transistor tradiziunale. U canali N hè simile à un transistor NPN. U drain D hè cunnessu à l'elettrodu pusitivu è a fonte S hè cunnessu à l'elettrodu negativu. Quandu a porta G hà una tensione pusitiva, un canale cunduttivu hè furmatu è u MOSFET N-canale cumencia à travaglià. In u listessu modu, u canali P hè simile à un transistor PNP. U drenu D hè cunnessu à l'elettrodu negativu, a fonte S hè cunnessu à l'elettrodu pusitivu, è quandu a porta G hà una tensione negativa, un canale cunduttivu hè furmatu è u MOSFET P-channel cumencia à travaglià.

Principiu di perdita di commutazione MOSFET

Ch'ella sia NMOS o PMOS, ci hè una resistenza interna di cunduzzione generata dopu ch'ella hè attivata, perchè u currente cunsumà energia nantu à sta resistenza interna. Sta parte di l'energia cunsumata hè chjamata cunduzzione. A selezzione di un MOSFET cù una piccula resistenza interna di cunduzzione riducerà efficacemente u cunsumu di cunduzzione. A resistenza interna attuale di i MOSFET di bassa putenza hè generalmente intornu à decine di milliohms, è ci sò ancu parechji milliohms.

Quandu MOS hè attivatu è finitu, ùn deve esse realizatu in un mumentu. A tensione in i dui lati di u MOS averà una diminuzione efficace, è u currente chì passa per ellu hà da esse un aumentu. Duranti stu periodu, a perdita di u MOSFET hè u pruduttu di a tensione è u currente, chì hè a perdita di cambiamentu. In generale, e perdite di commutazione sò assai più grande di e perdite di cunduzione, è più veloce hè a frequenza di commutazione, più grande sò e perdite.

Diagramma di perdita di commutazione MOS

U pruduttu di voltage è currente à u mumentu di a cunduzzione hè assai grande, risultatu in perdite assai grande. Perdite di cambiamentu pò esse ridutta in dui maneri. Unu hè di riduce u tempu di commutazione, chì ponu efficacemente riduce a perdita durante ogni turn-on; l'altru hè di riduce a freccia di cunversione, chì pò riduce u numeru di switches per unità di tempu.

U sopra hè una spiegazione dettagliata di u schema di principiu di travagliu di MOSFET è analisi di a struttura interna di MOSFET. Per sapè di più nantu à MOSFET, benvenutu à cunsultà OLUKEY per furnisce un supportu tecnicu MOSFET!