Побољшање МОСФЕТ-а: рад, разлике и његове примене

МОСФЕТ (метал–оксид–полупроводнички ФЕТ) је једна врста транзистора са ефектом поља са изолованим гејтом који се углавном користи за појачавање или пребацивање сигнала. Сада се у аналогним и дигиталним колима, МОСФЕТ-ови користе чешће у поређењу са БЈТс . МОСФЕТ-ови се углавном користе у појачавачима због своје бесконачне улазне импедансе, тако да омогућава појачалу да ухвати скоро сав долазни сигнал. Главна корист од МОСФЕТ у поређењу са БЈТ-ом је да он не захтева скоро никакву улазну струју за контролу струје оптерећења. МОСФЕТ-ови су класификовани у два типа МОСФЕТ-а за побољшање и МОСФЕТ-а за исцрпљивање. Дакле, овај чланак пружа кратке информације о побољшање МОСФЕТ-а – рад са апликацијама.

Шта је МОСФЕТ типа побољшања?

МОСФЕТ који ради у режиму побољшања познат је као Е-МОСФЕТ или побољшани мосфет. Режим побољшања значи да кад год се напон према терминалу гејта овог МОСФЕТ-а повећа, тада ће се струјни ток повећавати више од одвода до извора све док не достигне највиши ниво. Овај МОСФЕТ је уређај са три терминала контролисан напоном где су терминали извор, капија и одвод.

Карактеристике ових МОСФЕТ-ова су мала дисипација снаге, једноставна производња и мала геометрија. Дакле, ове карактеристике ће их користити унутар интегрисаних кола. Не постоји пут између дрена (Д) и извора (С) овог МОСФЕТ-а када се не примењује напон између терминала гејта и извора. Дакле, примена напона од капије до извора ће побољшати канал, чинећи га способним да спроводи струју. Ово својство је главни разлог да се овај уређај назове МОСФЕТ модом побољшања.

Симбол за побољшање МОСФЕТ-а

Симболи МОСФЕТ побољшања за П-канал и Н-канал су приказани испод. У доњим симболима можемо приметити да је испрекидана линија једноставно повезана од извора до терминала супстрата, што означава тип мода побољшања.

Проводљивост у ЕМОСФЕТ-овима се повећава повећањем оксидног слоја, који додаје носиоце набоја ка каналу. Обично је овај слој познат као слој инверзије.

Канал у овом МОСФЕТ-у је формиран између Д (одвод) и С (извор). Код типа Н канала користи се супстрат П-типа, док се код типа П-канала користи супстрат Н-типа. Овде проводљивост канала због носилаца наелектрисања углавном зависи од канала П или Н типа.

Принцип рада Мосфета побољшања

Енханцемент МОСФЕТ типа су обично искључени, што значи да када је МОСФЕТ типа побољшања повезан, неће бити протока струје од одвода терминала (Д) до извора (С) када се на његовом терминалу гејта не да напон. Ово је разлог да се овај транзистор назове а обично искључен уређај .

Слично томе, ако се напон преда терминалу гејта овог МОСФЕТ-а, онда ће канал дрејн-извор постати много мање отпоран. Када се напон од гејта до терминала извора повећа, онда ће се ток струје од дрејна до терминала извора такође повећати све док се највећа струја не доведе од одводног терминала до извора.

Конструкција

Тхе конструкција појачања МОСФЕТ-а је приказано испод. Овај МОСФЕТ укључује трослојну капију, одвод и извор. Тело МОСФЕТ-а је познато као супстрат који је интерно повезан са извором. У МОСФЕТ-у, терминал металне капије из полупроводничког слоја је изолован слојем силицијум диоксида, иначе диелектричним слојем.

Овај ЕМОСФЕТ је конструисан од два материјала као што су полупроводници типа П и Н. Подлога даје физичку подршку уређају. Танак слој СиО и изванредан електрични изолатор једноставно покривају регион између терминала извора и одвода. На слоју оксида, метални слој формира електроду капије.

У овој конструкцији, два Н региона су раздвојена на удаљености од неколико микрометара преко лагано допиране подлоге п-типа. Ова два Н-регија се изводе као терминали за извор и одвод. На површини се развија танак изолациони слој који је познат као силицијум диоксид. Носачи набоја попут рупа направљених на овом слоју ће успоставити алуминијумске контакте и за извор и за одводне терминале.

Овај проводни слој функционише као терминална капија која је положена на СиО2 као и комплетна површина канала. Међутим, за проводљивост, не садржи никакав физички канал. У овој врсти МОСФЕТ-а за побољшање, супстрат п-типа је проширен на цео слој СиО2.

Рад

Рад ЕМОСФЕТ-а је када је ВГС 0В онда не постоји канал који ће повезати извор и одвод. Супстрат п-типа има само мали број термички произведених мањинских носилаца набоја попут слободних електрона, тако да је струја одвода нула. Из тог разлога, овај МОСФЕТ ће нормално бити ИСКЉУЧЕН.

Када је капија (Г) позитивна (+ве), онда она привлачи мањинске носиоце наелектрисања попут електрона са п-супстрата где ће се ови носиоци наелектрисања комбиновати кроз рупе испод слоја СиО2. Даље ВГС се повећава тада ће електрони имати довољно потенцијала да пређу и вежу се  и  више носилаца набоја, тј. електрона се таложе у каналу.

Овде се диелектрик користи да спречи кретање електрона кроз слој силицијум диоксида. Ова акумулација ће резултирати формирањем н-канала између терминала за одвод и извор. Дакле, ово може довести до генерисаног протока струје одвода кроз канал. Ова струја одвода је једноставно пропорционална отпору канала који даље зависи од носилаца наелектрисања привучених на +ве терминал капије.

Типови побољшања Тип МОСФЕТ-а

Доступне су у две врсте Н Цханнел Енханцемент МОСФЕТ и П Цханнел Енханцемент МОСФЕТ .

У типу побољшања Н канала, користи се лагано допирани п-супстрат и два јако допирана региона н-типа ће чинити терминале за извор и одвод. У овом типу Е-МОСФЕТ-а, већина носилаца наелектрисања су електрони. Молимо погледајте ову везу да бисте сазнали више о – Н-канални МОСФЕТ.

У типу П канала користи се лагано допирани Н-супстрат, а два јако допирана региона п-типа ће чинити терминале за извор и одвод. У овом типу Е-МОСФЕТ-а, већина носилаца наелектрисања су рупе. Молимо погледајте ову везу да бисте сазнали више о – П-канални МОСФЕТ .

Карактеристике

Карактеристике ВИ и одвода МОСФЕТ-а за побољшање н канала и побољшање п канала су размотрене у наставку.

Драин Цхарацтеристицс

Тхе Карактеристике одвода мосфета за побољшање Н канала приказани су у наставку. У овим карактеристикама можемо посматрати карактеристике одвода уцртане између Ид и Вдс за различите вредности Вгс као што је приказано на дијаграму, Као што видите да када се вредност Вгс повећа, тада ће се повећати и тренутни 'Ид'.

Параболична крива на карактеристикама ће показати локус ВДС где ће се Ид (одводна струја) заситити. На овом графикону је приказан линеарни или омски регион. У овом региону, МОСФЕТ може да функционише као отпорник контролисан напоном. Дакле, за фиксну вредност Вдс, када променимо вредност Вгс напона, ширина канала ће се променити или можемо рећи да ће се променити отпор канала.

Охмски регион је регион где се тренутни „ИДС“ повећава са повећањем вредности ВДС. Једном када су МОСФЕТ-ови дизајнирани да раде у омском подручју, онда се могу користити као појачала .

Напон капије у којој се транзистор укључује и почиње да тече струја кроз канал познат је као напон прага (ВТ или ВТХ). За Н-канал, ова гранична вредност напона се креће од 0,5В – 0,7В, док се за П-каналне уређаје креће од -0,5В до -0,8В.

Кад год је Вдс<Вгс-Вт & Вгс > Вт тада, у овом случају, МОСФЕТ ће радити у линеарном региону. Дакле, у овом региону може да функционише као а напонски контролисани отпорник .

У граничном подручју, када је напон Вгс <ВТ тада је струја кроз МОСФЕТ нула, иначе можемо рећи да ће МОСФЕТ остати у ОФФ стању.

Кад год се мосфет ради на десној страни локуса, можемо рећи да ради у регион засићења . Дакле, математички, кад год је Вгс напон > или = Вгс-Вт онда он ради у региону засићења. Дакле, ово је све о карактеристикама одвода у различитим регионима мосфета за побољшање.

Трансфер Цхарацтеристицс

Тхе карактеристике преноса мосфета за побољшање Н канала приказани су у наставку. Карактеристике преноса показују однос између улазног напона 'Вгс' и излазне одводне струје 'Ид'. Ове карактеристике у основи показују како се 'Ид' мења када се промене Вгс вредности. Дакле, из ових карактеристика можемо приметити да је струја одвода „Ид“ нула до граничног напона. Након тога, када повећамо вредност Вгс, тада ће се повећати 'Ид'.

Однос између тренутног 'Ид' и Вгс може се дати као Ид = к(Вгс-Вт)^2. Овде је „К“ константа уређаја која зависи од физичких параметара уређаја. Дакле, користећи овај израз, можемо сазнати вредност струје одвода за фиксну вредност Вгс.

П Цханнел Енханцемент МОСФЕТ

Тхе Карактеристике одвода мосфета за побољшање П канала приказани су у наставку. Овде ће Вдс и Вгс бити негативни. Струја одвода 'Ид' ће се напајати од извора до терминала за одвод. Као што можемо приметити из овог графикона, када Вгс постане негативнији онда ће се и струја одвода „Ид“ повећати.

Када је Вгс >ВТ, онда ће овај МОСФЕТ радити у граничном подручју. Слично томе, ако посматрате карактеристике преноса овог МОСФЕТ-а, онда ће то бити слика у огледалу Н-канала.

Апликације

Биасинг оф Енханцемент МОСФЕТ

Уопштено говорећи, МОСФЕТ за побољшање (Е-МОСФЕТ) је пристрасан или са пристрасношћу делиоца напона, иначе одводи повратну спрегу. Али Е-МОСФЕТ не може бити пристрасан са самопристрасношћу и нултом пристрасношћу.

Пристрасност разделника напона

Пристрасност разделника напона за Н канални Е-МОСФЕТ је приказана испод. Пристрасност разделника напона је слична кругу разделника који користи БЈТ. У ствари, МОСФЕТ-у за побољшање Н-канала потребан је гејт терминал који је виши од његовог извора, баш као што је НПН БЈТ-у потребан основни напон који је већи у поређењу са његовим емитером.

У овом колу, отпорници попут Р1 и Р2 се користе за прављење разделног кола за успостављање напона на капији.

Када је извор Е-МОСФЕТ-а директно повезан на ГНД онда је ВГС = ВГ. Дакле, потенцијал преко отпорника Р2 мора бити постављен изнад ВГС(тх) за правилан рад са Е-МОСФЕТ карактеристичном једначином као што је И _Д = К (В _ГС -ИН _ГС (тх))^2.

Познавањем вредности ВГ, карактеристична једначина Е-МОСФЕТ-а се користи за утврђивање струје одвода. Али константа уређаја „К“ је једини фактор који недостаје који се може израчунати за било који одређени уређај у зависности од ВГС (укључено) и ИД (укључено) координатног пара.

Константа 'К' је изведена из карактеристичне једначине Е-МОСФЕТ-а као што је К = И _Д /(ИН _ГС -ИН _ГС (тх))^2.

К = И _Д /(ИН _ГС -ИН _ГС (тх))^2.

Дакле, ова вредност се користи за друге тачке пристрасности.

Драин Феедбацк Биас

Ово одступање користи радну тачку „укључено“ на горе поменутој карактеристичној кривој. Идеја је да се успостави струја одвода кроз одговарајући избор отпорника за напајање и одвод. Прототип повратног кола за одвод је приказан испод.

Ово је прилично једноставно коло које користи неке основне компоненте. Ова операција се разуме применом КВЛ-а.

ИН _ДД = В _РД + В _РГ + В _ГС

ИН _ДД = И _Д Р _Д + И _Г Р _Г + В _ГС

Овде је струја гејта безначајна па ће горња једначина постати

ИН _ДД =И _Д Р _Д +В _ГС

а такође и В _{ДС =} ИН _ГС

Тако,

ИН _ГС =В _ДС = В _ДД − И _Д Р _Д

Ова једначина се може користити као основа за дизајн струјног кола.

Енханцемент МОСФЕТ вс Деплетион МОСФЕТ

Разлика између мосфета за побољшање и мосфета за исцрпљивање укључује следеће.

Молимо погледајте ову везу да бисте сазнали више о – Режим исцрпљивања МОСФЕТ .

Тхе примене Енханцемент МОСФЕТ-а укључи следеће.

• Генерално, МОСФЕТ-ови за побољшање се користе у склоповима за пребацивање, појачало и инвертер.
• Они се користе у различитим драјверима мотора, дигиталним контролерима и ИЦ-овима енергетске електронике.
• Користи се у дигиталној електроници.

Дакле, ово је све о прегледу побољшања МОСФЕТ – ради са апликацијама. Е-МОСФЕТ се може набавити у верзијама велике и мале снаге које раде само у режиму побољшања. Ево питања за вас, шта је то деплетион МОСФЕТ?