Полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET, MOS-FET или MOS FET) — это тип полевого транзистора (FET), чаще всего изготавливаемый путем контролируемого окисления кремния. Он имеет изолированный затвор, напряжение которого определяет проводимость устройства.
Его главная особенность заключается в том, что между металлическим затвором и каналом находится изолирующий слой из диоксида кремния, поэтому он имеет высокое входное сопротивление (до 1015 Ом). Он также делится на N-канальную трубку и P-канальную трубку. Обычно подложка (подложка) и источник S соединены вместе.
В соответствии с различными режимами проводимости МОП-транзисторы делятся на тип усиления и тип истощения.
Так называемый тип усиления означает: когда VGS=0, трубка находится в состоянии отсечки. После добавления правильного VGS большинство несущих притягиваются к затвору, тем самым «усиливая» несущие в этой области и образуя проводящий канал. .
Режим истощения означает, что когда VGS=0, канал формируется. При добавлении правильного VGS большинство носителей могут выйти из канала, тем самым «истощая» носители и выключая трубку.
Определите причину: входное сопротивление JFET составляет более 100 МОм, а крутизна очень высока, когда затвор ведется, магнитное поле внутреннего пространства очень легко обнаружить сигнал данных рабочего напряжения на затворе, так что трубопровод имеет тенденцию быть на высоте или имеет тенденцию быть включенным-выключенным. Если к затвору немедленно добавить напряжение индукции тела, поскольку электромагнитные помехи ключа сильны, описанная выше ситуация будет более существенной. Если стрелка измерителя резко отклоняется влево, это означает, что трубопровод стремится вверх, резистор сток-исток RDS расширяется, а величина тока сток-исток уменьшается IDS. И наоборот, стрелка счетчика резко отклоняется вправо, указывая на то, что трубопровод имеет тенденцию к двухпозиционному режиму, RDS идет вниз, а IDS идет вверх. Однако точное направление отклонения стрелки счетчика должно зависеть от положительного и отрицательного полюсов индуцированного напряжения (рабочее напряжение положительного направления или рабочего напряжения обратного направления) и рабочей средней точки трубопровода.
МОП-транзистор WINSOK DFN3x3
Если взять в качестве примера канал N, то он выполнен на кремниевой подложке P-типа с двумя высоколегированными диффузионными областями истока N+ и диффузионными областями стока N+, а затем выведены электрод истока S и электрод стока D соответственно. Источник и подложка внутренне связаны и всегда поддерживают одинаковый потенциал. Когда сток подключен к положительной клемме источника питания, а исток подключен к отрицательной клемме источника питания и VGS=0, ток канала (т.е. ток стока) ID=0. По мере постепенного увеличения VGS, привлекаемого положительным напряжением на затворе, между двумя диффузионными областями индуцируются отрицательно заряженные неосновные носители, образуя канал N-типа от стока к истоку. Когда VGS превышает напряжение включения лампы VTN (обычно около +2 В), N-канальная лампа начинает проводить ток, образуя ток стока ID.
VMOSFET (ВМОСФЕТ), его полное название — МОП-транзистор с V-образной канавкой. Это недавно разработанное высокоэффективное устройство переключения мощности после MOSFET. Он не только унаследовал высокий входной импеданс MOSFET (≥108 Вт), но и малый ток возбуждения (около 0,1 мкА). Он также обладает превосходными характеристиками, такими как высокое выдерживаемое напряжение (до 1200 В), большой рабочий ток (1,5–100 А), высокая выходная мощность (1–250 Вт), хорошая линейность крутизны и быстрая скорость переключения. Именно потому, что он сочетает в себе преимущества электронных ламп и силовых транзисторов, он широко используется в усилителях напряжения (усиление напряжения может достигать тысяч раз), усилителях мощности, импульсных источниках питания и инверторах.
Как мы все знаем, затвор, исток и сток традиционного МОП-транзистора находятся примерно в одной горизонтальной плоскости кристалла, и его рабочий ток в основном течет в горизонтальном направлении. Трубка VMOS другая. Он имеет две основные конструктивные особенности: во-первых, металлические ворота имеют V-образную структуру канавок; во-вторых, он имеет вертикальную проводимость. Поскольку сток проводится с задней стороны кристалла, ID не течет горизонтально вдоль кристалла, а начинается из сильнолегированной области N+ (источник S) и течет в слаболегированную область N-дрейфа через P-канал. Наконец, он достигает вертикально вниз, чтобы отвести D. Поскольку площадь поперечного сечения потока увеличивается, через него могут проходить большие токи. Поскольку между затвором и чипом имеется изолирующий слой из диоксида кремния, это по-прежнему МОП-транзистор с изолированным затвором.
Преимущества использования:
МОП-транзистор — это элемент, управляемый напряжением, а транзистор — элемент, управляемый током.
МОП-транзисторы следует использовать, когда от источника сигнала можно получать лишь небольшой ток; Транзисторы следует использовать, когда напряжение сигнала низкое и из источника сигнала можно получить больший ток. В МОП-транзисторах для проведения электричества используются основные носители, поэтому его называют униполярным устройством, а в транзисторах для проведения электричества используются как основные, так и неосновные носители, поэтому его называют биполярным устройством.
Исток и сток некоторых МОП-транзисторов можно использовать взаимозаменяемо, а напряжение затвора может быть положительным или отрицательным, что делает их более гибкими, чем триоды.
MOSFET может работать в условиях очень малого тока и очень низкого напряжения, а процесс его производства позволяет легко интегрировать множество MOSFET в кремниевый чип. Поэтому MOSFET широко используются в больших интегральных схемах.
Олуек МОП-транзистор SOT-23N
Соответствующие прикладные характеристики MOSFET и транзистора
1. Исток s, затвор g и сток d полевого МОП-транзистора соответствуют эмиттеру e, базе b и коллектору c транзистора соответственно. Их функции схожи.
2. МОП-транзистор представляет собой устройство тока, управляемое напряжением, iD контролируется vGS, а его коэффициент усиления gm, как правило, невелик, поэтому способность усиления МОП-транзистора плохая; транзистор представляет собой устройство тока, управляемое током, а iC управляется iB (или iE).
3. Затвор МОП-транзистора почти не потребляет ток (ig»0); в то время как база транзистора всегда потребляет определенный ток, когда транзистор работает. Следовательно, входное сопротивление затвора МОП-транзистора выше входного сопротивления транзистора.
4. МОП-транзистор состоит из нескольких несущих, участвующих в проводимости; Транзисторы имеют две несущие, мультинесущие и неосновные, участвующие в проводимости. На концентрацию неосновных носителей сильно влияют такие факторы, как температура и радиация. Следовательно, МОП-транзисторы имеют лучшую температурную стабильность и более высокую радиационную стойкость, чем транзисторы. МОП-транзисторы следует использовать там, где условия окружающей среды (температура и т. д.) сильно различаются.
5. Когда металл истока и подложка МОП-транзистора соединены вместе, исток и сток могут использоваться взаимозаменяемо, а характеристики изменяются незначительно; тогда как при взаимозаменяемом использовании коллектора и эмиттера триода характеристики сильно различаются. Значение β будет значительно уменьшено.
6. Коэффициент шума MOSFET очень мал. МОП-транзисторы следует по возможности использовать во входном каскаде малошумящих схем усилителей и схем, требующих высокого отношения сигнал/шум.
7. И МОП-транзистор, и транзистор могут образовывать различные схемы усилителя и схемы переключения, но первый имеет простой производственный процесс и обладает преимуществами низкого энергопотребления, хорошей термической стабильности и широкого диапазона рабочего напряжения источника питания. Поэтому он широко используется в больших и очень больших интегральных схемах.
8. Транзистор имеет большое сопротивление открытого состояния, а МОП-транзистор имеет небольшое сопротивление открытого состояния, всего несколько сотен мОм. В современных электрических устройствах МОП-транзисторы обычно используются в качестве переключателей, и их эффективность относительно высока.
WINSOK SOT-323 инкапсуляция MOSFET
МОП-транзистор против биполярного транзистора
МОП-транзистор — это устройство, управляемое напряжением, и затвор практически не потребляет ток, тогда как транзистор — это устройство, управляемое током, и база должна потреблять определенный ток. Поэтому, когда номинальный ток источника сигнала чрезвычайно мал, следует использовать MOSFET.
МОП-транзистор представляет собой проводник с несколькими несущими, при этом в проводимости участвуют обе несущие транзистора. Поскольку концентрация неосновных носителей очень чувствительна к внешним условиям, таким как температура и радиация, MOSFET больше подходит для ситуаций, когда окружающая среда сильно меняется.
Помимо использования в качестве усилителей и управляемых переключателей, таких как транзисторы, МОП-транзисторы также можно использовать в качестве переменных линейных резисторов, управляемых напряжением.
Исток и сток MOSFET имеют симметричную структуру и могут использоваться взаимозаменяемо. Напряжение затвор-исток MOSFET в режиме истощения может быть положительным или отрицательным. Следовательно, использование МОП-транзисторов более гибко, чем транзисторов.
Время публикации: 13 октября 2023 г.
