Почему МОП-транзисторы управляются по напряжению?

МОП-транзисторы (металлооксидно-полупроводниковые полевые транзисторы) называются устройствами, управляемыми напряжением, главным образом потому, что принцип их работы основан главным образом на контроле напряжения затвора (Vgs) над током стока (Id), а не на токе для его управления, как Так обстоит дело с биполярными транзисторами (такими как BJT). Ниже приводится подробное объяснение МОП-транзистора как устройства, управляемого напряжением:

Принцип работы

Управление напряжением на затворе:Сердцем МОП-транзистора является структура между его затвором, истоком и стоком, а также изолирующий слой (обычно диоксид кремния) под затвором. Когда на затвор подается напряжение, под изолирующим слоем создается электрическое поле, которое изменяет проводимость области между истоком и стоком.

Формирование проводящего канала:Для N-канальных МОП-транзисторов, когда напряжение затвора Vgs достаточно велико (выше определенного значения, называемого пороговым напряжением Vt), электроны в подложке P-типа под затвором притягиваются к нижней стороне изолирующего слоя, образуя N-канальный МОП-транзистор. тип проводящего канала, который обеспечивает проводимость между истоком и стоком. И наоборот, если Vgs ниже Vt, проводящий канал не формируется и МОП-транзистор находится в режиме отсечки.

Контроль тока стока:величина тока стока Id в основном контролируется напряжением на затворе Vgs. Чем выше Vgs, тем шире формируется проводящий канал и тем больше ток стока Id. Это соотношение позволяет МОП-транзистору действовать как устройство тока, управляемое напряжением.

Преимущества пьезоэлектрической характеристики

Высокий входной импеданс:Входное сопротивление МОП-транзистора очень велико из-за изоляции затвора и области исток-сток изолирующим слоем, а ток затвора практически равен нулю, что делает его полезным в схемах, где требуется высокое входное сопротивление.

Низкий уровень шума:МОП-транзисторы генерируют относительно низкий уровень шума во время работы, в основном благодаря их высокому входному сопротивлению и униполярному механизму проводимости несущей.

Быстрая скорость переключения:Поскольку МОП-транзисторы являются устройствами, управляемыми напряжением, скорость их переключения обычно выше, чем у биполярных транзисторов, которым приходится проходить процесс накопления и высвобождения заряда во время переключения.

Низкое энергопотребление:Во включенном состоянии сопротивление сток-исток (RDS(on)) MOSFET относительно низкое, что помогает снизить энергопотребление. Кроме того, в состоянии отсечки статическое энергопотребление очень низкое, поскольку ток затвора практически равен нулю.

Подводя итог, можно сказать, что МОП-транзисторы называются устройствами, управляемыми напряжением, поскольку принцип их работы во многом зависит от управления током стока напряжением затвора. Эта характеристика, управляемая напряжением, делает МОП-транзисторы перспективными для широкого спектра применений в электронных схемах, особенно там, где требуется высокий входной импеданс, низкий уровень шума, высокая скорость переключения и низкое энергопотребление.