MOSFET - מה זה? יישום ואימות של טרנזיסטורים

במאמר זה תוכלו ללמוד על טרנזיסטורים, MOSFET, כלומר, חלק מן המעגל שם. כל טרנזיסטור אפקט סוג שדה, אשר קלט הוא מבודד חשמלי מערוץ הנשיאה הנוכחי העיקרי. וזה למה זה נקרא טרנזיסטור אפקט שדה עם שער מבודד. הסוג הנפוץ ביותר של כזה טרנזיסטור אפקט שדה, אשר משמש בסוגים רבים של מעגלים אלקטרוניים, שנקרא טרנזיסטור אפקט שדה טרנזיסטור מתכת-תחמוצת-מוליכים למחצה המבוססים או המעבר MOS (קיצור מקוצר של אלמנט זה).

מהי MOSFET?

MOSFET הוא FET מבוקר-מתח, שונה מן השדה שיש לו אלקטרודה שער "תחמוצת מתכת" אשר מבודד חשמלי המוליכים למחצה n-channel או p-channel העיקריים עם שכבה דקה מאוד של חומר בידוד. ככלל, הוא סיליקה (ואם פשוטה, הזכוכית).

אלקטרודה שער אולטרה-דקה מבודדת מתכת זו יכולה להיחשב צלחת קבל אחד. שליטת קלט בידוד הופך את ההתנגדות של MOSFET היא גבוהה מאוד, כמעט אינסופית.

כמו השדה, הטרנזיסטורים MOS יש עכבת קלט גבוהה מאוד. זה יכול בקלות לצבור כמות גדולה של חשמל סטטי, המביא לפגיעה, אם לא מוגן בקפידה על ידי שרשרת.

הבדלים לעומת טרנזיסטורי אפקט שדה MOSFET

ההבדל העיקרי מתחום הוא כי טרנזיסטורי MOSFET זמין בשתי צורות בסיסיות:

1. דלדול - טרנזיסטור דורש מתח שער קוד עבור המכשיר עובר אל "OFF". דלדול MOSFET מצב שקולה "סגור בדרך כלל" מתג.
2. רוויה - טרנזיסטור דורשת מתח שער קוד כדי להפעיל את המכשיר. רווח המצב MOSFET שווה מתג עם "בדרך כלל סגור" אנשי קשר.

סמלים של טרנזיסטורים על מעגלים

השורה בין החיבורים של בריחה ומקור היא ערוץ המוליכים למחצה. אם התרשים אשר מציג את טרנזיסטורים MOSFET, זה מיוצג על ידי קו שומן מוצק, האלמנט פועל במצב דלדול. מאז הנוכחי יכול לנבוע בריחת פוטנציאל שער אפס. אם הערוץ מוצג קו פנטום או קו שבור, הטרנזיסטור פועלת במצב הרוויה בגלל נוכחי זורמת עם פוטנציאל שער אפס. בכיוון החץ מצביע על ערוץ מוליך או מסוג p מוליכים למחצה מסוג p. וטרנזיסטורים המקומי מיועד באותו אופן כמו עמיתיהם הזרים שלהם.

המבנה הבסיסי של טרנזיסטור MOSFET

העיצוב של MOSFET (כלומר, תיאר בפירוט במאמר) הוא מאוד שונה מהשדה. שני הסוגים של טרנזיסטורים משמשים השדה החשמלי שנוצר על ידי מתח השער. כדי לשנות את הזרימה של נושאי מטען, אלקטרוני n-channel או פתח-פ הערוץ דרך ערוץ המקור-לטמיון semiconductive. אלקטרודה השער מושמת על גבי שכבת בידוד דקה מאוד ויש לו זוג אזורים מסוג p הקטנים ממש מתחת אלקטרודות לטמיון והמקור.

לא ישים שום הגבלה על ידי טרנזיסטור MOS מכשיר שער מבודד. לכן אפשר להתחבר אל השער של מקור MOSFET באחת הקוטביות (חיובית או שלילית). ראוי לציין כי יותר טרנזיסטורים קרובות מיובאים מאשר עמיתיהם המקומיים שלהם.

זה עושה התקני MOSFET שימושיים במיוחד כמו מתגים אלקטרוניים או מכשירי היגיון, כי בלי השפעה מבחוץ, הם בדרך כלל לא להוליך זרם. הסיבה להתנגדות שער קלט גבוה זו. לכן, הוא קטן מאוד או שליטה אפסית הוא הכרחית עבור טרנזיסטורי MOS. מכיוון שהם מכשירים נשלטים אנרגיה חיצונית.

MOSFET מצב דלדול

מצב דלדול מתרחש בתדירות נמוכה הרבה יותר מאשר מצב הרווח ללא מתח ההטיה להחיל את השער. כלומר, הערוץ מחזיק במתח שער אפס, ולכן, המכשיר "סגור בדרך כלל". התרשימים משמשים כדי להפנות קו מוצק בדרך כלל נסגרו ערוץ מוליך.

עבור טרנזיסטור N-ערוץ דלדול MOS, מתח שער-מקור שלילי הוא שלילי, זה יהיה לרוקן (ומכאן שמו) של האלקטרונים החופשיים טרנזיסטור ערוץ הניצוח שלה. כמו כן עבור הטרנזיסטור p-channel MOS הוא הדלדול של מתח שער קוד חיובי, הערוץ יהיה לרוקן חורים חינם שלהם, הזזת המכשיר במצב שאינו מנהלים. אבל ההמשכיות של הטרנזיסטור אינה תלויה במה אופן פעולה.

במילים אחרות, תעלת N MOSFET מצב דלדול:

1. המתח החיובי בבית לטמיון הוא מספר גדול יותר של אלקטרונים נוכחיים.
2. זה אומר פחות מתח שלילי זרם של אלקטרונים.

גם ההפך נכון עבור טרנזיסטורי ערוצי p. בעוד MOSFET מצב דלדול שווה "רגיל פתוח" מתג.

N-ערוץ טרנזיסטור MOS במצב דלדול,

דלדול MOSFET מצב בנוי באותה הצורה כמו זו של טרנזיסטורים-אפקט שדה. יתר על כן, הערוץ-המקור לטמיון - שכבת מוליך עם אלקטרונים וחורים, אשר שוהה מסוג n או ערוצים מסוג p. כזה סימום ערוץ יוצר שביל מוליך התנגדות נמוך בין לטמיון ואת המקור למתח אפס. באמצעות טרנזיסטורים הבוחן יכול לערוך מדידות של זרמים ומתחים על התפוקה לתשומה שלה.

רווח מצב MOSFET

שכיח יותר טרנזיסטורים MOSFET הוא מצב רווח, היא חזרה למצב דלדול. יש מנהלת הערוץ המסומם קל או undoped, מה שהופך אותו שאינם מוליכות. זה מוביל העובדה שהמכשיר במצב סרק לא מוליך (כאשר מתח ההטיה השער הוא אפס). התרשימים כדי לתאר סוג זה טרנזיסטורי MOS משמש קו שבור כדי לציין שבדרך כלל ערוץ פתוח ניצוח.

כדי לשפר את הזרם לטמיון טרנזיסטור N-ערוץ MOS יזרום רק כאשר מתח השער להחיל את השער יותר מאשר מתח הסף. באמצעות הפעלת זרם חיובי לשער של MOSFET מסוג p (כלומר, מצבי פעולה, מיתוג מעגלים מתוארים במאמר) מושך אלקטרונים יותר בכיוון של שכבת תחמוצת סביב השער, ובכך להגדיל את הרווח (ומכאן שמו) של עובי ערוץ, ומאפשר זרימה חופשית יותר הנוכחי.

תכונות מצב רווח

הגדלת מתח שער חיובי תגרום להופעת עמידות בערוץ. זה לא יציג את בוחן טרנזיסטור, זה יכול רק לוודא את תקינות מעברים. כדי להפחית צמיחה נוספת, יש צורך להגדיל את הזרם לטמיון. במילים אחרות, כדי לשפר את תעלת N MOSFET מצב:

1. טרנזיסטור איתות חיובי מיתרגם מצב ניצוח.
2. אין אות או הערך השלילי שלה מיתרגם הטרנזיסטור במצב מוליכים. לכן, במצב של MOSFET הגברה שווה "רגיל פתוח" מתג.

הטענה ההפוכה תקפה המצבים לשפר טרנזיסטורים p-channel MOS. בשעה אפס מתח את המכשיר "OFF" ואת הערוץ פתוח. החלת ערך מתח שלילי לשער של עליות MOSFET מסוג p ב מוליכות ערוץ, תרגום במצב שלה "On". אתה יכול לבדוק באמצעות בודק (דיגיטלי או לחייג). ואז המשטר ולהשיג MOSFET p-channel:

1. איתות חיובית הופכת טרנזיסטור "כבויה".
2. שלילי כולל טרנזיסטור במצב "On".

MOSFET N-ערוץ מצב רווח

בשנתי ה ההגברה טרנזיסטורי MOSFET המצב יש עכבת קלט נמוכה במצב הניצוח ו ומבודד גבוהות מאוד. כמו כן, יש אינסוף עכבת קלט גבוה בגלל השער המבודד שלהם. רווח של טרנזיסטורים מצב המשמשים מעגלים משולבים לקבל שערים לוגיים לבין המיתוג של מעגלי כוח בצורה כפי PMOS (P-ערוצית) ובתחום NMOS קלט (N-ערוץ). CMOS - MOS הוא משלים במובן זה הוא מכשיר לוגי יש הן את PMOS, ו NMOS בעיצובו.

מגבר MOSFET

בדיוק כמו שדה, טרנזיסטורים MOSFET יכול לשמש כדי להפוך את הכיתה מגבר "A". מעגל מגבר עם N-ערוץ MOS לטרנזיסטור משטר רווח המקור הנפוץ הוא הפופולרי ביותר. מגברי MOSFET מצב דלדול דומה מאוד המעגל באמצעות התקני שדה, פרט לכך MOSFET (כלומר, ומה סוגים הם, שנדון לעיל) יש עכבת קלט גבוהה.

עכבה זו נשלטת על ידי רשת הטיית resistive קלט נוצר על ידי נגדים R1 ו- R2. בהמשך, רעשים להשגת הנפוצים מקור טרנזיסטורים מגבר MOSFET במצב הגברה היא הפוכה כי, כאשר מתח הכניסה הוא נמוך, אז מעבר טרנזיסטור פתוח. זה יכול להיות מאומת, שיש בארסנל בודק רק (דיגיטלי או לחייג). במבט קלט מתח גבוה הטרנזיסטור במצב ON, מתח המוצא הוא נמוך מאוד.