Metalloxid-halvledarfälteffekttransistorn (MOSFET, MOS-FET eller MOS FET) är en typ av fälteffekttransistor (FET), oftast tillverkad av kontrollerad oxidation av kisel. Den har en isolerad grind, vars spänning bestämmer enhetens ledningsförmåga.
Dess huvudsakliga egenskap är att det finns ett isolerande kiseldioxidskikt mellan metallporten och kanalen, så den har en hög ingångsresistans (upp till 1015Ω). Det är också uppdelat i N-kanalsrör och P-kanalsrör. Vanligtvis är substratet (substratet) och källan S sammankopplade.
Enligt olika ledningslägen är MOSFET:er indelade i förbättringstyp och utarmningstyp.
Den så kallade förbättringstypen innebär: när VGS=0 är röret i avstängt tillstånd. Efter att ha lagt till rätt VGS, attraheras de flesta bärare till grinden, vilket "förstärker" bärarna i detta område och bildar en ledande kanal. .
Utarmningsläget innebär att när VGS=0 bildas en kanal. När rätt VGS läggs till kan de flesta bärare rinna ut ur kanalen och därmed "tömma" bärarna och stänga av röret.
Särskilj orsaken: JFET:s ingångsresistans är mer än 100MΩ, och transkonduktansen är mycket hög, när grinden leds, är inomhusutrymmets magnetfält mycket lätt att detektera arbetsspänningsdatasignalen på grinden, så att rörledningen tenderar att vara upp till, eller tenderar att vara on-off. Om kroppsinduktionsspänningen omedelbart läggs till grinden, eftersom nyckeln elektromagnetisk störning är stark, kommer ovanstående situation att vara mer betydande. Om mätnålen böjer kraftigt åt vänster betyder det att rörledningen tenderar att vara upp till, drain-source-motståndet RDS expanderar och mängden drain-source-ström minskar IDS. Omvänt böjer mätarnålen kraftigt åt höger, vilket indikerar att rörledningen tenderar att vara på/av, RDS går ner och IDS går upp. Den exakta riktningen i vilken mätnålen avböjs bör dock bero på de positiva och negativa polerna för den inducerade spänningen (arbetsspänning i positiv riktning eller arbetsspänning i motsatt riktning) och rörledningens mittpunkt.
WINSOK DFN3x3 MOSFET
Om man tar N-kanalen som ett exempel, är den gjord på ett kiselsubstrat av P-typ med två högdopade källdiffusionsregioner N+ och dräneringsdiffusionsregioner N+, och sedan leds källelektroden S respektive dräneringselektroden D ut. Källan och substratet är internt anslutna, och de bibehåller alltid samma potential. När avloppet är anslutet till strömförsörjningens positiva anslutning och källan är ansluten till strömförsörjningens negativa anslutning och VGS=0, är kanalströmmen (dvs. dräneringsström) ID=0. När VGS gradvis ökar, attraherad av den positiva grindspänningen, induceras negativt laddade minoritetsbärare mellan de två diffusionsregionerna, vilket bildar en kanal av N-typ från kollektor till källa. När VGS är större än startspänningen VTN för röret (vanligtvis ca +2V), börjar N-kanalsröret att leda, vilket bildar en dräneringsström ID.
VMOSFET (VMOSFET), dess fullständiga namn är V-groove MOSFET. Det är en nyutvecklad högeffektiv strömbrytare efter MOSFET. Den ärver inte bara den höga ingångsimpedansen hos MOSFET (≥108W), utan också den lilla drivströmmen (cirka 0,1μA). Den har också utmärkta egenskaper såsom hög motstå spänning (upp till 1200V), stor driftström (1,5A ~ 100A), hög uteffekt (1 ~ 250W), bra transkonduktanslinjäritet och snabb omkopplingshastighet. Just för att den kombinerar fördelarna med vakuumrör och krafttransistorer används den i stor utsträckning i spänningsförstärkare (spänningsförstärkning kan nå tusentals gånger), effektförstärkare, switchande strömförsörjning och växelriktare.
Som vi alla vet är gate, source och drain för en traditionell MOSFET ungefär på samma horisontella plan på chippet, och dess driftsström flyter i princip i horisontell riktning. VMOS-röret är annorlunda. Den har två stora strukturella egenskaper: för det första antar metallporten en V-formad spårstruktur; för det andra har den vertikal ledningsförmåga. Eftersom avloppet dras från baksidan av chipet, flyter ID inte horisontellt längs chipet, utan startar från det kraftigt dopade N+-området (källa S) och rinner in i det lätt dopade N-driftområdet genom P-kanalen. Slutligen når den vertikalt nedåt till dränering D. Eftersom flödets tvärsnittsarea ökar kan stora strömmar passera igenom. Eftersom det finns ett isolerande kiseldioxidskikt mellan gate och chip, är det fortfarande en isolerad gate MOSFET.
Fördelar med användning:
MOSFET är ett spänningsstyrt element, medan transistor är ett strömstyrt element.
MOSFET:er bör användas när endast en liten mängd ström tillåts dras från signalkällan; transistorer bör användas när signalspänningen är låg och mer ström tillåts dras från signalkällan. MOSFET använder majoritetsbärare för att leda elektricitet, så det kallas en unipolär enhet, medan transistorer använder både majoritetsbärare och minoritetsbärare för att leda elektricitet, så det kallas en bipolär enhet.
En del MOSFET:s source och drain kan användas omväxlande, och gate-spänningen kan vara positiv eller negativ, vilket gör dem mer flexibla än trioder.
MOSFET kan arbeta under mycket liten ström och mycket låg spänning, och dess tillverkningsprocess kan enkelt integrera många MOSFETs på ett kiselchip. Därför har MOSFET använts flitigt i storskaliga integrerade kretsar.
Olueky SOT-23N MOSFET
De respektive applikationsegenskaperna för MOSFET och transistor
1. Källan s, grind g och kollektor d för MOSFET motsvarar transistorns emitter e, bas b och kollektor c. Deras funktioner är liknande.
2. MOSFET är en spänningsstyrd strömenhet, iD styrs av vGS, och dess förstärkningskoefficient gm är i allmänhet liten, så förstärkningsförmågan hos MOSFET är dålig; transistorn är en strömstyrd strömenhet, och iC styrs av iB (eller iE).
3. MOSFET-grinden drar nästan ingen ström (ig»0); medan transistorns bas alltid drar en viss ström när transistorn arbetar. Därför är gate-ingångsresistansen hos MOSFET högre än ingångsresistansen hos transistorn.
4. MOSFET är sammansatt av multibärvågor involverade i ledning; transistorer har två bärvågor, multibärvågor och minoritetsbärare, involverade i ledning. Koncentrationen av minoritetsbärare påverkas i hög grad av faktorer som temperatur och strålning. Därför har MOSFETs bättre temperaturstabilitet och starkare strålningsmotstånd än transistorer. MOSFET bör användas där miljöförhållandena (temperatur etc.) varierar mycket.
5. När källmetallen och substratet för MOSFET är sammankopplade kan källan och avloppet användas omväxlande, och egenskaperna ändras lite; medan när triodens samlare och sändare används omväxlande, är egenskaperna väldigt olika. β-värdet kommer att reduceras mycket.
6. Bullerkoefficienten för MOSFET är mycket liten. MOSFET bör användas så mycket som möjligt i ingångssteget för lågbrusförstärkarkretsar och kretsar som kräver ett högt signal-brusförhållande.
7. Både MOSFET och transistor kan bilda olika förstärkarkretsar och omkopplingskretsar, men den förra har en enkel tillverkningsprocess och har fördelarna med låg strömförbrukning, god termisk stabilitet och brett driftspänningsområde för strömförsörjningen. Därför används det ofta i storskaliga och mycket storskaliga integrerade kretsar.
8. Transistorn har ett stort på-motstånd, medan MOSFET har ett litet på-motstånd, bara några hundra mΩ. I nuvarande elektriska apparater används MOSFETs i allmänhet som switchar och deras effektivitet är relativt hög.
WINSOK SOT-323 inkapsling MOSFET
MOSFET vs. bipolär transistor
MOSFET är en spänningsstyrd anordning, och grinden tar i princip ingen ström, medan en transistor är en strömstyrd anordning, och basen måste ta en viss ström. Därför, när märkströmmen för signalkällan är extremt liten, bör MOSFET användas.
MOSFET är en multi-bärvågsledare, medan båda bärarna i en transistor deltar i ledning. Eftersom koncentrationen av minoritetsbärare är mycket känslig för yttre förhållanden som temperatur och strålning, är MOSFET mer lämplig för situationer där miljön förändras kraftigt.
Förutom att användas som förstärkarenheter och styrbara omkopplare som transistorer, kan MOSFET:er också användas som spänningsstyrda variabla linjära motstånd.
Källan och avloppet för MOSFET är symmetriska i struktur och kan användas omväxlande. Grindkällans spänning för utarmningsmodens MOSFET kan vara positiv eller negativ. Därför är det mer flexibelt att använda MOSFET än transistorer.
Posttid: 13-10-2023
