Varför kontrolleras MOSFETs spänning?

MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) kallas spänningsstyrda enheter främst eftersom deras funktionsprincip huvudsakligen bygger på styrningen av gate-spänningen (Vgs) över dräneringsströmmen (Id), snarare än att förlita sig på strömmen för att styra den, som är fallet med bipolära transistorer (som BJT). Följande är en detaljerad förklaring av MOSFET som en spänningsstyrd enhet:

Arbetsprincip

Grindspänningskontroll:Hjärtat i en MOSFET ligger i strukturen mellan dess gate, source och drain, och ett isolerande skikt (vanligtvis kiseldioxid) under gate. När en spänning appliceras på grinden skapas ett elektriskt fält under det isolerande lagret, och detta fält ändrar ledningsförmågan i området mellan källan och avloppet.

Konduktiv kanalbildning:För N-kanals MOSFET:er, när grindspänningen Vgs är tillräckligt hög (över ett specifikt värde som kallas tröskelspänningen Vt), attraheras elektroner i substratet av P-typ under grinden till undersidan av det isolerande lagret och bildar en N- typ ledande kanal som tillåter ledningsförmåga mellan källan och avloppet. Omvänt, om Vgs är lägre än Vt, bildas inte den ledande kanalen och MOSFET är vid cutoff.

Dräneringsströmkontroll:storleken på dräneringsströmmen Id styrs huvudsakligen av grindspänningen Vgs. Ju högre Vgs, desto bredare bildas den ledande kanalen, och desto större drainström Id. Detta förhållande tillåter MOSFET att fungera som en spänningsstyrd strömanordning.

Fördelar med piezokarakterisering

Hög ingångsimpedans:Ingångsimpedansen hos MOSFET är mycket hög på grund av isoleringen av grinden och source-drain-regionen av ett isolerande skikt, och grindströmmen är nästan noll, vilket gör den användbar i kretsar där hög ingångsimpedans krävs.

Lågt ljud:MOSFET genererar relativt lågt brus under drift, till stor del på grund av deras höga ingångsimpedans och unipolära bärarledningsmekanism.

Snabb växlingshastighet:Eftersom MOSFET:er är spänningsstyrda enheter, är deras omkopplingshastighet vanligtvis snabbare än för bipolära transistorer, som måste gå igenom processen med laddningslagring och frigöring under omkoppling.

Låg strömförbrukning:I påslaget läge är drain-source-resistansen (RDS(on)) för MOSFET relativt låg, vilket hjälper till att minska strömförbrukningen. Dessutom är den statiska strömförbrukningen i avstängningsläge mycket låg eftersom grindströmmen är nästan noll.

Sammanfattningsvis kallas MOSFET:er spänningsstyrda enheter eftersom deras funktionsprincip i hög grad är beroende av styrningen av dräneringsströmmen av grindspänningen. Denna spänningsstyrda karaktäristik gör MOSFETs lovande för ett brett spektrum av applikationer i elektroniska kretsar, speciellt där hög ingångsimpedans, lågt brus, snabb omkopplingshastighet och låg strömförbrukning krävs.