ლითონის ოქსიდის ნახევარგამტარული საველე ეფექტის ტრანზისტორი (MOSFET, MOS-FET ან MOS FET) არის ველის ეფექტის ტრანზისტორი (FET), ყველაზე ხშირად დამზადებული სილიციუმის კონტროლირებადი დაჟანგვით. მას აქვს იზოლირებული კარიბჭე, რომლის ძაბვა განსაზღვრავს მოწყობილობის გამტარობას.
მისი მთავარი მახასიათებელია ის, რომ ლითონის კარიბჭესა და არხს შორის არის სილიციუმის დიოქსიდის საიზოლაციო ფენა, ამიტომ მას აქვს მაღალი შეყვანის წინააღმდეგობა (1015Ω-მდე). იგი ასევე იყოფა N-არხის მილსა და P-არხის მილს. როგორც წესი, სუბსტრატი (სუბსტრატი) და წყარო S ერთმანეთთან არის დაკავშირებული.
გამტარობის სხვადასხვა რეჟიმის მიხედვით, MOSFET იყოფა გამაძლიერებლის ტიპად და ამოწურვის ტიპად.
ეგრეთ წოდებული გამაძლიერებელი ტიპი ნიშნავს: როდესაც VGS=0, მილი არის გათიშულ მდგომარეობაში. სწორი VGS-ის დამატების შემდეგ, მატარებლების უმეტესობა იზიდავს კარიბჭეს, რითაც „აძლიერებს“ მატარებლებს ამ ზონაში და ქმნის გამტარ არხს. .
ამოწურვის რეჟიმი ნიშნავს, რომ როდესაც VGS=0, იქმნება არხი. როდესაც სწორი VGS დაემატება, მატარებლების უმეტესობას შეუძლია არხიდან გადინება, რითაც "გამოიწურება" მატარებლები და გამორთულია მილი.
განასხვავეთ მიზეზი: JFET-ის შეყვანის წინააღმდეგობა 100 MΩ-ზე მეტია, ხოლო ტრანსგამტარობა ძალიან მაღალია, როდესაც კარიბჭე მიდის, შიდა სივრცის მაგნიტური ველი ძალიან ადვილია აღმოაჩინოს სამუშაო ძაბვის მონაცემთა სიგნალი კარიბჭეზე, ისე, რომ მილსადენი მიდრეკილია იყოს მდე, ან მიდრეკილია იყოს-გამორთული. თუ სხეულის ინდუქციური ძაბვა დაუყოვნებლივ დაემატება კარიბჭეს, რადგან საკვანძო ელექტრომაგნიტური ჩარევა ძლიერია, ზემოაღნიშნული სიტუაცია უფრო მნიშვნელოვანი იქნება. თუ მრიცხველის ნემსი მკვეთრად გადაიხრება მარცხნივ, ეს ნიშნავს, რომ მილსადენი მიდრეკილია მაღლა, გადინების წყაროს რეზისტორი RDS ფართოვდება და გადინების წყაროს დენის რაოდენობა ამცირებს IDS-ს. პირიქით, მრიცხველის ნემსი მკვეთრად იხრება მარჯვნივ, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ მილსადენი მიდრეკილია ჩართვა-გამორთვის, RDS ქვევით და IDS მაღლა მიდის. თუმცა, მრიცხველის ნემსის გადახრის ზუსტი მიმართულება უნდა იყოს დამოკიდებული ინდუცირებული ძაბვის დადებით და უარყოფით პოლუსებზე (დადებითი მიმართულებით სამუშაო ძაბვა ან საპირისპირო მიმართულებით სამუშაო ძაბვა) და მილსადენის სამუშაო შუა წერტილზე.
WINSOK DFN3x3 MOSFET
მაგალითად, N არხის მაგალითზე, იგი მზადდება P-ტიპის სილიკონის სუბსტრატზე ორი მაღალი დოპირებული წყაროს დიფუზიის რეგიონებით N+ და დრენაჟის დიფუზიის რეგიონებით N+, შემდეგ კი წყაროს ელექტროდი S და სადრენაჟო ელექტროდი D გამოიყვანება შესაბამისად. წყარო და სუბსტრატი შინაგანად არის დაკავშირებული და ისინი ყოველთვის ინარჩუნებენ ერთსა და იმავე პოტენციალს. როდესაც დრენაჟი მიერთებულია კვების წყაროს დადებით ტერმინალთან და წყარო მიერთებულია დენის წყაროს უარყოფით ტერმინალთან და VGS=0, არხის დენი (ანუ სანიაღვრე დენი) ID=0. როდესაც VGS თანდათან იზრდება, მიზიდული დადებითი კარიბჭის ძაბვით, უარყოფითად დამუხტული უმცირესობის მატარებლები წარმოიქმნება ორ დიფუზიურ რეგიონს შორის, რომლებიც ქმნიან N ტიპის არხს დრენიდან წყარომდე. როდესაც VGS აღემატება მილის ჩართვის ძაბვას VTN (ზოგადად დაახლოებით +2V), N-არხის მილი იწყებს გამტარობას, აყალიბებს გადინების დენის ID-ს.
VMOSFET (VMOSFET), მისი სრული სახელია V-groove MOSFET. ეს არის ახლად შემუშავებული მაღალი ეფექტურობის, დენის გადართვის მოწყობილობა MOSFET-ის შემდეგ. ის არა მხოლოდ მემკვიდრეობით იღებს MOSFET-ის მაღალ შეყვანის წინაღობას (≥108W), არამედ მცირე მამოძრავებელ დენსაც (დაახლოებით 0,1μA). მას ასევე აქვს შესანიშნავი მახასიათებლები, როგორიცაა მაღალი გამძლეობის ძაბვა (1200 ვ-მდე), დიდი ოპერაციული დენი (1.5A ~ 100A), მაღალი გამომავალი სიმძლავრე (1 ~ 250W), კარგი ტრანსგამტარობის წრფივობა და სწრაფი გადართვის სიჩქარე. ზუსტად იმის გამო, რომ იგი აერთიანებს ვაკუუმური მილების და დენის ტრანზისტორების უპირატესობებს, იგი ფართოდ გამოიყენება ძაბვის გამაძლიერებლებში (ძაბვის გაძლიერება შეიძლება მიაღწიოს ათასჯერ), დენის გამაძლიერებლებს, გადართვის დენის წყაროებსა და ინვერტორებში.
როგორც ყველამ ვიცით, ტრადიციული MOSFET-ის კარიბჭე, წყარო და გადინება დაახლოებით იმავე ჰორიზონტალურ სიბრტყეზეა ჩიპზე და მისი მოქმედი დენი ძირითადად ჰორიზონტალური მიმართულებით მიედინება. VMOS მილი განსხვავებულია. მას აქვს ორი ძირითადი სტრუქტურული მახასიათებელი: პირველი, ლითონის კარიბჭე იღებს V- ფორმის ღარის სტრუქტურას; მეორე, მას აქვს ვერტიკალური გამტარობა. ვინაიდან დრენაჟი ამოღებულია ჩიპის უკანა მხრიდან, ID არ მიედინება ჰორიზონტალურად ჩიპის გასწვრივ, არამედ იწყება ძლიერად დოპირებული N+ რეგიონიდან (წყარო S) და მიედინება მსუბუქად დოპირებული N-დრიფტის რეგიონში P არხის გავლით. და ბოლოს, იგი აღწევს ვერტიკალურად ქვევით, რათა გადინდეს D. იმის გამო, რომ ნაკადის განივი კვეთის ფართობი იზრდება, დიდი დენები შეიძლება გაიარონ. ვინაიდან კარიბჭესა და ჩიპს შორის არის სილიციუმის დიოქსიდის საიზოლაციო ფენა, ის მაინც არის იზოლირებული კარიბჭე MOSFET.
გამოყენების უპირატესობები:
MOSFET არის ძაბვის კონტროლირებადი ელემენტი, ხოლო ტრანზისტორი არის დენის კონტროლირებადი ელემენტი.
MOSFET-ები უნდა იქნას გამოყენებული, როდესაც სიგნალის წყაროდან მხოლოდ მცირე რაოდენობის დენის გაყვანაა დაშვებული; ტრანზისტორები უნდა იქნას გამოყენებული, როდესაც სიგნალის ძაბვა დაბალია და სიგნალის წყაროდან უფრო მეტი დენის გაყვანის ნებადართულია. MOSFET იყენებს უმრავლესობის მატარებლებს ელექტროენერგიის გასატარებლად, ამიტომ მას უწოდებენ უნიპოლარულ მოწყობილობას, ხოლო ტრანზისტორები იყენებენ როგორც უმრავლესობის, ასევე უმცირესობის მატარებლებს ელექტროენერგიის გასატარებლად, ამიტომ მას ბიპოლარული მოწყობილობა ეწოდება.
ზოგიერთი MOSFET-ის წყარო და დრენაჟი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ურთიერთმონაცვლეობით, ხოლო კარიბჭის ძაბვა შეიძლება იყოს დადებითი ან უარყოფითი, რაც მათ უფრო მოქნილს ხდის ვიდრე ტრიოდები.
MOSFET-ს შეუძლია იმუშაოს ძალიან მცირე დენის და ძალიან დაბალი ძაბვის პირობებში, და მისი წარმოების პროცესი ადვილად აერთიანებს ბევრ MOSFET-ს სილიკონის ჩიპზე. აქედან გამომდინარე, MOSFET ფართოდ გამოიყენებოდა ფართომასშტაბიან ინტეგრირებულ სქემებში.
Olueky SOT-23N MOSFET
MOSFET-ისა და ტრანზისტორის შესაბამისი გამოყენების მახასიათებლები
1. MOSFET-ის წყარო s, კარი g და დრენაჟი d შეესაბამება ტრანზისტორის ემიტერს e, ბაზას b და c კოლექტორს. მათი ფუნქციები მსგავსია.
2. MOSFET არის ძაბვით კონტროლირებადი დენის მოწყობილობა, iD აკონტროლებს vGS და მისი გამაძლიერებელი კოეფიციენტი gm ზოგადად მცირეა, ამიტომ MOSFET-ის გაძლიერების უნარი ცუდია; ტრანზისტორი არის დენით კონტროლირებადი დენის მოწყობილობა, ხოლო iC აკონტროლებს iB (ან iE).
3. MOSFET კარიბჭე თითქმის არ ატარებს დენს (ig»0); ხოლო ტრანზისტორის ფუძე ყოველთვის ატარებს გარკვეულ დენს, როდესაც ტრანზისტორი მუშაობს. ამრიგად, MOSFET-ის კარიბჭის შეყვანის წინააღმდეგობა უფრო მაღალია, ვიდრე ტრანზისტორის შეყვანის წინააღმდეგობა.
4. MOSFET შედგება გამტარებლობაში ჩართული მულტიმატარებლებისგან; ტრანზისტორებს აქვთ ორი მატარებელი, მულტიმატარებლები და უმცირესობის მატარებლები, რომლებიც ჩართულია გამტარებლობაში. უმცირესობის მატარებლების კონცენტრაციაზე დიდ გავლენას ახდენს ისეთი ფაქტორები, როგორიცაა ტემპერატურა და რადიაცია. აქედან გამომდინარე, MOSFET-ებს აქვთ უკეთესი ტემპერატურის სტაბილურობა და უფრო ძლიერი რადიაციის წინააღმდეგობა, ვიდრე ტრანზისტორები. MOSFET-ები უნდა იქნას გამოყენებული იქ, სადაც გარემო პირობები (ტემპერატურა და ა.შ.) ძალიან განსხვავდება.
5. როდესაც წყაროს ლითონი და MOSFET-ის სუბსტრატი ერთმანეთთან არის დაკავშირებული, წყარო და დრენაჟი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ურთიერთმონაცვლეობით, ხოლო მახასიათებლები მცირედ იცვლება; ხოლო როდესაც ტრიოდის კოლექტორი და ემიტერი ურთიერთშემცვლელად გამოიყენება, მახასიათებლები ძალიან განსხვავებულია. β მნიშვნელობა მნიშვნელოვნად შემცირდება.
6. MOSFET-ის ხმაურის კოეფიციენტი ძალიან მცირეა. MOSFET მაქსიმალურად უნდა იქნას გამოყენებული დაბალი ხმაურის გამაძლიერებლის სქემებისა და სქემების შეყვანის ეტაპზე, რომლებიც საჭიროებენ სიგნალ-ხმაურის მაღალ თანაფარდობას.
7. MOSFET-საც და ტრანზისტორსაც შეუძლია შექმნას სხვადასხვა გამაძლიერებლის სქემები და გადართვის სქემები, მაგრამ პირველს აქვს მარტივი წარმოების პროცესი და აქვს დაბალი ენერგიის მოხმარების, კარგი თერმული სტაბილურობის და ფართო მოქმედი ელექტრომომარაგების ძაბვის დიაპაზონის უპირატესობა. ამიტომ, იგი ფართოდ გამოიყენება ფართომასშტაბიან და ძალიან ფართომასშტაბიან ინტეგრირებულ სქემებში.
8. ტრანზისტორს აქვს დიდი ჩართვის წინააღმდეგობა, ხოლო MOSFET-ს აქვს მცირე წინააღმდეგობა, მხოლოდ რამდენიმე ასეული mΩ. მიმდინარე ელექტრო მოწყობილობებში MOSFET-ები ძირითადად გამოიყენება როგორც გადამრთველები და მათი ეფექტურობა შედარებით მაღალია.
WINSOK SOT-323 encapsulation MOSFET
MOSFET ბიპოლარული ტრანზისტორის წინააღმდეგ
MOSFET არის ძაბვით კონტროლირებადი მოწყობილობა და კარიბჭე ძირითადად არ იღებს დენს, ხოლო ტრანზისტორი არის დენით კონტროლირებადი მოწყობილობა და ბაზამ უნდა მიიღოს გარკვეული დენი. ამიტომ, როდესაც სიგნალის წყაროს ნომინალური დენი ძალიან მცირეა, MOSFET უნდა იქნას გამოყენებული.
MOSFET არის მრავალგამტარი გამტარი, ხოლო ტრანზისტორის ორივე მატარებელი მონაწილეობს გამტარობაში. ვინაიდან უმცირესობის მატარებლების კონცენტრაცია ძალიან მგრძნობიარეა გარე პირობების მიმართ, როგორიცაა ტემპერატურა და რადიაცია, MOSFET უფრო შესაფერისია სიტუაციებისთვის, სადაც გარემო მნიშვნელოვნად იცვლება.
გარდა იმისა, რომ გამოიყენება როგორც გამაძლიერებელი მოწყობილობები და კონტროლირებადი გადამრთველები, როგორიცაა ტრანზისტორები, MOSFET-ები ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ძაბვით კონტროლირებადი ცვლადი ხაზოვანი რეზისტორები.
MOSFET-ის წყარო და გადინება სიმეტრიულია სტრუქტურით და მათი გამოყენება შესაძლებელია ურთიერთშენაცვლებით. დაშლის რეჟიმის MOSFET-ის კარიბჭის წყაროს ძაბვა შეიძლება იყოს დადებითი ან უარყოფითი. ამიტომ MOSFET-ების გამოყენება უფრო მოქნილია ვიდრე ტრანზისტორები.
გამოქვეყნების დრო: ოქტ-13-2023
