რატომ კონტროლდება MOSFET-ების ძაბვა?

MOSFET-ებს (მეტალის ოქსიდის ნახევარგამტარული ველის ეფექტის ტრანზისტორებს) უწოდებენ ძაბვის კონტროლირებად მოწყობილობებს, ძირითადად იმიტომ, რომ მათი მუშაობის პრინციპი ძირითადად ეყრდნობა კარიბჭის ძაბვის (Vgs) კონტროლს გადინების დენზე (Id), ვიდრე დენზე დაყრდნობით, ეს არის ბიპოლარული ტრანზისტორების შემთხვევა (როგორიცაა BJT). ქვემოთ მოცემულია MOSFET-ის, როგორც ძაბვის კონტროლირებადი მოწყობილობის დეტალური ახსნა:

მუშაობის პრინციპი

კარიბჭის ძაბვის კონტროლი:MOSFET-ის გული მდგომარეობს სტრუქტურაში მის კარიბჭეს, წყაროსა და გადინებასა და საიზოლაციო ფენას (ჩვეულებრივ სილიციუმის დიოქსიდი) კარიბჭის ქვეშ. კარიბჭეზე ძაბვის გამოყენებისას, საიზოლაციო ფენის ქვეშ წარმოიქმნება ელექტრული ველი და ეს ველი ცვლის წყაროსა და დრენაჟს შორის არეალის გამტარობას.

გამტარი არხის ფორმირება:N-არხის MOSFET-ებისთვის, როდესაც კარიბჭის ძაბვა Vgs საკმარისად მაღალია (სპეციფიკური მნიშვნელობის ზემოთ, რომელსაც ეწოდება ზღვრული ძაბვა Vt), კარიბჭის ქვემოთ P-ტიპის სუბსტრატში ელექტრონები იზიდავს საიზოლაციო ფენის ქვედა მხარეს, ქმნიან N-ს. ტიპის გამტარი არხი, რომელიც იძლევა გამტარობის საშუალებას წყაროსა და გადინებას შორის. პირიქით, თუ Vgs დაბალია ვიდრე Vt, გამტარი არხი არ არის ჩამოყალიბებული და MOSFET არის გათიშვაზე.

გადინების დენის კონტროლი:გადინების დენის Id ზომა ძირითადად კონტროლდება კარიბჭის ძაბვის Vgs-ით. რაც უფრო მაღალია Vgs, მით უფრო ფართოა გამტარი არხი და მით უფრო დიდია გადინების დენი Id. ეს ურთიერთობა საშუალებას აძლევს MOSFET-ს იმოქმედოს როგორც ძაბვის კონტროლირებადი დენის მოწყობილობა.

პიეზო დახასიათების უპირატესობები

მაღალი შეყვანის წინაღობა:MOSFET-ის შეყვანის წინაღობა ძალიან მაღალია კარიბჭის და წყაროს გადინების რეგიონის საიზოლაციო ფენით იზოლაციის გამო, ხოლო კარიბჭის დენი თითქმის ნულის ტოლია, რაც მას გამოსადეგს ხდის სქემებში, სადაც საჭიროა მაღალი შეყვანის წინაღობა.

დაბალი ხმაური:MOSFET წარმოქმნის შედარებით დაბალ ხმაურს ექსპლუატაციის დროს, ძირითადად მათი მაღალი შეყვანის წინაღობისა და ცალმხრივი გადამზიდველის გამტარობის მექანიზმის გამო.

გადართვის სწრაფი სიჩქარე:ვინაიდან MOSFET-ები ძაბვით კონტროლირებადი მოწყობილობებია, მათი გადართვის სიჩქარე ჩვეულებრივ უფრო მაღალია, ვიდრე ბიპოლარული ტრანზისტორები, რომლებმაც უნდა გაიარონ დამუხტვის შენახვისა და გათავისუფლების პროცესი გადართვისას.

დაბალი ენერგიის მოხმარება:ჩართულ მდგომარეობაში, MOSFET-ის გადინების წყაროს წინააღმდეგობა (RDS(on)) შედარებით დაბალია, რაც ხელს უწყობს ენერგიის მოხმარების შემცირებას. ასევე, გამორთვის მდგომარეობაში, სტატიკური ენერგიის მოხმარება ძალიან დაბალია, რადგან კარიბჭის დენი თითქმის ნულის ტოლია.

მოკლედ, MOSFET-ებს უწოდებენ ძაბვის კონტროლირებად მოწყობილობებს, რადგან მათი მუშაობის პრინციპი დიდწილად ეყრდნობა გადინების დენის კონტროლს კარიბჭის ძაბვის მიერ. ეს ძაბვით კონტროლირებადი მახასიათებელი ხდის MOSFET-ებს პერსპექტიულ აპლიკაციების ფართო სპექტრს ელექტრონულ სქემებში, განსაკუთრებით იქ, სადაც საჭიროა მაღალი შეყვანის წინაღობა, დაბალი ხმაური, გადართვის სწრაფი სიჩქარე და დაბალი ენერგიის მოხმარება.